Évolution des moteurs à réaction : des turboréacteurs aux turbosoufflantes | EngineDIY

Dans notre dernière vidéo sur les moteurs à réaction, nous avons appris que, tout comme les moteurs à piston, les moteurs à réaction effectuent l'admission, la compression, la combustion et l'échappement, mais la grande différence est que dans les moteurs à piston, ces événements se produisent l'un après l'autre dans chaque cylindre alors que dans un moteur à réaction, ces événements se produisent en continu, tout le temps et ils se produisent simultanément les uns avec les autres.

Dans cette vidéo, nous allons explorer l'évolution des moteurs à réaction, qui sont devenus beaucoup plus puissants et plus efficaces. Aujourd'hui, ce moteur est appelé turboréacteur, un terme largement obsolète selon les normes modernes. Il s'agit ici d'un turboréacteur à double flux, ou plus précisément d'un turboréacteur à faible taux de dilution, un moteur que l'on trouve aujourd'hui principalement sur les avions de chasse et autres avions militaires. Comme vous pouvez le constater, dès le premier coup d'œil, ce moteur est très différent de notre turboréacteur.

La première différence, et la plus importante, réside dans le fait que, dans un turboréacteur, toute la poussée générée par le moteur provient du flux d'échappement, c'est-à-dire du jet de gaz en expansion sortant de l'arrière. Autrement dit, tout l'air qui passe par l'avant du moteur aboutit dans le noyau, qui abrite tous les composants mécaniques clés du moteur.

Mais dans un turboréacteur, ce n'est pas le cas. Tout l'air ne se retrouve pas dans le noyau ; une partie de l'air est contournée autour du noyau et n'entre jamais en contact avec les pièces internes du moteur. Alors pourquoi contourner une partie de l'air autour du moteur ?

Pour bien comprendre, il faut se rappeler que les moteurs à réaction sont aussi appelés moteurs à réaction. Ils déplacent des masses d'air considérables. Ce mouvement crée une force. Et comme nous le savons, à chaque force correspond une force de réaction opposée. Cette force de réaction fait bouger le moteur, et comme celui-ci est fixé à l'avion, l'avion tout entier se déplace.

Cela nous indique que pour voyager plus vite et/ou déplacer un avion plus gros et plus lourd, nous devons déplacer des masses d'air plus importantes. Pour déplacer une masse d'air plus importante, nous pouvons soit déplacer plus d'air, soit le déplacer plus vite.

Un turboréacteur exploite le premier concept, celui de déplacer plus d'air. Il existe aujourd'hui deux types de turboréacteurs : un turboréacteur à fort taux de dilution et un turboréacteur à faible taux de dilution. Lorsqu'un civil comme vous ou moi vole à bord d'un avion commercial, il est propulsé par un turboréacteur à fort taux de dilution. Ce type de turboréacteur pousse le concept de déplacement d'air à l'extrême, car à l'avant du moteur se trouve une soufflante géante. D'où son nom de turboréacteur. On y trouve une soufflante géante et des turbines à gaz à l'arrière qui exploitent l'énergie de la combustion et alimentent ainsi la soufflante. Grâce à sa taille, la soufflante est capable de déplacer des quantités d'air absolument incroyables. Environ 80 % de la poussée du moteur provient de la soufflante, contre seulement 20 % environ du jet d'échappement sortant de l'arrière du moteur.

Comme la majeure partie de la poussée provient du ventilateur, il n'est pas nécessaire de brûler des quantités exorbitantes de carburant pour propulser l'avion. Les ventilateurs modernes sont conçus pour être extrêmement efficaces aux vitesses et altitudes de croisière des avions commerciaux. L'avantage supplémentaire est que l'air dérivé crée une gaine autour du jet d'échappement, ce qui réduit considérablement la pollution sonore des avions commerciaux modernes.

Malheureusement, déplacer plus d'air a ses limites. Il est impossible de fabriquer des ventilateurs infiniment grands, car plus le ventilateur est grand, plus la différence de vitesse entre le pied et l'extrémité des pales est importante, car l'extrémité couvre une distance bien plus grande que le pied. Autrement dit, un ventilateur trop grand atteindra inévitablement des vitesses supersoniques à l'extrémité des pales, ce qui entraînera un fonctionnement inadéquat et inefficace.

C'est là qu'interviennent les turboréacteurs à faible taux de dilution comme celui-ci. Leur taux de dilution est d'environ 0,5 pour 1, contre 9 pour 1 pour les turboréacteurs commerciaux. Un taux de dilution de 9 pour 1 indique que pour chaque kilogramme d'air traversant le cœur du moteur, 9 kilogrammes d'air le parcourent.

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