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Re:Re:Moteur (à pistons) - Aéroforums

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Re:Re:Moteur (à pistons)

de Alain Breton (04/12/2017 21:30:47)
en réponse à Re:Moteur (à pistons) de Jean Schreiber (04/12/2017 11:41:02)

On ne peut que plussoyer, comme disent les barbares, à la réponse de l'ami Jean : délivrer la puissance maximum à 1.000 ou 5.000 m. est d'abord une question de cahier des charges, suivant les missions visées - transport civil, chasse, bombardement à haute altitude...

Et il existe en effet plusieurs moyens d'obtenir de la puissance à l'altitude recherchée. Le vrai problème est que ces moyens entraînent des contraintes, et qu'il faut choisir entre ces différentes contraintes... En un mot, qu'il faut trouver un compromis.

Si l'on veut qu'un compresseur rétablisse la pleine pression d'admission à une altitude supérieure à celle déjà expérimentée, il "suffit" de le faire tourner plus vite... mais en le faisant tourner plus vite, on échauffe plus les gaz admis, chose que le moteur risque de très mal supporter à basse altitude, où l'on est donc obligé de "brider" le compresseur ! Et qui de plus provoque une perte de puissance maxi car les gaz chauds sont moins denses (pour faire court, la puissance est proportionnelle à la masse d'air et d'essence admis dans le moteur). Donc, paradoxalement, on a gagné en altitude de rétablissement mais perdu en puissance maxi et perdu en puissance au décollage.

(Illustration de ce phénomène : parmi nos moteurs nationaux les Hispano 12Y et G&R 14N, les versions ayant les meilleures performances au décollage et à basse altitude sont les versions civiles, dotées de compresseur à rouet de diamètre réduit entraînés à des régimes plus faibles que les versions militaires. Mais elles culminent toutes en dessous de 2.000 m !).

Donc solution "simple" : pour avoir plus de chevaux au décollage et à basse altitude, il suffit de faire tourner le compresseur moins vite jusqu'à une certaine altitude, et d'augmenter sa vitesse de rotation plus haut. Mais cette apparente idée simple entraîne l'obligation d'avoir une véritable boîte de vitesses en amont du compresseur, et d'en gérer le fonctionnement de façon plus ou moins automatique, toutes choses qui vont peser plus ou moins lourdement sur le devis de poids de la bête, sur son prix de revient et sur sa fiabilité....

Des esprits ingénieux ont cherché à s'affranchir en partie de la question en rendant le fonctionnement glissant - de façon mécanique, style DB 601, ou de façon plus respectueuse de la mécanique des fluides, façon Planiol-Szydlowski. Une complexité remplacée par une autre...

En 1938, Stan Hooker chez Rolls-Royce avait démontré que dans un compresseur centrifuge l'augmentation de température des gaz est proportionnelle au carré de la vitesse tangentielle des aubes du rouet... Donc, autre contrainte qui vient s'opposer rapidement à une augmentation indéfinie de la taille et du régime du compresseur : impossible de dépasser une certaine température d'admission sans risquer la détonation...

Ici encore, remède "simple" : interposer un radiateur dans le circuit d'admission, en aval du compresseur... Bref, une complication de plus, sans parler du fait que le radiateur (dit "échangeur") doit lui-même être refroidi, soit en prévoyant un circuit d'air particulier autour du moteur (échangeur air-air typique des installations USA, pouvant aller jusqu'à la véritable "usine à gaz", sans jeu de mots, façon P-47), soit un nouveau circuit d'eau (échangeur air-eau façon Rolls-Royce, à qui le Spitfire doit son second radiateur dans ses ultimes versions).

Evidemment, comme le rappelle Jean, on peut aussi abandonner le compresseur à entraînement mécanique pour le faire tourner grâce à un turbo, à la mode américaine... mais ceci n'affranchit pas de l'obligation de refroidir les gaz d'admission si l'on a choisi un "taux de compression" (du compresseur) élevé, ce qui était le cas des installations yankee. Et surtout, le turbo fait appel à une technologie de très haut niveau, que tous les pays n'ont pas maîtrisé durant la seconde guerre mondiale.

Bref, le motoriste, hier comme aujourd'hui, se trouve enfermé dans un triangle décisionnel dont les sommets s'appellent efficacité - simplicité/fiabilité - coût de revient. Et chaque fois qu'il se rapproche de l'un, il s'éloigne des autres.

Quelqu'un a dit kafkaïen ??

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