Chapitre 1
29
Figure 1.13 – Schéma de principe d’une chaudière utilisée pour le chauffage d’un bâtiment. L’eau (C → í µí°·)
y pénètre par la droite, et y est réchauffée par l’air
(A → B) mélangé au kérosène.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
1.9 Turbomoteur d’hélicoptère
Un hélicoptère est muni de deux turbomoteurs, c’est-àdire de turbomachines dont le but est de faire tourner
un arbre sortant du moteur (figure 1.14). Nous pouvons
évaluer plusieurs caractéristiques de ces moteurs sans
connaître précisément leur fonctionnement interne.
Chacun des deux moteurs admet de l’air atmosphérique
à température de 15
◦ C. L’air y est compressé, réchauffé,
puis détendu, ce qui permet de dégager du travail pour
faire tourner les rotors. À la sortie du moteur, l’air est rejeté à pression atmosphérique et température de 360
◦ C.
Figure 1.14 – Un hélicoptère Sikorsky S-76B, équipé de
deux turbomoteurs P&WC pt-6b de 980 ch chacun. Le
trajet de l’air dans les moteurs est représenté dans un
schéma de principe. Nous étudions ces moteurs plus en
détail au chapitre 10 (cycles moteurs à gaz).
Photo hélicoptère CC-by-sa Maarten Visser (recadrée)
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
À pression constante, la capacité calorifique massique
de l’air est environ í µí± í µí± air = 1 050 J kg
−1 K
−1 . La combustion du kérosène dégage í µí± kérosène = 46 MJ kg
−1 .
1. Quelle est la puissance spécifique rejetée par les
moteurs sous forme de chaleur dans l’atmosphère ?
Indice : c’est la chaleur spécifique que doit perdre l’air rejeté
pour retrouver sa température initiale.
Le manuel de vol indique que dans la chambre de combustion (la partie du moteur où est brûlé le carburant),
l’air est admis à température de 250
◦ C et qu’il y est
réchauffé par la combustion, à pression constante, jusqu’à 776
◦ C.
2. Quelle est la puissance spécifique dégagée par les
moteurs sous forme de travail ?
Indice : au final, toute l’énergie perdue par l’air sous forme
de travail et de chaleur lui a été apportée dans la chambre de
combustion.
Pour maintenir l’hélicoptère en vol stationnaire en
pleine charge, les rotors demandent aux deux moteurs
une puissance totale sous forme de travail de 1,32 MW
(environ 1 800 ch).
3. Quel débit d’air faut-il admettre au total dans les
deux turbomoteurs ?
4. Quelle est alors la puissance totale (en W) à fournir
dans les deux chambres de combustion ?
5. Quelle est la consommation horaire en kérosène
de l’hélicoptère en vol stationnaire ?
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
29
Figure 1.13 – Schéma de principe d’une chaudière utilisée pour le chauffage d’un bâtiment. L’eau (C → í µí°·)
y pénètre par la droite, et y est réchauffée par l’air
(A → B) mélangé au kérosène.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
1.9 Turbomoteur d’hélicoptère
Un hélicoptère est muni de deux turbomoteurs, c’est-àdire de turbomachines dont le but est de faire tourner
un arbre sortant du moteur (figure 1.14). Nous pouvons
évaluer plusieurs caractéristiques de ces moteurs sans
connaître précisément leur fonctionnement interne.
Chacun des deux moteurs admet de l’air atmosphérique
à température de 15
◦ C. L’air y est compressé, réchauffé,
puis détendu, ce qui permet de dégager du travail pour
faire tourner les rotors. À la sortie du moteur, l’air est rejeté à pression atmosphérique et température de 360
◦ C.
Figure 1.14 – Un hélicoptère Sikorsky S-76B, équipé de
deux turbomoteurs P&WC pt-6b de 980 ch chacun. Le
trajet de l’air dans les moteurs est représenté dans un
schéma de principe. Nous étudions ces moteurs plus en
détail au chapitre 10 (cycles moteurs à gaz).
Photo hélicoptère CC-by-sa Maarten Visser (recadrée)
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
À pression constante, la capacité calorifique massique
de l’air est environ í µí± í µí± air = 1 050 J kg
−1 K
−1 . La combustion du kérosène dégage í µí± kérosène = 46 MJ kg
−1 .
1. Quelle est la puissance spécifique rejetée par les
moteurs sous forme de chaleur dans l’atmosphère ?
Indice : c’est la chaleur spécifique que doit perdre l’air rejeté
pour retrouver sa température initiale.
Le manuel de vol indique que dans la chambre de combustion (la partie du moteur où est brûlé le carburant),
l’air est admis à température de 250
◦ C et qu’il y est
réchauffé par la combustion, à pression constante, jusqu’à 776
◦ C.
2. Quelle est la puissance spécifique dégagée par les
moteurs sous forme de travail ?
Indice : au final, toute l’énergie perdue par l’air sous forme
de travail et de chaleur lui a été apportée dans la chambre de
combustion.
Pour maintenir l’hélicoptère en vol stationnaire en
pleine charge, les rotors demandent aux deux moteurs
une puissance totale sous forme de travail de 1,32 MW
(environ 1 800 ch).
3. Quel débit d’air faut-il admettre au total dans les
deux turbomoteurs ?
4. Quelle est alors la puissance totale (en W) à fournir
dans les deux chambres de combustion ?
5. Quelle est la consommation horaire en kérosène
de l’hélicoptère en vol stationnaire ?
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen