LES DIFFERENTS TYPES DE MOTEUR
Moteur de 18 pistons et de 5 000 hp
Toutefois, parmi les moteurs, on distingue :
Tous les moteurs sont des moteurs à réaction. Ils projettent vers l'arrière une certaine masse de gaz (air pur ou mélange carburé) et par réaction l'avion avance.
Toutefois, dès que la densité, donc dès que la masse de gaz diminue, en raison d'une diminution de pression ou/et d'une augmentation de la température de l'air, le rendement de la puissance ou de la poussée diminuera alors.
Ainsi, le rendement de l'hélice (faible accélération d'une grande masse de gaz) est de ce fait meilleur que le rendement d'un réacteur pur (grande accélération d'une petite masse de gaz). D'où l'adjonction au GTR d'un ventilateur projetant vers l'arrière de l'air pur.
Les moteurs à pistons (GMP) sont du même principe que les moteurs à explosions d'automobile.
L'hélice, généralement métallique, est destinée à transformer le couple de l'arbre moteur en une force de traction.
a) Le principe du GMP :
Le moteur d'avion léger est en général un moteur à pistons à quatre temps, de 4 ou 6 cylindres à plat (Flat-four, Flat-six) et à refroidissement par air.
Le moteur est monté sur un "bâti - moteur" fixé à la cellule. Il est isolé de l'habitacle par une "cloison pare-feu" métallique destinée à le protéger des risques d'incendie.
La différence essentielle avec les moteurs de voitures porte sur l'allumage. En effet, sauf pour quelques types de moteurs à allumage par bobine ou Delco, le moteur d'avion possède un allumage par magnéto. En outre, par mesure de sécurité et pour assurer une meilleure combustion du mélange, les moteurs d'avion comportent deux circuits d'allumage indépendants et chaque cylindre compte deux bougies reliées chacune à une magnéto.
En outre, le moteur d'avion tourne à un régime maximum de l'ordre de 2500 t/m. Il est donc plus lent que le moteur de voiture. De plus, le volant d'inertie du moteur de voiture n'existe pas pour le moteur d'avion car l'hélice en tient lieu.
b) Les caractéristiques du GMP :
Parmi les diverses caractéristiques des GMP, on peut distinguer les principes généraux suivants :
- La consommation horaire en litre est égale à 1/4 de la puissance en CV et 1/3 en Kw.
- La mise en puissance se fait d'abord par la richesse puis le pas et ensuite l'admission.
- La mise en réduction se fait d'abord par l'admission puis le pas et ensuite la richesse.
- Les bougies ont une température de fonctionnement entre 200 et 500°.
- Le carburant : 80 (rouge) - 100/130 (verte) - 115/145 (violette) - 100/130 (bleue).
- Le long range par rapport au maximum range permet un gain de 2,5% sur la vitesse avec seulement une perte de 1% sur le rayon spécifique :
Rs = Vs / (Con / Distance)
- Parmi les organes de contrôle et de conduite, on trouve : la pression d'essence et d'huile, la pression d'admission, la richesse, le débitmètre, le jaugeur, le nombre de tours RPM, la température culasse, la température carburateur, la température extérieure, l'EGT (température de gaz à l'échappement).
- La possibilité d'auto-allumage qui est en fait un allumage se produisant contacts coupés à la suite de points rouges dans la culasse (électrodes de bougie, calamine, etc...) résultant bien souvent d'un mauvais refroidissement lors du retour au parking.
- La possibilité de détonation qui est une explosion spontanée des gaz avant le point mort haut. Dans ce cas, la température critique est atteinte par compression, les cylindres étant mal refroidis au cours de la mise en vitesse. Pour y remédier, il est nécessaire de régler sur plein riche.
- La possibilité du givrage du carburateur qui peut survenir jusqu'à + 20°C.
- L'effet de température donne pour une augmentation de 1° une diminution de la puissance de 0,3%
- La richesse 1 correspond à un mélange carburé de 1/15.
- La consommation spécifique Csp est exprimée en kg/CV/h.
c) La classification des avions :
Suivant le nombre de ses moteurs, un avion est classé soit :
- Monomoteur :
- Bimoteur :
- Trimoteur :
- Quadrimoteur :
Sur les multimoteurs, les moteurs et leur capotage constituent les fuseaux-moteurs.
Le moteur repose sur son bati-moteur lui même fixé à la cloison pare-feu qui forme la cloison avant du poste de pilotage sur les monomoteurs.
La cloison pare-feu, métallique évidemment, est destinée à protéger l'avion des risques d'incendie.
Sur les moteurs à pistons, les cylindres sont toujours opposés. Bien souvent, ils sont aussi horizontaux, c'est à dire à plat.
Ils peuvent être :
- Opposé à carburateur (0).
- A injection et opposé (I0).
- A injection, réducteur et opposé (IG0).
- A injection, réducteur, compresseur et opposé (IGS0).
Les moteurs à réaction (GTP - GTR - TURBO FAN) comprennent :
a) Les Turboréacteurs ou Réacteurs :
Dans ce cas, il n'y a plus de mouvement alternatif mais un mouvement rotatif. Il n'y a plus de pistons mais une turbine.
En effet, en application du principe de Newton, toute action produit une réaction égale et de sens contraire. Ainsi l'éjection des gaz vers l'arrière du réacteur, projette, par réaction, l'avion vers l'avant.
Cette réaction se produit aussi bien dans le vide que dans l'air.
Le turbojet
Ainsi, un réacteur (GTR) est essentiellement un tube avec un axe central garni d'ailettes formants plusieurs ventilateurs dits étages.
L'air, entrant par l'avant et comprimé dans les divers étages du compresseur, passe ensuite dans la chambre de combustion où le carburant enflammé porte cet air comprimé à haute température (2 000°).
Les gaz dilatés sont éjectés à grande vitesse par la tuyère de sortie en faisant tourner au passage la turbine qui, accouplée au compresseur, assure la rotation de celui-ci.
Au départ, la rotation initiale du compresseur est assurée par un démarreur électrique.
Le carburant utilisé pour le réacteur est du kérosène (pétrole lampant).
Turboréacteur
Sur un GTR, on trouve au niveau :
- De la température :
Une diminution de la poussée de 0,5% par degré d'élévation.
- Du contrôle du fonctionnement :
Pour le contrôle du fonctionnement, on trouve : les températures et les pressions aux différentes sections, l'indicateur de vibrations avec :
Pour le GTR à un seul attelage, la poussée contrôlée par le nombre de tours N.
Pour le GTR à plusieurs attelages, la poussée contrôlée par l'EPR qui est le rapport entre la pression de la tuyère et la pression d'entrée :
EPR = Pression tuyère / Pression entrée
- Des commandes :
On trouve la manette de poussée qui modifie le débit de carburant ce qui entraîne une variation de pression et de température, la manette d'inversion de poussée, le régulateur qui régle automatiquement la vitesse de rotation et la température turbine et qui contrôle aussi les accélérations et décélérations pour éviter le pompage et l'extinction du réacteur.
- De la poussée :
La poussée T est exprimée en daN. Elle est le produit de la masse d'air par son accélération :
T = m (V - U)
(V = Vitesse d'éjection, U = Vitesse d'entrée ou Vitesse propre)
- De la consommation spécifique :
La consommation spécifique Cs est le rapport entre la consommation horaire et la poussée :
Cs = Consommation horaire / poussée
On distingue aussi parmi les turboréacteurs :
- Le turboréacteur avec un compresseur simple corps :
Compresseur simple corps
Turbo compresseur axial
Turbo compresseur centrifuge ou radial
- Le turboréacteur avec un compresseur double corps :
Compresseur double corps
Turbo simple et double flux
A noter que les TURBO-FAN ou DOUBLE FLUX ont un taux de dilution de 5/1 :
Taux de dilution = masse d'air (Fan) / masse des gaz brûlés = 5/1
b) Les Turbopropulseurs : (turbopropeller ou propeller).
Dans ce cas, il s'agit de turbines à hélices (GTP) .
Le turboprop
La turbine entraîne une hélice alors que la réaction directe ne fournit seulement qu'un appoint de propulsion de 10º à 15º.
A noter que tous les moteurs propulsent, que les turboréacteurs propulsent réellement et que, par contre, les turbopropulseurs tractent.
Les GTP sont équipés d'une hélice, d'un réducteur, d'un compresseur et d'une turbine. On trouve ainsi des GTP à turbine liée et des GTP à turbine libre.
Sur un GTP, on distingue au niveau :
- Des commandes :
On trouve le débit de carburant et le nombre de tours avec deux possibilités : régulation tachymétrique du pas ou du carburant.
- Du contrôle :
On trouve les températures et les pressions aux différents points du GTP, la vitesse de rotation de la turbine et du compresseur, l'indicateur de vibrations.
- De la butée petit pas sol :
la butée petit pas sol est utilisée pour la mise en route ainsi que pour une action de freinage.
- De l'influence de la température :
Une élévation de 1° donne une baisse de puissance de 1% avec une augmentation de 0,3% de la consommation.
c) Les Statoréacteurs :
Dans ce cas, il n'y a plus aucune pièce mobile mais une simple tuyère ouverte aux deux extrémités.
Toutefois, comme la compression de l'air est obtenue par la vitesse de l'avion, le statoréacteur doit donc être lancé, par exemple, d'un avion déjà en vol.
Aussi, la "post-combustion" qui est une application du statoréacteur, est une mise à feu des gaz incomplètement brûlés sortant du réacteur, pour en augmenter la puissance.
d) Le Pulsoréacteur :
Contrairement au statoréacteur, le pulsoréacteur est doté de clapets à l'avant de la chambre de combustion. Ceux-ci sont naturellement en position fermée, maintenus par des ressorts. Ils ne s'ouvriront donc que lorsque la vitesse sera élevée, d'où la nécessité d'utiliser de longues rampes de lancement, de puissantes catapultes ou un avion largeur.
Une fois lancé, le pulsoréacteur est un moteur à 3 temps :
- L'admission d'air par les clapets jusqu'au mélange idéal :
Le mélange idéal est constitué par 86% d'air et 14% de carburant amené par une pompe.
- L'explosion dans la chambre de combustion :
L'éclateur est une bougie qui fonctionne en permanence . Elle est alimentée par une batterie.
- L'éjection des gaz vers l'arrière du propulseur :
L'éjection fait avancer l'engin équipé du pulsoréacteur par réaction.
Alors, la chambre de combustion se vide, et les clapets peuvent s'ouvrir à nouveau sous l'action de la pression dynamique de l'air. L'air pénètre, le cycle recommence.
La combustion est donc intermittente.
Le pulsoréacteur porte donc à l'entrée des volets, genre stores vénitiens, qui, battant rapidement, créent un écoulement pulsatoire discontinu.
e) La Fusée :
La fusée est fermée à l'avant.
Dans ce cas l'admission d'air est inutile car, en plus de son carburant, elle emporte son propre comburant.
Toutefois, le terme moteur étant réservé aux moteurs à pistons, les avions à turbines sont désignés et classés alors en :
- Biturbopropulseur :
- Biréacteur :
- Quadriréacteur :