TECHNOLOGIE DES AERONEFS

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1 TECHNOLOGIE DES AERONEFS
Moteurs aéronautiques Frédéric WILLOT

2 III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUES I L ’hélice II Les moteurs à piston III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées

3 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice
I-1 Principe de l’hélice I-2 Hélice à pas variable I-3 Hélice tractive ou propulsive

4 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice I-1 Principe de l’hélice

5 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice I-1 Principe de l’hélice

6 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice I-1 Principe de l’hélice
A chaque tour l’hélice avance dans l’air d’une distance appelée pas: p = 2.P.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

7 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice I-1 Principe de l’hélice
Hélice bipale en bois.

8 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice I-1 Principe de l’hélice
Hélice à 6 pales en fibre de carbone

9 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice
I-1 Principe de l’hélice I-2 Hélice à pas variable I-3 Hélice tractive ou propulsive

10 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice I-2 Hélice à pas variable
L’efficacité de l’hélice à une vitesse donnée varie en fonction du calage. 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)

11 MOTEUR AERONAUTIQUES I 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 => Grand pas

12 MOTEUR AERONAUTIQUES I L’hélice
I-1 Principe de l’hélice I-2 Hélice à pas variable I-3 Hélice tractive ou propulsive

13 MOTEUR AERONAUTIQUES I 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.

14 III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUES I L ’hélice II Les moteurs à piston III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées

15 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion II-2 Carburation ou injection II-3 Contrôle en vol II-4 Performances et utilisation

16 Constitution d’un Cylindre.
MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-1 Principe du moteur à explosion Constitution d’un Cylindre.

17 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-1 Principe du moteur à explosion
Les 4 phases du moteur.

18 Ils sont disposés en ligne, en V, à plat ou en étoile.
MOTEUR AERONAUTIQUES 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. Ils utilisent de l’essence avion, du super carburant ou même du diesel pour certains.

19 Moteur à 4 cylindres à plat.
MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-1 Principe du moteur à explosion Moteur à 4 cylindres à plat.

20 Moteur 7 cylindres en étoile.
MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-1 Principe du moteur à explosion Moteur 7 cylindres en étoile.

21 Moteur 4 cylindres à plat.
MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-1 Principe du moteur à explosion Moteur 4 cylindres à plat.

22 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion II-2 Carburation ou injection II-3 Contrôle en vol II-4 Performances et utilisation

23 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-2 Carburation ou injection

24 MOTEUR AERONAUTIQUES 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.

25 MOTEUR AERONAUTIQUES 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.

26 MOTEUR AERONAUTIQUES 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 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.

27 Le problème de givrage du moteur ne se pose plus.
MOTEUR AERONAUTIQUES 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.

28 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion II-2 Carburation ou injection II-3 Contrôle en vol II-4 Performances et utilisation

29 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-3 Contrôle en vol
Tachymètre

30 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-3 Contrôle en vol
Paramètres de l’huile moteur et du carburant

31 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-3 Contrôle en vol
Débit de carburant Pression d’injection Contrôle de l’injection

32 MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston
II-1 Principe du moteur à explosion II-2 Carburation ou injection II-3 Contrôle en vol II-4 Performances et utilisation

33 Puissances de 20 à 3500ch. En général de 90 à 300ch.
MOTEUR AERONAUTIQUES II Les moteurs à piston II-4 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.

34 III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUES I L ’hélice II Les moteurs à piston III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées

35 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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

36 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-1 Principe de la propulsion par réaction

37 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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 :

38 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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 :

39 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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

40 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Réacteur simple corps simple flux

41 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Etage redresseur en entrée de compresseur

42 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Compresseur de M53

43 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Turbine de M53

44 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Aubes de turbines.

45 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur

46 Ce sont des machines très gourmandes en carburant.
MOTEUR AERONAUTIQUES III 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.

47 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Réacteur double corps double flux

48 Le flux primaire (ou flux chaud) traverse la chambre de combustion.
MOTEUR AERONAUTIQUES III 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).

49 Les réacteurs civils ont de grands taux de dilution.
MOTEUR AERONAUTIQUES III 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.

50 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Larzac 04 (Alphajet)

51 Réacteur civil de PRATT & WHITNEY
MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur Réacteur civil de PRATT & WHITNEY

52 Réacteur civil de PRATT & WHITNEY
MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur Réacteur civil de PRATT & WHITNEY

53 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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.

54 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Statoréacteur

55 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-2 Constitution d’un turboréacteur
Accroches flammes de la postcombustion.

56 Les statoréacteurs propulsent certains missiles.
MOTEUR AERONAUTIQUES III 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.

57 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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.

58 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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

59 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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

60 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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

61 MOTEUR AERONAUTIQUES III 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

62 MOTEUR AERONAUTIQUES III Les turboréacteurs III-4 Performances et utilisation
Poussées de 500 daN à 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 (52 kg/min pour le M53 du mirage 2000 plein gaz avec la PC).

63 Utilisés pour la propulsion des avions de combat.
MOTEUR AERONAUTIQUES III 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.

64 III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUES I L ’hélice II Les moteurs à piston III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées

65 MOTEUR AERONAUTIQUES IV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur IV-2 Contrôle en vol IV-3 Performances et utilisation

66 MOTEUR AERONAUTIQUES IV 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.

67 MOTEUR AERONAUTIQUES IV Les turbopropulseurs IV-1 Principe du turbopropulseur

68 Le réacteur peut-être mono ou double flux.
MOTEUR AERONAUTIQUES IV 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.

69 Turbopropulseur d’hélicoptère.
MOTEUR AERONAUTIQUES IV Les turbopropulseurs IV-1 Principe du turbopropulseur Turbopropulseur d’hélicoptère.

70 Turbopropulseur de CL 415T Canadair
MOTEUR AERONAUTIQUES IV Les turbopropulseurs IV-1 Principe du turbopropulseur Turbopropulseur de CL 415T Canadair

71 MOTEUR AERONAUTIQUES IV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur IV-2 Contrôle en vol IV-3 Performances et utilisation

72 MOTEUR AERONAUTIQUES IV Les turbopropulseurs IV-2 Contrôle en vol
Instruments moteurs du Beechcraft Kingair 200

73 MOTEUR AERONAUTIQUES IV 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

74 MOTEUR AERONAUTIQUES IV 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

75 MOTEUR AERONAUTIQUES IV Les turbopropulseurs
IV-1 Principe du turbopropulseur IV-2 Contrôle en vol IV-3 Performances et utilisation

76 Ils ne peuvent toutefois pas fournir des puissances aussi importantes.
MOTEUR AERONAUTIQUES IV 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).

77 Ils sont devenus le type de moteur exclusif des hélicoptères.
MOTEUR AERONAUTIQUES IV 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.

78 III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées
MOTEUR AERONAUTIQUES I L ’hélice II Les moteurs à piston III Les turboréacteurs IV Les turbopropulseurs V Les moteurs fusées

79 MOTEUR AERONAUTIQUES V Les moteurs fusées
V-1 Principe et constitution V-2 Performances et utilisation

80 MOTEUR AERONAUTIQUES V 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.

81 MOTEUR AERONAUTIQUES V Les moteurs fusées V-1 Principe et constitution
Moteur Viking

82 MOTEUR AERONAUTIQUES V Les moteurs fusées V-1 Principe et constitution
Moteur principal d’ARIANE V

83 MOTEUR AERONAUTIQUES V Les moteurs fusées
V-1 Principe et constitution V-2 Performances et utilisation

84 La mise en œuvre des moteurs fusée est très dangereuse.
MOTEUR AERONAUTIQUES V 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.

85 Ils constituent le principal mode de propulsion des missiles.
MOTEUR AERONAUTIQUES V 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.

86 TECHNOLOGIE DES AERONEFS
FIN. Moteurs aéronautiques