Connaissance des aéronefs Propulsion Le rendement maximal d'une hélice est de l'ordre de 0,8 à...

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Connaissance

des aronefs

Initiation laronautique

Lyce Cabanis Brive

Propulsion

Partie 2/3

1 Propulsion

Propulsion

Table des matires

1 L'hlice ............................................................................................... 3

1.1 Principe de l'hlice ....................................................................................... 3 1.1.1 Constitution d'une hlice ............................................................................ 3 1.1.2 Profil d'une pale ......................................................................................... 3 1.1.3 Angle de calage ......................................................................................... 3 1.1.4 Pas d'une hlice ........................................................................................ 4

1.2 Les rgimes de fonctionnement de l'hlice .................................................. 4 1.2.1 Fonctionnement Propulseur ....................................................................... 4 1.2.2 Fonctionnement drapeau ........................................................................... 4 1.2.3 Fonctionnement moulinet .......................................................................... 5 1.2.4 Fonctionnement en inversion de pousse (reverse) .................................. 5 1.2.5 Fonctionnement frein ................................................................................. 5

1.3 Les diffrentes hlices ................................................................................. 5 1.3.1 Le rendement d'une hlice ........................................................................ 5 1.3.2 Hlice a calage fixe ................................................................................... 6 1.3.3 Hlice calage variable............................................................................. 6

2 Le moteur piston ............................................................................ 6

2.1 Principe de fonctionnement ......................................................................... 6

2.2 Carburation et injection ................................................................................ 9

2.3 Les essences ............................................................................................. 10

2.4 Contrles en vol ......................................................................................... 10

2.5 Performances et utilisation ........................................................................ 11

3 Turbomachine ................................................................................. 11

3.1 Les turbomachines .................................................................................... 11 3.1.1 Dfinition ..................................................................................................11 3.1.2 Principe de la propulsion par raction .......................................................12

3.2 Le turboracteur ........................................................................................ 12 3.2.1 Constitution d'un turboracteur .................................................................12 3.2.2 Performance et utilisation .........................................................................15

3.3 Le turbopropulseur .................................................................................... 16 3.3.1 Prsentation .............................................................................................16 3.3.2 Principe de fonctionnement ......................................................................16 3.3.3 Performances et utilisation .......................................................................16

3.4 Turbomoteur .............................................................................................. 17

2 Propulsion

4 Les moteurs "fuse" ....................................................................... 18

4.1 Principe et constitution............................................................................... 18

4.2 Performance et utilisation .......................................................................... 20

5 Le statoracteur .............................................................................. 20

5.1 Principe ...................................................................................................... 20

5.2 Avantages - Inconvnients ........................................................................ 21 5.2.1 Avantages : ..............................................................................................21 5.2.2 Inconvnients : .........................................................................................21

5.3 Applications ............................................................................................... 21

3 Propulsion

1 L'hlice

1.1 Principe de l'hlice

Le but de l'hlice est d e f o u r n i r u n e f o r c e d e t r a c t i o n e n p r e n a n t a p p u i

s u r l ' a i r .

1.1.1 Constitution d'une hlice

L'hlice est constitue de p a l e s relies autour d'un arbre qui dfinit l'axe de rotation.

Les hlices comprennent couramment 2 o u 3 p a l e s . Elles sont dites b i o u t r i p a l e s . Il

en existe toutefois qui possdent 4 o u 5 p a l e s et dans les dveloppements rcents de

l'arodynamique des hlices on en conoit qui en possdent plus d'une douzaine.

DR400 Cessna T210L

centurion ATR 72-600 A400M

1.1.2 Profil d'une pale

Le profil d'une pale d'hlice ressemble a u p r o f i l d ' u n e a i l e , c'est dire dot d'un bord

d'attaque, d'un bord de fuite, d'une corde de rfrence, d'une paisseur moyenne, d'une cambrure

etc... Il dtermine les performances d'une hlice, mais aussi sa rsistance. L'optimisation de la

gomtrie d'une pale est donc un compromis entre performance et rsistance mcanique.

A = Bord d'attaque B = Bord de fuite L = Corde de rfrence = Cambrure maximale = Angle de calage

1.1.3 Angle de calage

L'paisseur et la forme de la pale varie pour permettre de rgler l'angle d'incidence des profils en

fonction de la variation des angles apparents perus par les profils du pied au bout de pale.

4 Propulsion

L ' a n g l e d e c a l a g e est dfini entre la corde de rfrence du profil et le plan de rotation.

Coupe de la pale d'une hlice Pale d'hlice d'un North American B-25

Mitchell

1.1.4 Pas d'une hlice

Le pas est la d i s t a n c e p a r c o u r u e

p a r l ' h l i c e e n u n t o u r suivant

l'axe de rotation de l'hlice.

1.2 Les rgimes de fonctionnement de l'hlice

1.2.1 Fonctionnement Propulseur

L'hlice fournit u n e t r a c t i o n et

consomme de la p u i s s a n c e m o t r i c e

pour vaincre les frottements.

1.2.2 Fonctionnement drapeau

Ce rgime est utilis en vol d'entrainement

pour s i m u l e r u n v o l m o t e u r

c o u p sans couper effectivement le moteur

(meilleur scurit).

La pale est dans l e l i t d u v e n t r e l a t i f .

5 Propulsion

1.2.3 Fonctionnement moulinet

C'est l e v e n t r e l a t i f q u i f a i t

t o u r n e r l ' h l i c e . Si l'hlice cale en vol,

la mise en moulinet peut permettre un

redmarrage.

1.2.4 Fonctionnement en inversion de pousse (reverse)

Dans ce cas l'hlice ne travaillera jamais en

moulinet. C'est la position de l'hlice utilise

pour le r a l e n t i s s e m e n t d e l ' h l i c e

l ' a t t e r r i s s a g e .

1.2.5 Fonctionnement frein

L'hlice fournit une f a i b l e t r a c t i o n

n g a t i v e qui a tendance f r e i n e r

l ' a v i o n .

1.3 Les diffrentes hlices

1.3.1 Le rendement d'une hlice Nous avons vu dans GMP Courbes Wu/WN :

WM = P u i s s a n c e m o t e u r

WU = P u i s s a n c e u t i l e

H = R e n d e m e n t d e l ' h l i c e

=

6 Propulsion

Le rendement maximal d'une hlice est de l'ordre d e 0 , 8 0 , 8 5 . 1.3.2 Hlice a calage fixe Les premires hlices taient pas fixe. Actuellement l e s a v i o n s l g e r s d a n s l e s

A r o - c l u b sont encore quips d'hlice pas fixe.

Le petit pas permet d e s m o n t e s r a p i d e s (avions remorqueurs) et d e s v o l u t i o n s

e n v o l t i g e .

Les a v i o n s d e v o y a g e s sont quips d'une hlice grand pas, les performances de monte

n'tant pas la priorit.

1.3.3 Hlice calage variable C'est la p o s s i b i l i t d e m o d i f i e r

l ' a n g l e d e c a l a g e par rotation

autour de l'axe de la pale.

Au d c o l l a g e : V est faible, pour avoir

un rendement optimum il faut que l e

p a s s o i t p e t i t .

En c r o i s i r e : V est leve, est

moyen et pour avoir toujours le

rendement optimum il faut que l e p a s

s o i t g r a n d .

2 Le moteur piston

2.1 Principe de fonctionnement

Le type le plus courant de moteur en aronautique, pour les avions lgers, est le moteur

e x p l o s i o n . Certains moteurs de voiture sont monts sur des avions.

Toutefois la plupart des aronefs sont quips d