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Turboréacteur

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Schéma d'un turboréacteur 

Le turboréacteur est une turbomachine produisant une poussée par réaction.

Sommaire[masquer ]

• 1 Histoire

• 2 Principe

• 3 Les différents types de turboréacteurs

o 3.1 Simple et double corps

o 3.2 Simple et double flux

o 3.3 Turbopropulseurs

• 4 Autour du turboréacteur 

o 4.1 Post-combustion

o 4.2 Le turboréacteur, générateur de puissance

• 5 Domaine d'utilisation

• 6 Lien externe

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Histoire

Le principe du turboréacteur a été inventé quasi simultanément par Sir Frank Whittle enAngleterre et par le Dr. Hans von Ohain en Allemagne dans les années 1930.

Le premier turboréacteur fut construit par Whittle en 1935 et tourna au banc en 1936. Mais cefut von Ohain qui fit voler le premier turboréacteur sur un Heinkel He 178 en 1939.

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Les premiers avions à réaction construits en série furent des chasseurs (Messerschmitt Me262Schwalbe) utilisés à la fin de la Seconde Guerre mondiale.

Après guerre, les turboréacteurs et turbopropulseurs se généralisèrent, aussi bien dansl'aviation militaire que civile.

Les turboréacteurs d'aujourd'hui sont des machines d'une extrême complexité. Ledéveloppement d'un nouveau moteur demande des moyens humains, technologiques etfinanciers considérables que seules quelques rares entreprises  possèdent dans le monde.

Si le rendement et la fiabilité de ces moteurs se sont considérablement améliorés depuis leursdébuts, leur coût est très important, et représente en général pour un avion civil le tiers du coûttotal de l'appareil.

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Principe

Le turboréacteur produit une poussée par la détente de gaz chauds et à haute pression dans satuyère d'éjection.

• Ces gaz sont produits par une chambre decombustion brûlant un carburant (en général du kérosène mais pas toujours) avec de l'air comprimé issu d'uncompresseur.

• Ce dernier aspire l'air extérieur par une entréed'air. Il est en général (mais pas forcément) mû par uneturbine actionnée par les gaz sortants de la chambre de

combustion.

• Successivement, on trouve donc l'entrée d'air, lecompresseur , la chambre de combustion, la turbine et latuyère d'éjection.

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Les différents types de turboréacteurs[modifier ]

Simple et double corps

Les premiers turboréacteurs étaient munis d'un simple compresseur centrifuge mû par uneturbine.

• Pour gagner en efficacité, ils ont rapidement étémunis de compresseurs axiaux à plusieurs étagestournant à la même vitesse. On parlait alors decompresseurs (et de moteurs) simple corps (ou simple

attelage), car turbine et compresseur formaient un uniqueensemble cinématique.

• Pour accroître encore l'efficacité, le compresseur aété divisé en deux parties successives, à basse et haute

 pression, mues désormais par deux turbines successives

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haute et basse pression. On parle alors de moteursdouble corps (ou double attelage).

• Aujourd'hui, tous les moteurs sont à double corps,voire à triple corps.

[modifier ]Simple et double flux

• Les moteurs sont dits à simple flux quand latotalité de l'air admis traverse le moteur.

o Les turboréacteurs à simple flux sont très bruyants et n'atteignent leur meilleur rendementqu'au-delà de mach 1.

• Bien plus économiques aux vitesses plus basses et

moins bruyants, les turboréacteurs à double flux sontapparus dans les années 60.

o Dans ces moteurs, les premiers étages ducompresseur basse pression (souvent réduits à unseul qu'on appelle soufflante ou « fan ») sont degrandes dimensions pour aspirer de grandesquantités d'air. L'air pré-comprimé par lasoufflante ne passe pas intégralement par lemoteur, mais une partie (le flux froid) lecontourne par sa périphérie jusqu'à la tuyère où il

est éjecté avec les gaz chauds (flux chaud).o Cela permet, pour des vitesses modérées(en dessous de mach 1,5 environ) d'augmenter la

 poussée par augmentation du débit de gaz et deréduire considérablement le niveau de bruit.

o La proportion d'air contournant le moteur est variable selon les moteurs. Elle est d'autant

 plus élevée que le moteur est destiné à voler à desvitesses faibles. ** Cette proportion est exprimée

 par le taux de dilution, égal au rapport du fluxtotal (chaud + froid) massique sur le flux chaudmassique.

o Les moteurs militaires optimisés pour levol supersonique ont souvent un taux de dilutionautour de 1,5 alors que les moteurs civils pour avions de ligne, optimisés pour des croisièresautour de mach 0,8, peuvent approcher des tauxde dilution de 10. De tels moteurs tirentl'essentiel de leur poussée du flux froid et se

rapprochent de turbines couplées à des hélices carénées.

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Turbopropulseurs

C'est l'ensemble constitué d'une hélice mue par une turbomachine qui convertit l'essentiel del'énergie des gaz produits en énergie mécanique. Ce n'est pas à proprement parler un moteur à

réaction mais un turbopropulseur est très semblable à un turboréacteur double flux à très hauttaux de dilution dont la soufflante ne serait pas carénée. Les limitations aérodynamiques deshélices limitent son utilisation à des vitesses inférieures à mach 0,7 environ.

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Autour du turboréacteur[modifier ]

Post-combustion

Essentiellement utilisée sur les avions militaires supersoniques, la post-combustion consiste à

injecter et enflammer du carburant dans un canal prolongeant la tuyère du turboréacteur. Cela permet d'augmenter considérablement la poussée d'un turboréacteur au prix d'une augmentationimportante de la consommation. Utilisée depuis les années 50, la post-combustion futlongtemps le seul moyen d'atteindre des vitesses supersoniques qu'on ne pouvait maintenir trèslongtemps à cause de la consommation importante engendrée. Les chasseurs modernes sontcapables de passer le mach sans PC et donc de tenir plus longtemps de telles vitesses. On parlealors de « croisière supersonique ». La post-combustion est néanmoins toujours utilisée commeréserve de puissance pour faire des pointes de vitesses ou de fortes accélérations.

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Le turboréacteur, générateur de puissance

À bord d'un avion, civil ou militaire, le turboréacteur n'est pas seulement un organe propulsif. Ilfournit aussi toute l'énergie disponible à bord sous forme électrique, hydraulique et

 pneumatique et alimente le système de pressurisation et de conditionnement d'air. Le groupemoteur est ainsi souvent appelé « générateur de puissance » ou « powerplant ».

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Domaine d'utilisation

• Les turboréacteurs sont utilisés sur tous les avionscivils moyen et gros porteurs, car ils sont les seuls à

 pouvoir atteindre des vitesses transsoniques (entre mach0,8 et mach 1) de manière économique.

• Les turbopropulseurs équipent en général desavions moins rapides (autour de 500 km/h) et de plusfaible capacité (moins de 80 passagers).

• Seuls les petits avions de tourisme et les ULM sontencore équipés de moteurs à explosion à pistons.

• Dans l'aviation militaire, l'utilisation duturboréacteur s'est généralisée. Elle a permis d'atteindreet de dépasser le mur du son. Les turbopropulseurséquipent des avions d'entraînement et quelques appareils

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de transport logistique peu rapides, mais capables de se passer de vraies pistes d'atterrissage.