MOTEUR TURBINE (I) 6h Flashcards
EXPLIQUER LE PRINCIPE DE LA PROPULSION ?
(+ voir schema dans UDL)
Les moteurs utilisés en aéronautique transforme l’énergie potentielle contenue dans un comburant et un carburant, soit en énergie cinétique, soit en énergie mécanique.
La propulsion des appareils aéronautiques s’effectue selon le principe de la dynamique, force résultante d’une accélération communiquée à une masse. C’est l’application des lois de Newton.
Cette relation appelée Principe Fondamental de la Dynamique (PDF) ou loi de Newton, s’énonce de la manière suivante
FORMULE DE LA FORCE ?
Tout corps de masse m soumis à une force F subit une accélération « a » telle que:
F = m.a
- la force F exercée sur le solide en Newton
- la masse du solide en kg,
- l’accélération du solide « a » en m/s
EXPLIQUER LA PROPULSION PAR REACTION ?
À toute action correspond une réaction. Toute accélération de matière dans un sens entraîne l’apparition d’une force dirigée en sens opposé et appliquée à l’organe accélérateur.
Dans ce type de propulsion, une petite quantité d’air est projetée vers l’arrière avec une augmentation de vitesse importante.
C’est le principe des propulseurs à réaction.
CITER LES PHASES DU CYCLE DE PRODUCTION DE L’ÉNERGIE D’UN GÉNÉRATEUR DE GAZ ?
- Admission : admission par une entrée d’air,
- Compression réalisée dans un compresseur entraîné par la turbine.
- Combustion : l’augmentation de la température de l’air est obtenue par combustion d’un carburant, le kérosène (ou de tout autre combustible) et d’un comburant (oxygène de l’air).
- Première détente : la détente est réalisée dans la turbine dont le but est d’entraîner
en rotation le compresseur. - Deuxième détente : la seconde détente est réalisée dans le conduit de la tuyère
CITER LES 2 CLASSES DE MOTEURS À RÉACTION DIRECTE ?
(+ voir schema sur UDL)
- Ceux dont l’énergie des gaz est totalement transformée en énergie cinétique pour la
propulsion : la fusée, le statoréacteur - Ceux dont l’énergie des gaz est partiellement transformée en énergie mécanique (Em) pour entraîner le compresseur et les accessoires ; la majeure partie de cette énergie étant convertie en énergie cinétique (Ec) pour la propulsion : les turboréacteurs
EXPLIQUER LES APPAREILS A REACTION INDIRECT ?
Les moteurs à réaction indirecte transforment presque totalement l’énergie cinétique des gaz en énergie mécanique pour entraîner une hélice : les turbo-moteurs, et les turbo-propulseurs
CITER LES PROPULSEURS À RÉACTION DIRECTE ?
- fusée
- statoréacteur
- turboréacteur
CITER LES PROPULSEURS À RÉACTION INDIRECTE ?
- groupes turbo propulseur (GTP)
- groupes turbo moteur (GTM)
EXPLIQUER LA FUSEE ?
C’est un propulseur muni d’un réservoir, d’un système d’injection, d’une chambre de
combustion et d’une tuyère. On distingue les fusées à carburant solide et liquide.
Elles ne comportent aucune partie mobile interne.
Une fusée fonctionne par éjection de gaz résultant de la combustion du mélange comburantcombustible emporté dans des réservoirs séparés.
La fusée n’utilise pas l’air ambiant comme comburant. Elle peut fonctionner dans le « vide ».
EXPLIQUER LE STATOREACTEUR ?
C’est le plus simple moteur à réaction. C’est un propulseur sans partie mobile qui utilise les effets aérodynamiques dans les sections convergentes – divergentes accompagnées d’une combustion.
Comme le fonctionnement du statoréacteur dépend de la compression de l’air à l’entrée du moteur, il est nécessaire d’augmenter au préalable la vitesse de l’engin à l’admission.
Les appareils qui en sont équipés doivent en général être lancés à partir d’un autre appareil volant déjà avec une vitesse initiale élevée
Fonctionnement intéressant uniquement à grande vitesse (rendement faible).
EXPLIQUER LE TURBOREACTEUR ?
Ils sont les plus utilisés sur les aéronefs rapides subsoniques ou supersoniques.
Tous ces moteurs appartenant à la famille des turbomachines sont constitués à la base d’un générateur de gaz.
L’air passant dans l’entrée d’air est aspiré par le compresseur qui en fournit le débit et en augmente la pression.
Une fois comprimé, il est envoyé dans la chambre de combustion pour
y être mélangé avec le combustible vaporisé et ensuite brûlé.
L’air se dilate considérablement
tout en conservant la même pression. La quantité d’énergie va donc augmenter.
Cet air va traverser une turbine, qui entraîne le compresseur, et se retrouver à la sortie de celle-ci avec une certaine réserve d’énergie.
Cette énergie restante est utilisée pour la
propulsion en éjectant les gaz par l’intermédiaire d’une tuyère, transformant celle-ci en énergie cinétique.
Les gaz sont par conséquent évacués avec une grande vitesse, ce qui produit la poussée (F).
La poussée produite par les éléments de la turbine à gaz dépend de la masse d’air pénétrant dans le moteur et de l’accélération donnée à cette masse d’air
DE QUOI EST COMPOSE LE TURBOREACTEUR ?
- du compresseur,
- de la chambre de combustion,
- de la turbine,
- de l’arbre de liaison turbine compresseur.
EXPLIQUER LE TURBORÉACTEUR SIMPLE CORPS, SIMPLE FLUX ?
C’est un turboréacteur de conception simple mais de faible performance. Le terme simple corps signifie qu’un seul arbre lie le compresseur à la turbine.
Le terme simple flux signifie que la totalité du flux d’air subit le cycle thermodynamique (compression, combustion, détente)
EXPLIQUER LES TURBORÉACTEURS DOUBLE FLUX (TRDF) ? CITER LES TYPES ?
Les TRDF permettent, pour une poussée équivalente à celle d’un simple flux, une
diminution de la consommation de carburant, et une amélioration du rendement de la turbomachine.
Ceci permet une augmentation de la durée de vol.
Pour cela, l’air capté par le compresseur est séparé en deux flux distincts. Un flux chaud,
qui subira le cycle thermodynamique complet, et un flux froid qui circulera autour du flux chaud, et qui est seulement accéléré.
Les 2 types :
- turboréacteur double flux a soufflante avant
- turboréacteur double flux a compresseur surabondant
EXPLIQUER LE TURBORÉACTEUR DOUBLE-FLUX À SOUFFLANTE AVANT ?
Ces turboréacteurs sont équipés de premiers étages compresseur de grand diamètre appelés soufflante.
Celle-ci détourne une grande partie de l’air dans le flux froid n’apportant à celui-ci que de l’énergie cinétique.
Ces moteurs peuvent être à flux séparés ou à flux mélangés.
EXPLIQUER TURBORÉACTEUR DOUBLE FLUX À COMPRESSEUR SURABONDANT ?
Ces turboréacteurs sont équipés de premiers étages compresseur de faible diamètre.
Ils détournent une petite partie de l’air dans le flux froid en apportant une énergie de
pression. Ces moteurs peuvent être à flux mélangés ou à flux séparés
Sur les turboréacteurs double flux à compresseur surabondant à flux mélangés, l’apport d’énergie de pression fourni par ces premiers étages dans le flux froid, permet le
fonctionnement d’une post combustion et le maintien en température du turboréacteur.
EXPLIQUER LES GTP ?
Les GTP utilisent une hélice pour fournir l’énergie de propulsion. L’énergie produite par un générateur de gaz est transformée à hauteur de 90% en énergie mécanique sur l’arbre porte hélice. Les 10% restant génèrent un flux d’éjection qui produit une poussée résiduelle.
Un GTP est constitué d’un générateur de gaz associé à une ou des turbines de travail.
Le rôle de ces turbines de travail est de transformer l’énergie de pression et de température issue de la combustion en énergie mécanique capable d’entraîner une hélice par l’intermédiaire d’un réducteur
CITER LES 2 TYPES DE GTP ?
- ceux à turbine liée,
- ceux à turbine libre
EXPLIQUER LE TURBOPROPULSEUR À TURBINE LIÉE ?
Ce turbopropulseur se caractérise par le fait que la turbine du générateur de gaz et celle
de puissance (turbine de travail) sont indissociables.
Le compresseur, la turbine et l’arbre
de puissance ne font qu’un seul et même ensemble.
Le régime de rotation du moteur étant très élevé, un boîtier de réduction intermédiaire, ou “réducteur”, permet de diminuer le régime de rotation de l’hélice par rapport à celui du moteur. Ceci a également pour conséquence d’accroître le couple de l’hélice par rapport à celui du moteur.
A un régime donné de fonctionnement du générateur de gaz correspondra toujours une même vitesse de rotation de l’hélice.
C’est le plus ancien type de turbopropulseur. C’est également le plus simple et le plus léger
EXPLIQUER LE TURBOPROPULSEUR À TURBINE LIBRE ?
Dans ce type de G.T.P, la ou les turbines de travail sont indépendantes du générateur de gaz.
Le fonctionnement du générateur de gaz est par conséquent indépendant de celui de
l’hélice
EXPLIQUER LES GTM ?
Un turbomoteur est une turbine à gaz qui fournit de l’énergie mécanique sur un arbre pour des utilisations diverses (rotor d’hélicoptère, véhicule terrestre, alternateur, pompe …).
EXPLIQUER LES TURBOMOTEUR À TURBINE LIÉE ?
Dans le cas d’un turbomoteur à turbine liée, l’arbre compresseur-turbine est directement lié au récepteur.
La turbine extrait le maximum d’énergie pour entraîner non seulement le
compresseur mais aussi le récepteur.
Étant donné la grande vitesse de rotation de la turbine, un réducteur est interposé entre le générateur et le récepteur.
L’air ambiant est capté par l’entrée d’air sans subir de transformation notable.
Il est comprimé en deux étapes par un compresseur axial suivi d’un compresseur
centrifuge et dirigé vers la chambre de combustion.
Dans la chambre, l’air est intimement mélangé au combustible injecté qui est brûlé de façon permanente.
Les gaz brûlés ayant une grande énergie, se détendent à travers la turbine multi-étages et cèdent un maximum d’énergie pour entraîner le récepteur via un réducteur et les compresseurs.
Ils sont ensuite évacués à l’extérieur par un conduit d’échappement à
section divergente.
EXPLIQUER LES TURBOMOTEUR À TURBINE LIBRE ?
Le groupe moteur comprend deux ensembles tournants. Le premier est un générateur de gaz dont le fonctionnement est semblable à celui d’un turboréacteur. Le deuxième (turbine libre ou turbine de puissance) entraîne la prise de mouvement liée au récepteur.
FONCTION DU CIRCUIT CARBURANT ?
Le circuit carburant moteur doit assurer l’alimentation du moteur dans tous les régimes de fonctionnement et dans toutes les conditions de vol.
