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Chapitre 10
Figure 10.29 – Schéma de principe du circuit thermodynamique du Napier Nomad II. Un réducteur mécaniquehydraulique à rapport variable relie les deux ensembles,
qui entraînent désormais la même hélice.
Schéma par les utilisateurs⋅rices Commons Tataroko-common,
Aaa3-other & Nimbus227 (domaine public)
serait bien trop peu efficace à basse puissance et
userait inutilement le Diesel à haute puissance. Le
simple turbopropulseur, incapable d’atteindre les
hautes pressions et températures d’un Diesel, est
quant à lui trop inefficace. Ne reste que l’agencement choisi : dans le Diesel turbo-compound, le moteur à cylindres et l’ensemble turbopropulsif sont
tous deux contributeurs à tous les régimes, et toujours à leur vitesse optimale.
La performance du Nomad II est certes impressionnante — avec son rendement de 40 %, il consomme
un tiers de moins que ses contemporains — mais
l’échec commercial est cuisant : le projet est abandonné en 1955 sans avoir engendré une seule vente.
La raison est double : d’une part le moteur est terriblement lourd (avec plus de 1 600 kg pour 2 MW,
son rapport puissance/poids est trois fois plus faible
que celui d’un turbopropulseur), ce qui annule une
grande part des économies en carburant qu’il aurait
pu engendrer. D’autre part, trop complexe pour un
avion régional et bien trop lent pour l’aviation de
ligne à réaction, il n’intéresse plus guère les avionneurs.
Le curieux procédé pensé par Napier & Son tombe
dans l’obscurité mais, soixante ans plus tard, on assiste à son retour tonitruant dans les voitures de
course. En 2014, la Fédération Internationale Automobile, organisatrice des grand-prix de Formule 1,
veut faciliter la participation de nouvelles écuries en
limitant leurs dépenses de développement, en augmentant les retombées technologiques applicables
dans l’industrie, et en se trouvant une (fraîche)
conscience écologique. Le règlement est ainsi modifié : la turbocompression est autorisée mais la
consommation des voitures est limitée à 100 L/h ; et
surtout, les motoristes peuvent se servir du turbo
pour récupérer de l’énergie sous forme électrique et,
à l’inverse, accélérer le turbo en y investissant en
retour cette énergie (figure 10.30). Ainsi, l’efficacité
du moteur (et donc, étant donnée la limite réglementaire de consommation, sa puissance) peut être
augmentée à tous les régimes et sans sacrifier sa réactivité. Le système est poétiquement nommé mguh mais on pourrait bien dire que c’est la revanche
inattendue du turbo-compounding anglo-saxon !
Figure 10.30 – Circuit thermodynamique de l’air d’un
moteur de Formule 1 en 2014. L’arbre du turbocompresseur (à gauche) n’est relié ni à celui du moteur sixcylindres (bloc au centre), ni aux roues de la voiture. Toutefois, un moteur/générateur électrique (nommé mgu-h)
permet d’en extraire ou d’y apporter de l’énergie électrique. Lors des phases à haute puissance, la puissance
de la turbine (à droite) est excédentaire et elle peut être
mise à profit pour charger les batteries embarquées ou
entraîner les roues avec un moteur électrique. Lors des
phases à basse puissance, la turbine est déficitaire et elle
peut être entraînée par le générateur pour maintenir le
taux de compression et augmenter la réactivité.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 10
Figure 10.29 – Schéma de principe du circuit thermodynamique du Napier Nomad II. Un réducteur mécaniquehydraulique à rapport variable relie les deux ensembles,
qui entraînent désormais la même hélice.
Schéma par les utilisateurs⋅rices Commons Tataroko-common,
Aaa3-other & Nimbus227 (domaine public)
serait bien trop peu efficace à basse puissance et
userait inutilement le Diesel à haute puissance. Le
simple turbopropulseur, incapable d’atteindre les
hautes pressions et températures d’un Diesel, est
quant à lui trop inefficace. Ne reste que l’agencement choisi : dans le Diesel turbo-compound, le moteur à cylindres et l’ensemble turbopropulsif sont
tous deux contributeurs à tous les régimes, et toujours à leur vitesse optimale.
La performance du Nomad II est certes impressionnante — avec son rendement de 40 %, il consomme
un tiers de moins que ses contemporains — mais
l’échec commercial est cuisant : le projet est abandonné en 1955 sans avoir engendré une seule vente.
La raison est double : d’une part le moteur est terriblement lourd (avec plus de 1 600 kg pour 2 MW,
son rapport puissance/poids est trois fois plus faible
que celui d’un turbopropulseur), ce qui annule une
grande part des économies en carburant qu’il aurait
pu engendrer. D’autre part, trop complexe pour un
avion régional et bien trop lent pour l’aviation de
ligne à réaction, il n’intéresse plus guère les avionneurs.
Le curieux procédé pensé par Napier & Son tombe
dans l’obscurité mais, soixante ans plus tard, on assiste à son retour tonitruant dans les voitures de
course. En 2014, la Fédération Internationale Automobile, organisatrice des grand-prix de Formule 1,
veut faciliter la participation de nouvelles écuries en
limitant leurs dépenses de développement, en augmentant les retombées technologiques applicables
dans l’industrie, et en se trouvant une (fraîche)
conscience écologique. Le règlement est ainsi modifié : la turbocompression est autorisée mais la
consommation des voitures est limitée à 100 L/h ; et
surtout, les motoristes peuvent se servir du turbo
pour récupérer de l’énergie sous forme électrique et,
à l’inverse, accélérer le turbo en y investissant en
retour cette énergie (figure 10.30). Ainsi, l’efficacité
du moteur (et donc, étant donnée la limite réglementaire de consommation, sa puissance) peut être
augmentée à tous les régimes et sans sacrifier sa réactivité. Le système est poétiquement nommé mguh mais on pourrait bien dire que c’est la revanche
inattendue du turbo-compounding anglo-saxon !
Figure 10.30 – Circuit thermodynamique de l’air d’un
moteur de Formule 1 en 2014. L’arbre du turbocompresseur (à gauche) n’est relié ni à celui du moteur sixcylindres (bloc au centre), ni aux roues de la voiture. Toutefois, un moteur/générateur électrique (nommé mgu-h)
permet d’en extraire ou d’y apporter de l’énergie électrique. Lors des phases à haute puissance, la puissance
de la turbine (à droite) est excédentaire et elle peut être
mise à profit pour charger les batteries embarquées ou
entraîner les roues avec un moteur électrique. Lors des
phases à basse puissance, la turbine est déficitaire et elle
peut être entraînée par le générateur pour maintenir le
taux de compression et augmenter la réactivité.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen