Chapitre 10
309
Afin de procéder au dégivrage des ailes, on effectue un
petit prélèvement de gaz au sein du compresseur. Le
débit du prélèvement est de 0,1 kg s
−1 , et la température
de l’air est de 200
◦ C.
5. Proposez et quantifiez une modification à porter
au fonctionnement du moteur pour qu’il puisse
fournir la même puissance à l’hélice.
Figure 10.34 – Un turbopropulseur Pratt & Whitney
Canada pwc123 équipant un Bombardier Dash 8. Le
pwc123 est configuré avec trois ensembles tournants
concentriques, dont l’arbre moteur alimenté par un
turbine libre, mais son agencement de principe reste
similaire à celui décrit en figure 10.33.
Photo moteur dérivée d’une photo CC-by par l’utilisateur⋅rice Flickr
cliff1066 ; Photo avion CC-by-sa par l’utilisateur⋅rice Flickr Björn
10.5 Modification de turboréacteur
Un turboréacteur monoflux fonctionne avec un seul axe
moteur (compresseur unique et turbine unique). Ses
caractéristiques de fonctionnement sont les suivantes :
• Débit d’air :
4 kg s
−1
• Conditions atmosphériques : 283 K & 0,95 bar
• Rapport de pression
í µí± max.
í µí± min.
:
25
• Température maximale :
1 300 K
• Efficacité isentropique du compresseur et de la turbine :
85 %
On cherche à quantifier ses performances avant modification.
1. Représentez les composants du turboréacteur et
le cycle thermodynamique suivi par l’air sur
un diagramme température-entropie ou pressionvolume.
2. Quelle est la pression disponible à la sortie de la
turbine ?
3. Quelle serait la vitesse atteinte par les gaz en sortie
de tuyère si la détente y était isentropique ?
Figure 10.35 – Un turboréacteur à simple flux et deux
arbres Pratt & Whitney j52 (ou jt8a), construit en 4 500
exemplaires. Il équipe encore le ea-6b Prowler.
Photo 1 dérivée d’une photo CC-by par Greg Goebel
Photo 2 par Sgt. G. Robinson, U.S. Navy (domaine public, recadrée)
L’équipe d’ingénieurs en charge de la conception des
composants propose de modifier le moteur, en utilisant
deux axes plutôt qu’un seul (figure 10.35). L’ensemble
tournant le plus au centre du moteur pouvant évoluer
à plus grande vitesse, l’efficacité isentropique des composants est augmentée :
• Efficacité isentropique du compresseur et de la turbine basse pression (axe bp) : 85 %
(rapport des pressions : 2)
• Efficacité isentropique du compresseur et de la turbine haute pression (axe hp) : 90 %
(rapport des pressions : 12,5)
Toutes les autres caractéristiques de fonctionnement
du moteur restent inchangées.
4. Quelle est la nouvelle pression disponible à la sortie de la turbine ?
5. Quelle est la nouvelle vitesse théorique d’éjection
des gaz ?
10.6 Turbomoteur à refroidissement
intermédiaire
Vous êtes chargé/e par une petite entreprise de développer un moteur qui sera destiné à générer de l’électricité
dans une usine. Il est décidé de baser le moteur sur un
turboréacteur à soufflante issu d’un avion de ligne retiré du service : il s’agit d’un vénérable General Electric
cf6 (figures 10.36 et 10.37).
Le turboréacteur possède deux axes concentriques :
• L’axe basse pression relie la soufflante, une section
de compresseur appelée booster et la turbine basse
pression ;
• L’axe haute pression relie le reste du compresseur et
la turbine haute pression.
Le turboréacteur a les propriétés suivantes :
Rapport maximal des pressions :
29,3
Rapport des pressions du booster :
1,2
Rapport des pressions de la soufflante :
1,2
Température maximale :
1 300
◦ C
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
309
Afin de procéder au dégivrage des ailes, on effectue un
petit prélèvement de gaz au sein du compresseur. Le
débit du prélèvement est de 0,1 kg s
−1 , et la température
de l’air est de 200
◦ C.
5. Proposez et quantifiez une modification à porter
au fonctionnement du moteur pour qu’il puisse
fournir la même puissance à l’hélice.
Figure 10.34 – Un turbopropulseur Pratt & Whitney
Canada pwc123 équipant un Bombardier Dash 8. Le
pwc123 est configuré avec trois ensembles tournants
concentriques, dont l’arbre moteur alimenté par un
turbine libre, mais son agencement de principe reste
similaire à celui décrit en figure 10.33.
Photo moteur dérivée d’une photo CC-by par l’utilisateur⋅rice Flickr
cliff1066 ; Photo avion CC-by-sa par l’utilisateur⋅rice Flickr Björn
10.5 Modification de turboréacteur
Un turboréacteur monoflux fonctionne avec un seul axe
moteur (compresseur unique et turbine unique). Ses
caractéristiques de fonctionnement sont les suivantes :
• Débit d’air :
4 kg s
−1
• Conditions atmosphériques : 283 K & 0,95 bar
• Rapport de pression
í µí± max.
í µí± min.
:
25
• Température maximale :
1 300 K
• Efficacité isentropique du compresseur et de la turbine :
85 %
On cherche à quantifier ses performances avant modification.
1. Représentez les composants du turboréacteur et
le cycle thermodynamique suivi par l’air sur
un diagramme température-entropie ou pressionvolume.
2. Quelle est la pression disponible à la sortie de la
turbine ?
3. Quelle serait la vitesse atteinte par les gaz en sortie
de tuyère si la détente y était isentropique ?
Figure 10.35 – Un turboréacteur à simple flux et deux
arbres Pratt & Whitney j52 (ou jt8a), construit en 4 500
exemplaires. Il équipe encore le ea-6b Prowler.
Photo 1 dérivée d’une photo CC-by par Greg Goebel
Photo 2 par Sgt. G. Robinson, U.S. Navy (domaine public, recadrée)
L’équipe d’ingénieurs en charge de la conception des
composants propose de modifier le moteur, en utilisant
deux axes plutôt qu’un seul (figure 10.35). L’ensemble
tournant le plus au centre du moteur pouvant évoluer
à plus grande vitesse, l’efficacité isentropique des composants est augmentée :
• Efficacité isentropique du compresseur et de la turbine basse pression (axe bp) : 85 %
(rapport des pressions : 2)
• Efficacité isentropique du compresseur et de la turbine haute pression (axe hp) : 90 %
(rapport des pressions : 12,5)
Toutes les autres caractéristiques de fonctionnement
du moteur restent inchangées.
4. Quelle est la nouvelle pression disponible à la sortie de la turbine ?
5. Quelle est la nouvelle vitesse théorique d’éjection
des gaz ?
10.6 Turbomoteur à refroidissement
intermédiaire
Vous êtes chargé/e par une petite entreprise de développer un moteur qui sera destiné à générer de l’électricité
dans une usine. Il est décidé de baser le moteur sur un
turboréacteur à soufflante issu d’un avion de ligne retiré du service : il s’agit d’un vénérable General Electric
cf6 (figures 10.36 et 10.37).
Le turboréacteur possède deux axes concentriques :
• L’axe basse pression relie la soufflante, une section
de compresseur appelée booster et la turbine basse
pression ;
• L’axe haute pression relie le reste du compresseur et
la turbine haute pression.
Le turboréacteur a les propriétés suivantes :
Rapport maximal des pressions :
29,3
Rapport des pressions du booster :
1,2
Rapport des pressions de la soufflante :
1,2
Température maximale :
1 300
◦ C
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen