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Chapitre 10
attendu de ces moteurs qu’ils puissent être efficaces sur une large plage de
puissances.
Une solution couramment adoptée pour cela est celle de la turbocompression.
Elle consiste à déléguer une partie du travail de compression et de détente
à un petit appareil nommé turbo, qui apporte avec lui les avantages de
compacité et de légèreté des turbomachines (figure 10.7). Le compresseur du
turbo est alimenté par sa turbine, qui fonctionne avec les gaz d’échappement
(nous étudions ce système plus bas en §10.5.2). La turbocompression permet
de réduire la taille et la vitesse d’un moteur pour une puissance donnée.
Figure 10.7 – Un turbo sectionné pour en montrer l’agencement intérieur. L’air
atmosphérique entre par la droite et est comprimé en étant projeté vers l’extérieur
par le compresseur centrifuge ; il est ensuite inséré dans le moteur. Les gaz d’échappement pénètrent par le centre gauche et ressortent vers la gauche après avoir fait
tourner la turbine centripète, qui alimente le compresseur en travail via l’arbre central de rotation. Comme l’unique pièce mobile est très compacte (ici environ 20 cm),
de très grandes vitesses de rotation peuvent être atteintes, usuellement au delà
de 200 000 tours/min.
Photo nasa (domaine public)
Comme l’utilisation d’un turbo affecte négativement la réactivité d’un moteur, on peut permettre à l’air d’admission de le contourner pendant les
variations de régime. De plus, les variations de température dans le turbo
peuvent être compensées par refroidissement avant insertion dans les cylindres (nous étudions cette technique plus bas en §10.6.1). Ces procédés
font des moteurs modernes des systèmes thermodynamiques complexes
capables d’effectuer une large gamme de cycles très différents en fonction
des conditions d’utilisation.
10.4 Composants des turbomachines
Avant de nous plonger dans les cycles des moteurs à turbines, nous nous
proposons de rappeler brièvement le fonctionnement de leurs principaux
composants. Comme les turbomachines fonctionnent en régime continu,
nous ferons à partir d’ici systématiquement appel aux notions du chapitre 3
(les systèmes ouverts).
10.4.1 Compresseur
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 10
attendu de ces moteurs qu’ils puissent être efficaces sur une large plage de
puissances.
Une solution couramment adoptée pour cela est celle de la turbocompression.
Elle consiste à déléguer une partie du travail de compression et de détente
à un petit appareil nommé turbo, qui apporte avec lui les avantages de
compacité et de légèreté des turbomachines (figure 10.7). Le compresseur du
turbo est alimenté par sa turbine, qui fonctionne avec les gaz d’échappement
(nous étudions ce système plus bas en §10.5.2). La turbocompression permet
de réduire la taille et la vitesse d’un moteur pour une puissance donnée.
Figure 10.7 – Un turbo sectionné pour en montrer l’agencement intérieur. L’air
atmosphérique entre par la droite et est comprimé en étant projeté vers l’extérieur
par le compresseur centrifuge ; il est ensuite inséré dans le moteur. Les gaz d’échappement pénètrent par le centre gauche et ressortent vers la gauche après avoir fait
tourner la turbine centripète, qui alimente le compresseur en travail via l’arbre central de rotation. Comme l’unique pièce mobile est très compacte (ici environ 20 cm),
de très grandes vitesses de rotation peuvent être atteintes, usuellement au delà
de 200 000 tours/min.
Photo nasa (domaine public)
Comme l’utilisation d’un turbo affecte négativement la réactivité d’un moteur, on peut permettre à l’air d’admission de le contourner pendant les
variations de régime. De plus, les variations de température dans le turbo
peuvent être compensées par refroidissement avant insertion dans les cylindres (nous étudions cette technique plus bas en §10.6.1). Ces procédés
font des moteurs modernes des systèmes thermodynamiques complexes
capables d’effectuer une large gamme de cycles très différents en fonction
des conditions d’utilisation.
10.4 Composants des turbomachines
Avant de nous plonger dans les cycles des moteurs à turbines, nous nous
proposons de rappeler brièvement le fonctionnement de leurs principaux
composants. Comme les turbomachines fonctionnent en régime continu,
nous ferons à partir d’ici systématiquement appel aux notions du chapitre 3
(les systèmes ouverts).
10.4.1 Compresseur
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen