PROPULSION AÉRONAUTIQUE

Les compresseurs

Le moteur de Sensaud de Lavaud et de Brunet comprenait un compresseur centrifuge, tout comme les machines conçues par Whittle et qui allaient donner naissance à la lignée des premiers moteurs construits en série chez Rolls-Royce. Toutefois, les premiers turboréacteurs opérationnels sur les avions allemands étaient du type axial, qui allait progressivement se généraliser dans tous les moteurs, tout en laissant au compresseur centrifuge une place importante dans les machines de petite taille pour les hélicoptères ou pour les avions d'entraînement.

La maîtrise de l'aérodynamique des compresseurs est à la base de la conception des turboréacteurs. L'amélioration des rendements et de la stabilité, l'augmentation de la charge par étage permettent de réaliser des turbomachines plus compactes et plus légères, tout en ayant une consommation plus faible et une meilleure pilotabilité. Le passage dans le régime transsonique sur les aubages mobiles, au début des années 1960, a ouvert des perspectives de progrès considérables dans les qualités des compresseurs et permis de concevoir les soufflantes des moteurs à grand taux de dilution.

Des améliorations de rendement sont également associées à une meilleure compréhension des écoulements secondaires au voisinage des extrémités des aubes, des effets des jeux, des fuites et des prélèvements d'air. Ici encore, des méthodes d'analyse plus fines conduisent à des formes d'aubes qui adhèrent mieux aux particularités locales de l'écoulement. Ainsi, l'augmentation du taux de compression jusqu'aux environs de 50 est rendue possible, avec son influence favorable sur le rendement thermique des moteurs pour avions de transport subsoniques.

La chambre de combustion

C'est sans doute le composant qui a évolué de la manière la plus spectaculaire. En effet, le premier moteur Whittle avait une grosse chambre de combustion unique reliée à l'alimentation annulaire de la turbine par une volute. Ensuite, le Whittle W 1 fut doté de plusieurs tubes à flamme à écoulement direct, puis la chambre fut à nouveau modifiée pour passer à une disposition à écoulement inversé sur le W 2.

Parallèlement, les tenants de la chambre de combustion annulaire étaient séduits par le gain de poids substantiel résultant de la réduction de la surface développée et de l'absence de tubes d'interconnexion, ainsi que par la perspective d'obtenir des répartitions de température à la sortie plus homogènes. Ainsi, le moteur ATAR a été doté d'une chambre de combustion annulaire dès sa première version en 1948.

La taille de la chambre de combustion a subi des réductions considérables depuis les années 1970, principalement grâce à l'augmentation favorable de la pression à l'entrée et aux améliorations apportées à la qualité de l'injection du carburant. Cette évolution est illustrée par la comparaison de trois générations de chambres annulaires : le rapport longueur sur hauteur a été réduit de 30 p. 100 de l'ATAR au M 53, et un raccourcissement supplémentaire de 36 p. 100 est réalisé en passant au M 88.

L'accroissement des températures à l'entrée de la chambre impose l'organisation du refroidissement des parois pour maintenir les températures du métal dans des limites acceptables. Enfin les parties les plus chaudes du tube sont protégées par des revêtements isolants.

Il faut insister sur le fait que de nouvelles améliorations en combustion nécessitent des progrès dans la connaissance et la modélisation[...]