technologie des aeronefs moteurs aéronautiques frédéric willot
TRANSCRIPT
TECHNOLOGIE DES AERONEFS
TECHNOLOGIE DES AERONEFS
Moteurs aéronautiques
Frédéric WILLOT
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES
• I L ’hélice
• II Les moteurs à piston
• III Les turboréacteurs
• IV Les turbopropulseurs
• V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
• I-1 Principe de l’hélice• I-2 Hélice à pas variable• I-3 Hélice tractive ou propulsive• I-4 Les différents régimes de l’hélice
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-1 Principe de l’hélice
R z
R x
R
inc id ence
F o rce trac trice
axe d e ro ta tio n
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-1 Principe de l’hélice
C r
C o rd e d e la p a le A xe d e ro ta tio nd e l'hé lice
P lan d e ro ta tio n
A ngled eca lage d e lap a le
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-1 Principe de l’hélice
• A chaque tour l’hélice avance dans l’air d’une distance appelée pas: p = 2..r.tan(Cr)
• Pour un fonctionnement optimum le pas doit être constant sur toute la hauteur d’une pale.
=> Cr diminue quand r augmente.• L’avance réelle de l’hélice est inférieure au
pas. On définit le rendement de l’hélice:R = avance réelle/pas
• A chaque tour l’hélice avance dans l’air d’une distance appelée pas: p = 2..r.tan(Cr)
• Pour un fonctionnement optimum le pas doit être constant sur toute la hauteur d’une pale.
=> Cr diminue quand r augmente.• L’avance réelle de l’hélice est inférieure au
pas. On définit le rendement de l’hélice:R = avance réelle/pas
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-1 Principe de l’hélice
Hélice bipale en bois.Hélice bipale en bois.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-1 Principe de l’hélice
Hélice à 6 pales en fibre de carboneHélice à 6 pales en fibre de carbone
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
• I-1 Principe de l’hélice• I-2 Hélice à pas variable• I-3 Hélice tractive ou propulsive
• I-4 Les différents régimes de l’hélice
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-2 Hélice à pas variable
• Le rendement, ou efficacité, de l’hélice se définit par :
absorbée
utile
P
Pr
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-2 Hélice à pas variable
• L’efficacité de l’hélice à une vitesse donnée varie en fonction du calage.
• Pour un calage fixe, le rendement varie beaucoup avec la vitesse.
• Pour des vitesses différentes, le calage optimum n’est pas le même.
=> 2 solutions:- On choisit un calage optimisé pour la
croisière.- Le calage est réglable en vol (= pas variable)
• L’efficacité de l’hélice à une vitesse donnée varie en fonction du calage.
• Pour un calage fixe, le rendement varie beaucoup avec la vitesse.
• Pour des vitesses différentes, le calage optimum n’est pas le même.
=> 2 solutions:- On choisit un calage optimisé pour la
croisière.- Le calage est réglable en vol (= pas variable)
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-2 Hélice à pas variable
• Utilisation du pas variable:
- au décollage et à l’atterrissage, la vitesse est faible mais la puissance demandée est importante
=> Petit pas
- en croisière, la vitesse est élevée et on cherche à minimiser la puissance moteur demandée
=> Grand pas
• Utilisation du pas variable:
- au décollage et à l’atterrissage, la vitesse est faible mais la puissance demandée est importante
=> Petit pas
- en croisière, la vitesse est élevée et on cherche à minimiser la puissance moteur demandée
=> Grand pas
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
• I-1 Principe de l’hélice• I-2 Hélice à pas variable• I-3 Hélice tractive ou propulsive
• I-4 Les différents régimes de l’hélice
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-3 Hélice tractive ou propulsive
• Selon le calage de l’hélice, elle peut produire une force motrice dans un sens ou dans l’autre.
• Quand l’hélice est placée en avant de l’avion, elle est tractive.
• Quand elle est en arrière, elle est propulsive.
• La modification du calage après l’atterrissage permet de réaliser une inversion de l’action des hélices pour freiner un appareil sur la piste.
• Selon le calage de l’hélice, elle peut produire une force motrice dans un sens ou dans l’autre.
• Quand l’hélice est placée en avant de l’avion, elle est tractive.
• Quand elle est en arrière, elle est propulsive.
• La modification du calage après l’atterrissage permet de réaliser une inversion de l’action des hélices pour freiner un appareil sur la piste.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
• I-1 Principe de l’hélice
• I-2 Hélice à pas variable
• I-3 Hélice tractive ou propulsive
• I-4 Les différents régimes de l’hélice
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-4 Les différents régimes de l’hélice
Fonctionnement normal
L’hélice est tractive, l’incidence des pales est positive, l’hélice fournit une traction et consomme de la puissance pour vaincre les frottements.
Fonctionnement normal
L’hélice est tractive, l’incidence des pales est positive, l’hélice fournit une traction et consomme de la puissance pour vaincre les frottements.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-4 Les différents régimes de l’hélice
Fonctionnement en transparence Pour la même vitesse de rotation, quand la vitesse del’avion augmente, l’incidence devient quasi nulle. Laforce aérodynamique vient sur le plan de rotation. Latraction de l’hélice est nulle (transparence) mais l’héliceconsomme de la puissance pour vaincre les frottements.Ce régime est utilisé en vol d’entraînement pour simulerun vol moteur coupé sans couper effectivement le moteur(meilleure sécurité).
Fonctionnement en transparence Pour la même vitesse de rotation, quand la vitesse del’avion augmente, l’incidence devient quasi nulle. Laforce aérodynamique vient sur le plan de rotation. Latraction de l’hélice est nulle (transparence) mais l’héliceconsomme de la puissance pour vaincre les frottements.Ce régime est utilisé en vol d’entraînement pour simulerun vol moteur coupé sans couper effectivement le moteur(meilleure sécurité).
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-4 Les différents régimes de l’hélice
Fonctionnement en frein
Toujours à la même vitesse de rotation, quand la vitesse de l’avion augmente encore, l’incidence devient négative et la force aérodynamique passe derrière le plan de rotation l’hélice fournit donc une force de freinage et consomme de la puissance par les frottements.
Fonctionnement en frein
Toujours à la même vitesse de rotation, quand la vitesse de l’avion augmente encore, l’incidence devient négative et la force aérodynamique passe derrière le plan de rotation l’hélice fournit donc une force de freinage et consomme de la puissance par les frottements.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-4 Les différents régimes de l’hélice
Fonctionnement en moulinet
Pour des vitesses avions assez élevées et des calages faibles, la force aérodynamique peut basculer de façon que la traction est toujours résistante (effet frein) mais provoque maintenant la rotation de l’hélice qui peut avoir lieu moteur arrêté (moulinet). L’hélice emprunte de l’énergie à l’écoulement.
Fonctionnement en moulinet
Pour des vitesses avions assez élevées et des calages faibles, la force aérodynamique peut basculer de façon que la traction est toujours résistante (effet frein) mais provoque maintenant la rotation de l’hélice qui peut avoir lieu moteur arrêté (moulinet). L’hélice emprunte de l’énergie à l’écoulement.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-4 Les différents régimes de l’hélice
• Fonctionnement en inversion de poussée (reverse)
Pour un calage négatif et suffisamment important, l’hélice fournit une traction négative importante. C’est la position de l’hélice utilisée pour le ralentissement de l’hélice à l’atterrissage.
• Fonctionnement en inversion de poussée (reverse)
Pour un calage négatif et suffisamment important, l’hélice fournit une traction négative importante. C’est la position de l’hélice utilisée pour le ralentissement de l’hélice à l’atterrissage.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESI L’héliceI L’hélice
I-4 Les différents régimes de l’hélice
• Fonctionnement Drapeau C’est le cas extrême où le calage vaut 90° : la pale est
parallèle à l’écoulement et son incidence est nulle. La force aérodynamique vaut est faible, l’hélice n’absorbe ni ne fournit d’énergie : c’est la position qui traîne le moins est qui est préférable en cas d’arrêt moteur.
Lors du redémarrage moteur lorsqu’on passe de la position drapeau à la position à la position normale c’est le dévirage. Cette opération provoque une augmentation notable de la traînée, elle s’effectue donc moteur réduit pour éviter un emballement du moteur au moment du redémarrage.
• Fonctionnement Drapeau C’est le cas extrême où le calage vaut 90° : la pale est
parallèle à l’écoulement et son incidence est nulle. La force aérodynamique vaut est faible, l’hélice n’absorbe ni ne fournit d’énergie : c’est la position qui traîne le moins est qui est préférable en cas d’arrêt moteur.
Lors du redémarrage moteur lorsqu’on passe de la position drapeau à la position à la position normale c’est le dévirage. Cette opération provoque une augmentation notable de la traînée, elle s’effectue donc moteur réduit pour éviter un emballement du moteur au moment du redémarrage.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES
• I L ’hélice• II Les moteurs à pistons• III Les turboréacteurs
• IV Les turbopropulseurs• V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à pistonII Les moteurs à piston
• II-1 Principe du moteur à explosion
• II-2 Carburation ou injection
• II-3 Les essences
• II-4 Contrôle en vol
• II-5 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion
Constitution d’un
Cylindre.
b o ugie so up ap es
p ip e d 'ad missio n p ip e d 'é chap p ement
cylind rep isto n
b ie lle
vileb req uin
ca rte r
1
2
3
4
5
6
78
9
1: Piston2: Bielle3: Vilebrequin4: Carter5: Cylindre6: Pipe d’échappement7: Soupape d’échappement8: Bougie9: Pipe d’admission
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion
Constitution d’un
Cylindre.
1: Piston2: Bielle3: Vilebrequin4: Carter5: Cylindre6: Pipe d’échappement7: Soupape d’échappement8: Bougie9: Pipe d’admission
MOTEUR MOTEUR AERONAUTIQUESAERONAUTIQUES
II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion
Les 4 phases du moteur.
A d missio n C o mp ressio n
C o mb ustio n Echap p ement
1: Admission2: Compression3: Combustion4: Echappement
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion
• Les moteurs à piston comprennent en général de 4 à 8 cylindres (jusqu’à 24).
• Ils sont disposés en ligne, en V, à plat ou en étoile.
• Les moteurs à piston comprennent en général de 4 à 8 cylindres (jusqu’à 24).
• Ils sont disposés en ligne, en V, à plat ou en étoile.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion
Moteur à 4 cylindres à plat.Moteur à 4 cylindres à plat.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion
Moteur 7 cylindres en étoile.Moteur 7 cylindres en étoile.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion
Moteur 4 cylindres à plat.Moteur 4 cylindres à plat.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à pistonII Les moteurs à piston
• II-1 Principe du moteur à explosion
• II-2 Carburation ou injection
• II-3 Les essences
• II-4 Contrôle en vol
• II-5 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-2 Carburation ou injection
A d missio n
R ése rvo ir ro b ine t
P e
P o mp e é lec triq ue
P m
P o mp e mécaniq ue
mane tted e richesse
A irfiltre
p ap illo n
M ane tte d e s gazCARBURATEUR
12
3 4
5
67
8
9
1: Réservoir2: Robinet3: Pompe électrique4: Pompe mécanique5: Manette de richesse6: Air7: Filtre8: Manette des gaz9: Papillon du carburateur
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-2 Carburation ou injection
• La manette de richesse permet de régler les proportions du mélange air-carburant (= richesse).
• La manette des gaz permet de régler le débit du mélange dans les cylindres.
• La manette de richesse permet de régler les proportions du mélange air-carburant (= richesse).
• La manette des gaz permet de régler le débit du mélange dans les cylindres.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-2 Carburation ou injection
• Le mélange est en richesse maximale dans les phases de décollage et d’atterrissage.
• La richesse est adaptée en fonction du régime et de l’altitude en croisière.
• Le mélange est en richesse maximale dans les phases de décollage et d’atterrissage.
• La richesse est adaptée en fonction du régime et de l’altitude en croisière.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-2 Carburation ou injection
• Un fonctionnement à régime réduit en pleine richesse entraîne un encrassement du moteur.
• Le mélange idéal est constitué de 1g d’essence pour 15g d’air.
• Un fonctionnement à régime réduit en pleine richesse entraîne un encrassement du moteur.
• Le mélange idéal est constitué de 1g d’essence pour 15g d’air.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-2 Carburation ou injection
• Le mélange air-carburant contient de l’humidité => risque de givrage dans le carburateur (temp ext. 0 à 15°C environ).
• Il existe un système de réchauffage du carburateur pour éviter le givrage.
• En cas de perte de puissance en vol on peut l’activer si on soupçonne un début de givrage.
• Son utilisation entraîne une diminution de la puissance disponible du moteur.
• Le mélange air-carburant contient de l’humidité => risque de givrage dans le carburateur (temp ext. 0 à 15°C environ).
• Il existe un système de réchauffage du carburateur pour éviter le givrage.
• En cas de perte de puissance en vol on peut l’activer si on soupçonne un début de givrage.
• Son utilisation entraîne une diminution de la puissance disponible du moteur.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-2 Carburation ou injection
• L’injection consiste à injecter directement l’air et le carburant dans le cylindre où le mélange s’effectue.
• Le problème de givrage du moteur ne se pose plus.
• Le moteur est alimenté dans toutes les positions.
• L’injection consiste à injecter directement l’air et le carburant dans le cylindre où le mélange s’effectue.
• Le problème de givrage du moteur ne se pose plus.
• Le moteur est alimenté dans toutes les positions.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à pistonII Les moteurs à piston
• II-1 Principe du moteur à explosion
• II-2 Carburation ou injection
• II-3 Les essences
• II-4 Contrôle en vol
• II-5 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-3 Les essences
• L’essence doit fournir beaucoup d’énergie et une bien résister à la détonation pour éviter de détériorer le moteur.
• Pour qualifier les essence on utilise un « indice d’octane » :
• indice 0 : extrêmement détonant • indice 100 : très peu détonant
• L’essence doit fournir beaucoup d’énergie et une bien résister à la détonation pour éviter de détériorer le moteur.
• Pour qualifier les essence on utilise un « indice d’octane » :
• indice 0 : extrêmement détonant • indice 100 : très peu détonant
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-3 Les essences
• La couleur des essences est révélatrice de leurs grades :
– 80/87 :rose (aviation)– 100LL: bleue (aviation)– 100/130 : verte (aviation)– 115/145 : violette – sans plomb blanche
• La couleur des essences est révélatrice de leurs grades :
– 80/87 :rose (aviation)– 100LL: bleue (aviation)– 100/130 : verte (aviation)– 115/145 : violette – sans plomb blanche
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-3 Les essences• Certains moteurs d’avion sont réglés pour
fonctionner au carburant automobile et même au diesel.
• Un indice d’octane trop élevé entraîne un encrassement du moteur par mauvaise combustion
• Un indice plus faible peut détruire le moteur par une augmentation excessive de la température et une détonation trop violente.
• Certains moteurs d’avion sont réglés pour fonctionner au carburant automobile et même au diesel.
• Un indice d’octane trop élevé entraîne un encrassement du moteur par mauvaise combustion
• Un indice plus faible peut détruire le moteur par une augmentation excessive de la température et une détonation trop violente.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à pistonII Les moteurs à piston
• II-1 Principe du moteur à explosion
• II-2 Carburation ou injection
• II-3 Les essences
• II-4 Contrôle en vol
• II-5 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-4 Contrôle en vol
Tachymètre
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-4 Contrôle en vol
Paramètres de l’huile moteur et du carburant
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-4 Contrôle en vol
Contrôle de l’injection
Pression d’injection
Débit de carburant
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à pistonII Les moteurs à piston
• II-1 Principe du moteur à explosion
• II-2 Carburation ou injection
• II-3 Les essences
• II-4 Contrôle en vol
• II-5 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II Les moteurs à piston
II-5 Performances et utilisation
• Puissances de 20 à 3500ch. En général de 90 à 300ch.
• Utilisés aujourd’hui pour l’avion générale (sports et loisirs)
• Coût modeste et bonne fiabilité pour les faibles puissances.
• Puissances de 20 à 3500ch. En général de 90 à 300ch.
• Utilisés aujourd’hui pour l’avion générale (sports et loisirs)
• Coût modeste et bonne fiabilité pour les faibles puissances.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES
• I L ’hélice• II Les moteurs à piston• III Les turboréacteurs
• IV Les turbopropulseurs• V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
• III-1 Principe de la propulsion par réaction
• III-2 Constitution d’un turboréacteur
• III-3 Contrôle en vol
• III-4 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-1 Principe de la propulsion par réaction
p
p
p
p
p '> p p '> p
v
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-1 Principe de la propulsion par réaction
• Le théorème de BERNOULLI justifie que les gaz sous pression accélèrent en se détendant pour sortir de la baudruche :
• Le théorème de BERNOULLI justifie que les gaz sous pression accélèrent en se détendant pour sortir de la baudruche :
2
².'v
pp
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-1 Principe de la propulsion par réaction
• Le théorème d’EULER montre que les gaz éjectés . Produisent alors une poussée sur la baudruche :
• Le théorème d’EULER montre que les gaz éjectés . Produisent alors une poussée sur la baudruche :
Ve) - (Vs Dm. F
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
• III-1 Principe de la propulsion par réaction
• III-2 Constitution d’un turboréacteur
• III-3 Contrôle en vol
• III-4 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
Réacteur simple corps simple flux
A ir
g a z b rû lé s
E n tr é e d 'a ir
T u y è re
C o m p re s s e u r3 é ta g e s
T u rb in e2 é ta g e sC h a m b re d e c o m b u s tio n
A r b r e m o te u r
1
2
3 4 5 6
78
1: Air2: Entrée d’air3: Compreseur4: Arbre moteur5: Chambre de combustion6: Turbine7: Tuyère8: Gaz brûlés
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
•Un ensemble constitué d’une roue mobile suivie d’une roue fixe est appelé un étage.•Un ensemble d’étages dont les éléments mobiles tournent à la même vitesse est appelé un corps.•Chaque corps de turbine est solidaire d’un corps de compresseur.•La poussée peut être augmentée par la post-combustion.
•Un ensemble constitué d’une roue mobile suivie d’une roue fixe est appelé un étage.•Un ensemble d’étages dont les éléments mobiles tournent à la même vitesse est appelé un corps.•Chaque corps de turbine est solidaire d’un corps de compresseur.•La poussée peut être augmentée par la post-combustion.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
Etage redresseur en entrée de compresseur
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Compresseur de M53
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
Turbine de M53
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
Aubes de turbines.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
• Les réacteurs délivrent de très fortes puissances, surtout à vitesse élevée.
• Ce sont des machines très gourmandes en carburant.
• Ce sont des machines d’autant plus bruyantes que la vitesse des gaz éjectés est grande.
• Les réacteurs délivrent de très fortes puissances, surtout à vitesse élevée.
• Ce sont des machines très gourmandes en carburant.
• Ce sont des machines d’autant plus bruyantes que la vitesse des gaz éjectés est grande.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
P re m ie r c o rp s (un e nse m b le c o m p re s se ur + turb ine )
D e uxiè m e c o rp s
P re m ie r a rb re
D euxièm e arb re
F lux p rim a ire
F lux se c o nd a ire
A ir
A ir
G a z b rûlé s
Réacteur double corps double flux
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
• Un réacteur double flux permet de diminuer la consommation en kérosène et le bruit.
• Le flux primaire (ou flux chaud) traverse la chambre de combustion.
• Le flux secondaire (ou flux froid) ne passe que dans le premier compresseur (ou fan).
• Un réacteur double flux permet de diminuer la consommation en kérosène et le bruit.
• Le flux primaire (ou flux chaud) traverse la chambre de combustion.
• Le flux secondaire (ou flux froid) ne passe que dans le premier compresseur (ou fan).
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
• Ces réacteurs sont caractérisés par leur taux de dilution : flux froid/flux chaud.
• Les réacteurs civils ont de grands taux de dilution.
• Ces réacteurs sont caractérisés par leur taux de dilution : flux froid/flux chaud.
• Les réacteurs civils ont de grands taux de dilution.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
Larzac 04 (Alphajet)Larzac 04 (Alphajet)
1
2 345
67
1: Flux chaud2: Flux froid3: Premier étage de compresseur4: Deuxième étage de compresseur5: Chambre de combustion6: Premier étage de turbine7: Deuxième étage de turbine
Réacteur civil de PRATT & WHITNEYRéacteur civil de PRATT & WHITNEY
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
1
2
3
4
56
1: Fan (compresseur BP)2: Compresseur HP3: Sortie du flux froid4: Chambre de combustion5: Turbine HP6: Turbine BP
Réacteur civil de PRATT & WHITNEYRéacteur civil de PRATT & WHITNEY
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
12
34
5 6
1: Fan (compresseur BP)2: Compresseur HP3: Sortie du flux froid4: Chambre de combustion5: Turbine HP6: Turbine BP
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
• Les réacteurs des chasseurs modernes sont aussi des doubles flux mais avec de faibles taux de dilution.
• L’avenir sera aux réacteurs à cycles variables, fonctionnant en mono flux, double flux ou statoréacteur selon le régime de vol.
• Les réacteurs des chasseurs modernes sont aussi des doubles flux mais avec de faibles taux de dilution.
• L’avenir sera aux réacteurs à cycles variables, fonctionnant en mono flux, double flux ou statoréacteur selon le régime de vol.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
Statoréacteur
Entrée d 'a ir
Injec teurs d e k é ro sène Tuyè re
gaz b rûlé s
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
• Accroches flammes de la postcombustion.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
• Les statoréacteurs nécessitent une vitesse initiale d’environ 300km/h pour s’amorcer.
• La postcombustion des réacteurs d’avions de combat fonctionne sur ce principe.
• Les statoréacteurs propulsent certains missiles.
• Les statoréacteurs nécessitent une vitesse initiale d’environ 300km/h pour s’amorcer.
• La postcombustion des réacteurs d’avions de combat fonctionne sur ce principe.
• Les statoréacteurs propulsent certains missiles.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-2 Constitution d’un turboréacteur
• Sans la nécessité d’un premier moteur pour atteindre la vitesse d’amorçage, ils représenteraient la solution idéale pour les avions rapides.
• Leur intérêt est relancé avec les projets de réacteurs à cycles variables.
• Sans la nécessité d’un premier moteur pour atteindre la vitesse d’amorçage, ils représenteraient la solution idéale pour les avions rapides.
• Leur intérêt est relancé avec les projets de réacteurs à cycles variables.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
• III-1 Principe de la propulsion par réaction
• III-2 Constitution d’un turboréacteur
• III-3 Contrôle en vol
• III-4 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs III-3 Contrôle en vol
Pour contrôler le fonctionnement d’un réacteur le pilote dispose de :
- un tachymètre (généralement gradué en %)
- un indicateur de température tuyère
- un débitmètre pour le carburant
Pour contrôler le fonctionnement d’un réacteur le pilote dispose de :
- un tachymètre (généralement gradué en %)
- un indicateur de température tuyère
- un débitmètre pour le carburant
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs III-3 Contrôle en vol
Le pilote dispose également de :
- un indicateur de pression d’huile
- un indicateur de température d’huile
- des voyants et des alarmes sonores en cas de panne ou de dépassement des paramètres normaux
Le pilote dispose également de :
- un indicateur de pression d’huile
- un indicateur de température d’huile
- des voyants et des alarmes sonores en cas de panne ou de dépassement des paramètres normaux
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
• III-1 Principe de la propulsion par réaction
• III-2 Constitution d’un turboréacteur
• III-3 Contrôle en vol
• III-4 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-4 Performances et utilisation
• Poussées de 500 daN à 50000 daN.Capables de propulser des avions de
300 tonnes à 800 km/h ou des machines de 30 tonnes à 2500 km/h
• Consomment beaucoup de kérosène (352 kg/min pour le M53 du mirage 2000 plein gaz avec la PC).
• Poussées de 500 daN à 50000 daN.Capables de propulser des avions de
300 tonnes à 800 km/h ou des machines de 30 tonnes à 2500 km/h
• Consomment beaucoup de kérosène (352 kg/min pour le M53 du mirage 2000 plein gaz avec la PC).
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIII Les turboréacteursIII Les turboréacteurs
III-4 Performances et utilisation
• Utilisés pour la propulsion des avions de combat.
• Retenus également pour les avions de ligne long et moyens courriers.
• Propulsent une partie importante des avions d’affaire.
• Leur part progresse avec les progrès techniques récents.
• Utilisés pour la propulsion des avions de combat.
• Retenus également pour les avions de ligne long et moyens courriers.
• Propulsent une partie importante des avions d’affaire.
• Leur part progresse avec les progrès techniques récents.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES
• I L ’hélice• II Les moteurs à piston• III Les turboréacteurs
• IV Les turbopropulseurs• V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
• IV-1 Principe du turbopropulseur
• IV-2 Contrôle en vol
• IV-3 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur
• Le turbopropulseur est l’association d’un réacteur et d’une hélice propulsive.
• Le réacteur assure l’entraînement de l’hélice. Les gaz brûlés ne participent pas à la propulsion.
• Le turbopropulseur est l’association d’un réacteur et d’une hélice propulsive.
• Le réacteur assure l’entraînement de l’hélice. Les gaz brûlés ne participent pas à la propulsion.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur
T u rb in e lib re T u rb in e lié e
h é lic e
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur
• Le réacteur peut-être mono ou double flux.
• L’hélice est entraînée par le dernier étage de turbine.
• Si la rotation de cette dernière est indépendante des corps du moteur, la turbine est dite libre.
• Dans le cas contraire elle est liée.
• Le réacteur peut-être mono ou double flux.
• L’hélice est entraînée par le dernier étage de turbine.
• Si la rotation de cette dernière est indépendante des corps du moteur, la turbine est dite libre.
• Dans le cas contraire elle est liée.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur
Turbopropulseur d’hélicoptère.Turbopropulseur d’hélicoptère.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur
Turbopropulseur de CL 415T Canadair
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
• IV-1 Principe du turbopropulseur
• IV-2 Contrôle en vol
• IV-3 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-2 Contrôle en vol
Instruments moteurs du Beechcraft Kingair 200
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-2 Contrôle en vol
• Pour contrôler le fonctionnement du turbopropulseur le pilote dispose de:
- un indicateur de couple de la turbine- un indicateur de température tuyère- un indicateur de débit carburant- un indicateur de régime réacteur (en %)- un indicateur de régime de l’hélice
• Pour contrôler le fonctionnement du turbopropulseur le pilote dispose de:
- un indicateur de couple de la turbine- un indicateur de température tuyère- un indicateur de débit carburant- un indicateur de régime réacteur (en %)- un indicateur de régime de l’hélice
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-2 Contrôle en vol
• Il dispose également de:- un indicateur de pression d’huile- un indicateur de température d’huile- divers voyants et alarmes sonores pour
les pannes et les dépassements de paramètres
• Il dispose également de:- un indicateur de pression d’huile- un indicateur de température d’huile- divers voyants et alarmes sonores pour
les pannes et les dépassements de paramètres
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
• IV-1 Principe du turbopropulseur
• IV-2 Contrôle en vol
• IV-3 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-3 Performances et utilisation
• Les turbopropulseur fournissent des puissances importantes pour une consommation moindre que celle des réacteurs.
• Ils ne peuvent toutefois pas fournir des puissances aussi importantes.
• La persistance de l’hélice peut être un problème pour la sécurité au sol (personnel) et en vol (givrage).
• Les turbopropulseur fournissent des puissances importantes pour une consommation moindre que celle des réacteurs.
• Ils ne peuvent toutefois pas fournir des puissances aussi importantes.
• La persistance de l’hélice peut être un problème pour la sécurité au sol (personnel) et en vol (givrage).
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESIV Les turbopropulseursIV Les turbopropulseurs
IV-3 Performances et utilisation
• Ils sont très utilisées pour les avions de transport régionaux et pour les avions d’affaire.
• Ils sont devenus le type de moteur exclusif des hélicoptères.
• Leur part dans la propulsion des avions est en diminution avec les récents progrès de consommation des réacteurs.
• Ils sont très utilisées pour les avions de transport régionaux et pour les avions d’affaire.
• Ils sont devenus le type de moteur exclusif des hélicoptères.
• Leur part dans la propulsion des avions est en diminution avec les récents progrès de consommation des réacteurs.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUES
• I L ’hélice• II Les moteurs à piston• III Les turboréacteurs
• IV Les turbopropulseurs• V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées
• V-1 Principe et constitution
• V-2 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées
V-1 Principe et constitution
• Le principe est le même que pour un réacteur: produire une poussée par éjection rapide de gaz.
• Les moteurs ne comprennent pas de parties mobiles: le carburant et le comburant brûlent par simple mélange dans une chambre et sortent directement par la tuyère.
• Le principe est le même que pour un réacteur: produire une poussée par éjection rapide de gaz.
• Les moteurs ne comprennent pas de parties mobiles: le carburant et le comburant brûlent par simple mélange dans une chambre et sortent directement par la tuyère.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées
V-1 Principe et constitution
- Les propergols solides ( fusée à poudre):La combustion d'une poudre fournit une grande
quantité de gaz sous pression qui s'échappent alors à très grande vitesse.
Mise à feu à l'aide d'une cartouche pyrotechnique. C'est la chaleur qui déclenche et entretient la combustion.
Cette solution est retenue pour la plupart des missiles ainsi que pour les propulseurs d'appoint des lanceurs spatiaux.
- Les propergols solides ( fusée à poudre):La combustion d'une poudre fournit une grande
quantité de gaz sous pression qui s'échappent alors à très grande vitesse.
Mise à feu à l'aide d'une cartouche pyrotechnique. C'est la chaleur qui déclenche et entretient la combustion.
Cette solution est retenue pour la plupart des missiles ainsi que pour les propulseurs d'appoint des lanceurs spatiaux.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées
V-1 Principe et constitution- Les propergols liquides.Souvent des gaz liquéfiés à très haute pression
(oxygène et hydrogène liquide, composés nitrés, acide nitrique, kérosène,…).
Carburant et comburant sont stockés dans des réservoirs séparés (pour certains mélanges la mise en présence des réactifs suffit à déclencher la combustion).
Les deux sont injectés dans une chambre de combustion où le mélange s’enflamme. La combustion amorcée s'auto entretient.
- Les propergols liquides.Souvent des gaz liquéfiés à très haute pression
(oxygène et hydrogène liquide, composés nitrés, acide nitrique, kérosène,…).
Carburant et comburant sont stockés dans des réservoirs séparés (pour certains mélanges la mise en présence des réactifs suffit à déclencher la combustion).
Les deux sont injectés dans une chambre de combustion où le mélange s’enflamme. La combustion amorcée s'auto entretient.
Moteur Viking
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées V-1 Principe et constitution
Moteur principal d’ARIANE V
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées V-1 Principe et constitution
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées
• V-1 Principe et constitution
• V-2 Performances et utilisation
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées
V-2 Performances et utilisation
• Les carburants utilisés sont les plus énergétiques (ergols, propergols et hypergols) et permettent d’obtenir des poussées fantastiques.
• La mise en œuvre des moteurs fusée est très dangereuse.
• Les carburants utilisés sont les plus énergétiques (ergols, propergols et hypergols) et permettent d’obtenir des poussées fantastiques.
• La mise en œuvre des moteurs fusée est très dangereuse.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESV Les moteurs fuséesV Les moteurs fusées
V-2 Performances et utilisation
• Ils sont utilisés dans le domaine des lanceurs spatiaux (seule propulsion possible).
• Ils constituent le principal mode de propulsion des missiles.
• Ils servent quelquefois à fournir une poussée auxiliaire aux avions pour des décollages à la masse maximale sur des pistes courtes.
• Ils sont utilisés dans le domaine des lanceurs spatiaux (seule propulsion possible).
• Ils constituent le principal mode de propulsion des missiles.
• Ils servent quelquefois à fournir une poussée auxiliaire aux avions pour des décollages à la masse maximale sur des pistes courtes.
MOTEUR AERONAUTIQUESMOTEUR AERONAUTIQUESAttention au souffle !!!Attention au souffle !!!
TECHNOLOGIE DES AERONEFS
TECHNOLOGIE DES AERONEFS
Moteurs aéronautiques
FIN.FIN.