Chapitre 10
277
Introduction
Nous abordons pour ce dernier chapitre les moteurs utilisés dans l’aéronautique, le naval et l’automobile. Ce chapitre 10 (cycles moteurs à gaz) a pour
objectif de répondre aux deux mêmes questions que son prédécesseur avec
les liquides/vapeurs :
• Pourquoi et comment utilise-t-on les moteurs à air aujourd’hui ?
• Pour quelles raisons s’éloigne-t-on des cycles idéaux et comment quantifiet-on ces compromis ?
10.1 Pourquoi utiliser un moteur à gaz ?
L’utilisation de l’air comme fluide moteur, plutôt que la vapeur, apporte
plusieurs avantages.
• D’une part, il est possible de se dispenser entièrement des condenseurs et
refroidisseurs. La phase de refroidissement (§7.2.1) a lieu directement dans
l’atmosphère, qui accueille aisément tous les gaz chauds que l’on rejette,
et qui sert de réservoir dans lequel puiser de l’air frais pour réalimenter
le moteur.
À puissance égale, la masse, le volume et souvent le coût des moteurs
à gaz sont donc très fortement réduits par rapport à leurs homologues
à vapeur. Ceci est particulièrement intéressant lorsque le moteur doit
participer à la portée de son propre poids.
• D’autre part, l’apport de chaleur se fait sans perte. En effet, il est possible
d’effectuer une combustion directement à l’intérieur du fluide de travail –
c’est ce que l’on nomme la la combustion interne.
Alors que les installations à vapeur laissent s’échapper de grandes quantités de chaleur au-dessus de la chaudière (§9.3.3), les moteurs à air perdent
très peu de chaleur dans les phases de combustion.
Le principal défaut des moteurs à gaz est que la combustion interne impose
une qualité de carburant élevée. Les résidus de combustion devant circuler
à l’intérieur même de la partie thermodynamique de la machine, nous ne
pouvons utiliser des sources de chaleur intéressantes ou économiques telles
que la combustion des déchets, du bois, ou même du charbon.
Au final, la légèreté relative des moteurs à air par rapport à leurs homologues
à vapeur fait qu’ils sont systématiquement utilisés lorsque la masse joue un
rôle important, comme dans les transports aériens ou routiers.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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Introduction
Nous abordons pour ce dernier chapitre les moteurs utilisés dans l’aéronautique, le naval et l’automobile. Ce chapitre 10 (cycles moteurs à gaz) a pour
objectif de répondre aux deux mêmes questions que son prédécesseur avec
les liquides/vapeurs :
• Pourquoi et comment utilise-t-on les moteurs à air aujourd’hui ?
• Pour quelles raisons s’éloigne-t-on des cycles idéaux et comment quantifiet-on ces compromis ?
10.1 Pourquoi utiliser un moteur à gaz ?
L’utilisation de l’air comme fluide moteur, plutôt que la vapeur, apporte
plusieurs avantages.
• D’une part, il est possible de se dispenser entièrement des condenseurs et
refroidisseurs. La phase de refroidissement (§7.2.1) a lieu directement dans
l’atmosphère, qui accueille aisément tous les gaz chauds que l’on rejette,
et qui sert de réservoir dans lequel puiser de l’air frais pour réalimenter
le moteur.
À puissance égale, la masse, le volume et souvent le coût des moteurs
à gaz sont donc très fortement réduits par rapport à leurs homologues
à vapeur. Ceci est particulièrement intéressant lorsque le moteur doit
participer à la portée de son propre poids.
• D’autre part, l’apport de chaleur se fait sans perte. En effet, il est possible
d’effectuer une combustion directement à l’intérieur du fluide de travail –
c’est ce que l’on nomme la la combustion interne.
Alors que les installations à vapeur laissent s’échapper de grandes quantités de chaleur au-dessus de la chaudière (§9.3.3), les moteurs à air perdent
très peu de chaleur dans les phases de combustion.
Le principal défaut des moteurs à gaz est que la combustion interne impose
une qualité de carburant élevée. Les résidus de combustion devant circuler
à l’intérieur même de la partie thermodynamique de la machine, nous ne
pouvons utiliser des sources de chaleur intéressantes ou économiques telles
que la combustion des déchets, du bois, ou même du charbon.
Au final, la légèreté relative des moteurs à air par rapport à leurs homologues
à vapeur fait qu’ils sont systématiquement utilisés lorsque la masse joue un
rôle important, comme dans les transports aériens ou routiers.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen