LES TURBOREACTEURS

Généralités Propulseurs aviation : Modification Turbine a gaz ● Combinaison TG et Tuyère d’éjection ● Hélice remplacée par le fan ● Conditions extrêmes d’utilisation : + 50 à – 50 °C ; P : 1 à 0,01 bar Avantages : ● Fonctionnement continu - Réduction pertes frottements : Absence mouvements alternatif (va et vient) du piston moteurs atmosphériques ● Puissances et poussées grandes Désavantages : ● Coûts fabrication des turbines (pression, températures élevées, forces centrifuges importantes) ● Une stabilité de fonctionnement plus fragile

I. Différents types de turboréacteurs I.1. Simple Flux : Un seul flux d’air contribue à la poussée

I.2. Double Flux : Un flux principal d’air effectuant cycle thermodynamique Un flux secondaire : poussée supplémentaire réduction du bruit, refroidissement flamme

I.3. Sous-ensembles du turboréacteur double flux Compresseur Haute Pression Turbine B.P. Carter d’échappement Compresseur Basse Pression Chambre de combustion Turbine H.P.

I.3. Sous-ensembles du turboréacteur double flux Canaux d’éjection L’inverseur de poussée ne fait pas, a proprement parler, partie des sous-ensembles de propulsion; mais il utilise une partie de la poussée en détournant le flux primaire pour ralentir l’avion. Manche d’entrée d’air Inverseur de poussée

Différentes parties d’un turboréacteur

Manche d’entrée d’air ● Fournir au turboréacteur la quantité d'air nécessaire pour son fonctionnement avec le niveau de pression le plus élevé possible par rapport pression air extérieur P0 ● Transformer la vitesse de l'air en une vitesse satisfaisante pour l'entrée du compresseur quelles que soient conditions de vol. Au décollage En vol subsonique P1   V1 P0   V0 P0   V0 P1   V1 V P V P

COMPRESSEUR CENTRIFUGE Partie mobile : rotor Partie fixe : stator Rotor Stator Rouet Aubes

Compresseur La grille fixe transforme en pression la vitesse fournie par la grille mobile et redresse l'écoulement pour l'étage suivant La grille mobile apporte toute l'énergie et en transforme une partie en pression Rotor Stator S2 > S1

Chambre de combustion annulaire

Chambre de combustion CARTER EXTERNE INJECTEUR DIFFUSEUR TUBE A FLAME CARTER INTERNE

Chambre de combustion                                                                                            

Turbine Turbines multi étagées : plusieurs paliers de détente Stators : grille d'aubes fixes Rotor : grille d'aubes mobile La turbine entraîne le compresseur et les équipements* : 75 % de la puissance reçue par la turbine est utilisée pour entraîner le compresseur. * ( pompes régulateur , etc... ) Distributeur Roue mobile  DÉVIE L'ÉCOULEMENT DANS LA DIRECTION TANGENTIELLE DE LA ROUE  TRANSFORME L'ÉNERGIE CINÉTIQUE DES GAZ EN ÉNERGIE MECANIQUE PAR EFFET DE CONVERGENT TRANSFORME L'ÉNERGIE DE PRESSION EN ÉNERGIE CINÉTIQUE LA ROUE EST ENTRAÎNÉE EN ROTATION

Canal d’éjection Poussée = qmg (C5 ‑ C0)  But : Augmentation de la poussée C0 C5 Poussée = qmg (C5 ‑ C0) Deux type de canaux d’éjection : Sans réchauffe Avec réchauffe ou post-combustion. Autre équipement : Carter Rôle aérodynamique : ramener vers l'axe moteur l'écoulement dévié dans la turbine Rôle technologique : accrochage arrière du moteur / avions, il supporte la structure de fixation du palier arrière.

Canal d'éjection sans réchauffe Carter d’échappement Tuyère Dans ce cas le canal est très simple : prolongement tuyère. Tuyère secondaire Sur les moteurs double‑flux,: un carter d'échappement une tuyère sur le flux primaire une tuyère sur le flux secondaire Tuyère Primaire Carter d’échappement

Canal d'éjection avec postcombustion Intérêt de la post-combustion : En augmentant la vitesse d’éjection des gaz on accroît la poussée, donc le domaine de vol des turboréacteurs Principe de fonctionnement :  Brûler un nouvel apport de carburant en utilisant l'excédent d'oxygène contenu dans les gaz issus de la combustion principale. Système d'injection de carburant Volets de contrôle de l’ouverture de tuyère

Canal d’éjection Détente critique P0 Se Détente subcritique Pe Détente supercritique Les gaz s'accélèrent dans la partie convergente pour atteindre une vitesse maximum égale a la vitesse du son au niveau du col de la tuyère

I.4. Description du cycle d’un turboréacteur simple flux CHAMBRE DE COMBUSTION COMPRESSEUR TURBINE C0 TUYERE C5 1 2 3 4 Détente tuyère 5 Compression Combustion Admission Détente turbine

I.4.1. Diagramme entropique (T,s) 3 Détente turbine 4 2 4s 2s Détente tuyère 5 5s 1 s (J/kg.K)

 wuTG < 0 I.4.2 Diagramme (P,v)   P Combustion isobare QC = Q23 > 0  2 3 P2 = P3  wuTG < 0 Détente turbine Compression wuC > 0  4 Détente tuyère 1 P0 = P5  QF = Q 50 < 0 5 V