Les turbines à gaz

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CONTROLEUR AERIEN
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Une turbine à gaz aussi appelé "turbine à combustion" est un moteur thermodynamique à combustion interne à flux continu dont le rôle est de produire de l'énergie mécanique sous la forme de la rotation d'un arbre, directement à partir de l'énergie cinétique des gaz produits par la combustion d'un hydrocarbure qui subissent une détente dans une turbine. Le générateur auxiliaire de puissance (APU) est une petite turbine à gaz qui fournit l'énergie électrique à bord d'un avion de ligne. Une turbine à gaz avec un ou plusieurs compresseurs et une chambre de combustion interne forme la base du turboréacteur.
Une turbine à gaz avec un compresseur, mais liée à une hélice par lintermédiaire d'un réducteur est lélément moteur du turbopropulseur.
Les turbomoteurs sont utilisés pour les hélicoptères monomoteurs et bimoteurs.

Il existe deux types de turbines à gaz :

  • turbine simple arbre dont le compresseur et l'ensemble des étages de détente sont regroupés sur le même arbre entrainant également lorgane récepteur.
  • turbine double arbre dont la turbine haute pression est raccordée au compresseur et lentraine. La deuxième turbine est mécanique et n'est pas reliée à la turbine haute pression, elle entraine une hélice ou un générateur.

Une turbine à gaz est composé de :

  • une manche à air qui capte l'air afin que lécoulement avant la soufflante soit régulier
  • une soufflante appelée aussi "fan" qui assure la compression initiale de l'air entrant dans la turbine à gaz en flux primaire et second'aire.
  • un compresseur centrifuge ou axiale qui aspire et comprime l'air pour lamener à des vitesses, pressions et températures optimales à l'entrée de la chambre de combustion.
  • un circuit de refroidissement qui assure le refroidissement de la chambre de combustion
  • daccessoires tels que les générateurs électriques, régulateurs du débit carburant, pompes à huile, démarreur, épurateurs et les pompes carburant, hydrauliques et pneumatiques.
  • une chambre de combustion qui chauffe l'air qui sort du dernier eÌtage du compresseur haute pression afin de lui apporter leÌnergie neÌcessaire aÌ€ faire mouvoir la ou les turbines et aÌ€ donner suffisamment de pousseÌe aÌ€ la tuyeÌ€re.
  • une turbine qui récupère une partie de l'énergie issue de la combustion des gaz pour le fonctionnement de la soufflante, du compresseur et des accessoires.
  • de paliers qui guident et supportent les arbres de transmissions.
  • d'un inverseur de poussée qui diminue la distance de freinage en redirigeant vers lavant au moins une partie de la poussée générée.
  • d'une tuyère qui évacue les gaz chauds sous pression sortant des turbines pour obtenir le maximum de vitesse et poussée.

Fonctionnement d'une turbine à gaz :

  1. L'air est aspiré à la pression et à la température ambiante, puis comprimé à une pression comprise entre 10 et 30 bars. Cette compression peut à première vue être supposée adiabatique c'est à dire si elle est effectuée sans quaucun transfert thermique nintervienne entre le système étudié et le milieu extérieur mais pas isentropique, compte tenu des irréversibilités qui prennent place dans le compresseur. Pour atteindre des taux de compression de 20 ou 30 bars, le compresseur est multiétagé, avec parfois une réfrigération intermédiaire destinée à réduire le travail consommé. Les rotors axiaux sont constitués d'un empilage de disques, soit montés sur un moyeu central, soit assemblés en tambour sur leur périphérie. A la différence du cycle utilisé dans les centrales à vapeur et dans lequel le travail de compression est faible devant le travail de détente, une partie significative (60 à 70 %) du travail récupéré sur larbre de la turbine sert à entraîner le compresseur.
  2. L'air sous pression est ensuite dirigé vers la chambre de combustion, où il brûle avec un combustible. Il faut aussi bien noter que la turbine met en jeu plusieurs fluides : de l'air dont le débit-masse est pris égal à l'unité, un combustible dont le débit-masse est calculé par la chambre de combustion, et les gaz brûlés dont on déduit le débit-masse par bilan conservatif.
  3. Les gaz brûlés sont ensuite détendus dans une turbine de rendement isentropique jusqu'à la pression atmosphérique via une tuyère

Les turbomoteurs

Un turbomoteur est composé d'une turbine à gaz identique à celle d'un turboréacteur simple flux sur laquelle a été rajoutée une turbine basse pression à un ou plusieurs étages qui entraîne par lintermédiaire d'un réducteur les rotors d un hélicoptère.

Le générateur auxiliaire de puissance (APU)

APU est une turbine à gaz ou turbogénérateur destiné à produire de l'énergie à bord des avions pour permettre dalimenter au sol les différents systèmes de bord (électrique, pneumatique, hydraulique, et air conditionné) quand les moteurs sont arrêtés afin déconomiser le carburant. Les APU sont généralement positionnés à l'arrière de l'avion, dans le cône de queue et alimentés par le kérosène des réservoirs de l'avion et protéger par une enveloppe de protection acoustique ignifuge.
LAPU est surveillée et contrôlée par un contrôleur électronique. La protection d'arrêt automatique est prévu en cas de feu ou quand certaines limites sont dépassées.

Un APU est composé de :

  • un générateur de puissance qui génère le gaz.
  • un compresseur d'air monté sur l'axe principal du générateur de puissance qui fournit toute la puissance pneumatique nécessaire à l'avion.
  • un régulateur dadmission qui ajuste le débit d'air du compresseur.
  • un boîtier dengrenages ou boitier de transfert de puissance qui transmet la puissance de larbre turbine aux équipements mécaniques avec adaptation des vitesses de rotation.
  • une vanne de décharge qui par un échappement d'air asservi évite le pompage aérodynamique de la partie turbine à gaz.
  • une protection d'arrêt automatique qui est prévu en cas de basse pression dhuile, faute de système, de survitesse, de surchauffe ou dincendie.

Les turbopropulseurs

Un turbopropulseur est une turbine à gaz dont la poussée principale est obtenue par la rotation d'une hélice multi-pales.
Il est adapté aux avions dont la vitesse de croisière est comprise entre 300 et 800 km/h. Au-delà de cette vitesse, la baisse du rendement aérodynamique de lhélice, lié à lécoulement transsonique ou supersonique en bout de pale, conduit à préférer le turboréacteur. Il doit produire le maximum de poussée à la vitesse la plus élevée possible par la tuyère ainsi que la mise en rotation d'un arbre moteur tout en perdant le minimum d'énergie dans les gaz déchappement. Etant donné que la vitesse de rotation (vitesse angul'aire) de la turbine est trop rapide pour alimenter lhélice, il faut un réducteur pour diminuer cette vitesse.

Les turboréacteurs

Le turboréacteur est une turbine à gaz dont une action est opposé à une force de réaction thermodynamique. Ce type de moteur est essentiellement utilisé sur les avions de ligne ou militaire.
Afin déjecter une quantité d'air suffisante en masse, un accroissement de la pression à vitesse constante est assurée par le compresseur dentrée. Un important dégagement d'énergie est ensuite provoqué par la combustion d'un carburant, généralement du kérosène, dans loxygène de l'air qui traverse le turboréacteur.

Fonctionnement d'un turboréacteur :
  1. Admission d'une masse d'air importante entrant dans le réacteur.
  2. Aspiration par le fan ou soufflante pour les moteurs équipés puis comprimé via un compresseur axial ou centrifuge.
  3. Combustion de l'air comprimé et réchauffé en partie à travers la chambre de combustion ou il est mélangé avec du kérosène pulvérisé qui senflamme spontanément.
  4. Détente d'une partie des gaz brûlés dans la turbine à gaz entraine le compresseur, le fan et des accessoires nécessaires au fonctionnement du réacteur. Le reste des gaz brûlés est transformé en énergie de pression derrière la turbine puis en énergie cinétique par effet Venturi dans la tuyère dont la section peut être variable en fonction du domaine de vol afin de réaliser la poussée de l'avion.

Les statoréacteurs

Le statoréacteur est un moteur à réaction, dont la poussée est produite par éjection de gaz issus de la combustion d'un carburant, généralement le kérosène. Il n'est constitué que d'un tube et ne comporte aucune pièce mobile, d'où le terme "stato" pour statique.
Bien quentre Mach 3 et mach 5, le statoréacteur soit le moteur à réaction le plus efficace, son impossibilité dassurer la propulsion à vitesse nulle le contraint à céder sa place aux turboréacteurs. Par la suite, des statoréacteurs à combustion supersonique, ou superstatoréacteur, ont été développés pour dépasser les vitesses maximales du statoreacteur comprises entre Mach 5 et 6.

Fonctionnement d'un statoréacteur:
  1. Admission via un tube ouvert aux deux extrémités dans lequel on injecte un carburant qui se mélange à l'air senflamme grâce à un système d'allumage.
  2. Combustion qui produit des gazs chauds en grande quantité, qui saccélèrent en se détendant dans la tuyère et provoque une poussée significative.

Les pulsoréacteurs

Le pulsoréacteur est un moteur à réaction cyclique développé spécialement pour la bombe volante allemande V1 durant la Seconde Guerre mondiale. Relativement simple à fabriquer et peu coûteux mais bruyant on le trouve sur des petits avions radiocommandés de loisir.

Fonctionnement d'un pulsoréacteur :
  1. Admission de l'air dans la chambre de combustion à travers les clapets. En avant de la chambre, du carburant est pulvérisé dans le flux d'air.
  2. Combustion lorsque la chambre de combustion est froide, les bougies provoquent la combustion du mélange avant qu'il ne sorte de la chambre. Lorsque la chambre de combustion est chaude, les bougies ne sont plus nécessaires et le cycle de combustion sauto-entretient. La pression engendrée étant supérieure à la pression exercée par l'air extérieur sur les clapets, ceux-ci se ferment.
  3. Détente des gaz de combustion qui séchappent par la tuyère, où leur détente provoque la poussée. Quand la pression dans la chambre de combustion retombe en dessous de la pression exercée par l'air sur les clapets, ceux-ci souvrent pour commencer un nouveau cycle. Un cycle a une durée d'autant plus courte que la vitesse est élevée.

Les moteur-fusée

Le moteur-fusée est un type de moteurs à réaction qui projette un fluide vers l'arrière. Le moteur-fusée présente la particularité dexpulser une matière qui est entièrement stockée dans le corps de laéronef. Ce type de moteur est en particulier utilisé par les fusées car étant autosuffisant il peut fonctionner dans un milieu dépourvu datmosphère mais également par les missiles car il permet datteindre des vitesses très importantes.

Fonctionnement d'un moteur fusée :

Généralement deux ergols brûlent dans une chambre de combustion et sont accélérés par une tuyère de Laval et sont éjectés à grande vitesse par une tuyère. Il existe de nombreuses catégories de moteurs-fusées, les principales sont les moteurs-fusées à ergols solides et à ergols liquides qui sont des substances homogènes employées seule ou en association avec d'autres substances et destinée à fournir de l'énergie.

Ergols solides sont composé d'un bloc de poudre percé par un canal longitudinal qui sert de chambre de combustion. Lorsque le propulseur est allumé la surface du bloc de poudre côté canal se met à brûler en produisant des gaz de combustion sous haute pression qui sont expulsés par la tuyère.


Ergols liquides sont stockés dans des réservoirs séparés, qui sont injectés dans une chambre de combustion puis éjectés par la tuyère, générant la poussée. Beaucoup plus performants que les modèles à ergols solides, ils sont néanmoins complexes à concevoir, à fabriquer et à utiliser.




 
Bonjour, pourquoi demarre ton toujours le moteur 2 sur un Boieng737 et aussi sur certaines videos youtube, ils le font quasi toujours pendant le pushback. Est ce une particularite sur cet avion?
 
Chez nous c'est par sécurité car la porte déquipage se situe à  gauche de l'avion donc si le moteur droit merde on peut sortir à  gauche....
Je pense que le principe est le même pour le reste des avions ?
 
Pendant le pushback surement pour eviter de faire tourner les moteurs pour rien, donc une economie de carburant.
 
Oui mais si pendant le pushback un moteur ne veut pas se mettre en route, ca devient genant pour les autres circulations. Ne vaudrait il pas mieux le faire avant le pushback pour eviter cette situation?
 
Bein les portes dembarquement etant rentabilisées au max a mon avis si l'avion est en panne ils le laisse pas a la porte de toute facons.
Jet'ais a Orly y a pas longtemps et a peine un avion parti qu'un autre vient se parquer.
 
Un pilote pourra peut etre confirme, mais si actuellement ils allument au pushback c'est que statistiquement leconomie de carburant a plus de poids que la panne au pushback. Au pire si panne moteur a lallumage, il ramene l'avion a son emplacement initiale.
 
Ayant pris souvent l'avion et vu plusieurs videos j'ai deja vu des demarrages avant, pendant et apres le repoussage. Qui decide de quand? je sais pas trop, le commandant etant le seul maitre a bord, il faudrait lui demande.

En reflechissant je dirais que avant repoussage en cas de panne de l'APU et encore je ne sais plus si un avion peut partir sans APU (en cas de perte des 2 moteurs en vol, il me semble qu'on a besoin de l'APU pour avoir de lelectricite et de l'air).

Ou bien en periode de givre, pour commencer a chauffer la bete a larret, apres avoir ete asperger de liquide degivrant.

Ensuite pendant le repoussage, c'est la phase normale, les portes sont fermes, ya plus personne autour de l'avion, checklist ok....

Pour le demarrage apres le repoussage, une fois que l'avion est arreter et la barre du tracteur enleve, je sais pas trop, peut etre a lappreciation du CDT. Je sais que lors de mon voyage avec XL le CDT avait demarrer apres le repoussage, une fois que l'avion était arrete et aligne pour rejoindre la piste.
 
Merci pour les reponses, et encore desole si je ne viens pas souvent. Comme je debute, je ne comprends pas tout, on va y aller doucement. Tu parles de l'APU c'est bien le moteur en queue de l'avion? Il sert donc a fournir de lelectricite et de l'air en cas de panne des 2 moteurs?
 
Tu viens quand tu veux. :D

LAPU sur 737 est un turboréacteur situé dans le cône de queue qui sert a rendre autonome l'avion le temps de démarrer les moteurs, qui prendront ensuite le relais une fois démarrés.

LAPU te permet d'être autonome électriquement quand le GPU (Ground power unit) est débranché et pneumatiquement si tu nes plus connecté a lASU (Air Start Unit).

Si tu regardes dans le QRH du 737 (Quick Reference Handbook), tu pourras constater que l'APU sert aussi a faire des démarrages assistés en cas de perte d'un ou des moteurs avec pression d'air en amont de la vanne de démarrage provenant de l'APU.

LAPU sert aussi dans d'autres cas de perte de génératrices comme lallumage du voyant DRIVE, ou bien TRANSFER BUS OFF, SOURCE OFF, et GEN OFF BUS mais aussi en cas de panne, feu, extinction, dommage, séparation d'un ou des moteurs.

Il doit exister d'autres cas où l'APU doit être utilisé mais je ne connais pas tout, il faut regarder chaque cas dans le QRH.
 
Ce genre de reponse me convient en tout point :) encore desole si une reponse entraine une autre question, car je sais qu'un avion est une machine complexe, je pense donc ouvrir d'autres posts car j'ai d'autres questions a vous posez.
 
Vortex911 a dit:
Bonjour, pourquoi demarre ton toujours le moteur 2 sur un Boieng737 et aussi sur certaines videos youtube, ils le font quasi toujours pendant le pushback. Est ce une particularite sur cet avion?

Le #2 est normalement lancé en premier en raison de la config du s'ysteme pneumatique et notamment de la position de la "isolation valve" dans ce circuit . (recommandation de Boeing)
Regarde le panneau pneumatique de l'overhead

Le bleed droit (donc l'air fourni par le moteur 2) alimente le Pack droit alors que l'APU alimente en air le coté gauche.

Si ton APU fournit de l'air et que tu demarres le moteur gauche tu risques dintroduire une surpression dans le s'ysteme gauche qui peut provoquer un "back pressure" (pas bon) sur l'APU.
A condition que ton moteur reste au ralenti, ce risque est toutefois minime.

Les moteurs sont lancés en principe lors du repoussage (moins de risques daspirer du personnel sol...!!) cela dépend aussi des circonstances et des normes daeroport.
Aussi économie de carburant. Si lon utilise une generatice au sol, on démarre les moteurs là  ou elle se trouve.

Jack
 
Bonjour, je ne l'avais jamais remarquer mais maintenant que tu en parles il y a bien un marquage sur la panneau pneumatique, et effectivement le pack droit est alimente par le moteur 2 et le pack gauche par le moteur 1. On voit aussi qu'il y a une liasion entre l'APU et le moteur 1 mais pas directement avec le moteur 2. Le chemin entre l'APU et le moteur 2 passe par une valve disolation alors que le moteur 2 est directement connecte.

Donc comme ce n'est pas fait au hasard, le fait que le moteur 2 soit eloigne et separe par une valve disolation on doit le demarrer en 1er.

Je pense avoir bien compris, est ce que ceci change quelquechose si comme le dit mameloose, lembarquement viendrait a se faire par les portes de droite pour pouvoir evacuer l'avion en cas dincendie du moteur 2? J'aimerai pour conclure juste savoir ce qui prime, la securite des voyageurs ou bien la configuration du s'ysteme pneumatique?
 
C'est un faux probleme, les moteurs ne sont pas lancés pendant lembarquement et aussi longtemps que les portes ne sont pas fermées et les passerelles rétractées. Si il y avait un feu d'un coté on évacue par l'autre (tobogans).
De Plus, lembarquement et la sortie se font toujours par le coté gauche de l'appareil sauf exception que je n'ai jamais vu perso.

On te demande en revanche de ne pas attacher ta ceinture pendant le remplissage des reservoirs (durant lembarquement) pour pouvoir s evacuer plus vite en cas de déclaration dincendie. (sans rapport avec les moteurs qui sont coupés)

La sécurité prime toujours sur les autres facteurs.

Jack
 
Salut,
j'ai eu une discussion au boulot avec mes collègues et on na pas trouver d'accord dans le cas d'un 747 qui pourrait voler avec seulement 2 moteurs sur le même côté, d'après eux c'est impossible, car l'avion pencherai fortement sur un coté a cause du manque de puissance.
Je suis très surpris, parce que le pilotage sur 737 avec 1 seul moteur au lieu de 2 est possible.
Merci pour toute réponse!
 
Je pense que ca doit etre possible mais "landing asap" recommandé :cool:
 
ça veux dire rapidement...
Le 747 est fait pour voler avec un seul moteur mais pas longtemps c'est ce qui c'est passé d'ailleurs au lancement avec les premiers moteurs pratt qui explosaient
 
Bonjour,

Quelques info complémentaire, Pour ce qui est de lembarquement en même temps que le remplissage des réservoirs kérosène, il est nécessaire que lescalier arrière soit en place, La porte AR déverrouillé, si pas ouverte...
Une personne au sol, branché au casque avec le cockpit, pendant cette phase de remplissage.
Cette dernière n'est pas toujours respecté, certaine compagnie limpose...

Le lancement des moteurs, est fonctions des caractéristiques de l'appareil, et aussi usage compagnie, effectivement les lancements 2 et 1 sont majoritaire.
Sauf exception, du 777-200 qui lance 2 et 1 en même temps.
Petite info en situation, sur un 777-300 le lancement moteur, fait que branché au casque devant le nez de l'appareil, la fréquence émise au démarrage du réacteur donne la sensation, d'avoir son squelette qui ce disloque sur le tarmac.

Une fois l'autorisation, de mise en route par la tour, le pilote demande l'autorisation au personnel au sol, qui donne son approbation final. les raisons, d'une mise en action retardé de la phase de démarrage peuvent être divers, piste contaminé, "flaque d'eau, glace, le vent qui ramène un ou des objets, normalement avant que l'avion, ne soit repoussé, la décontamination des objets doit être effectué. "FOB"
Aussi les mises en route "tardive" check liste en cours, équipage en retard sur charge prépa avion, et blabla connerie en tout genre pour les plus comiques ect...

Les principales raisons, d'une mise en route au "gate", c'est un démarrage ASU "Airstart", " si apu inop, ou autre.
Aussi démarrage sur GPU, la c'est un problème de production électrique, "entre autre aussi"
La aussi une autre dimension intervient...On démarre le moteur opposé à  la position de lASU, qui est lui aussi en place en fonction de lentée d'air sur laéronef, réglementation aéroport, compagnie, ect...
Idem pour le GPU, mais si c'est juste une prise raccordé a la passerelle c'est moins gênant, que le groupe mobile qui lui est positionné soit a droite ou a gauche a hauteur du train avant le centre étant réservé au push, et la bar, alouette... ben non ca le fait pas merdoum...

Apres il est évident que déconnecter le matériel de repoussage, l'avion près à  rouler, est un gain temps, les taxis sont libres rapidement, et le roulage immédiat après taxi checklist...

Bon j'espère que ja pas trop écris dânerie, ou fait d'oublie
TRA
 
Bonjour à  tous, j'espère être dans la bonne section

est ce que quelqu'un sil vous plaît peut m'expliquer ce que le N1 et N2 représentent au démarrage du moteur sur avion de ligne.

Merci!
 
Hello
Les moteurs selon les modèles ont une partie haute pression et basse pression
La partie hp est composée d'un compresseur et de quelques turbines ça c'est N2
Il entraîne la partie BP composée du fan d'un autre compresseur et turbine ça c'est n1.
Les deux parties sont encastrées les unes dans les autres sur le même axe de rotation
 
Non la vitesse de rotation en pourcentage par rapport à  la puissance constructeur..
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