turboréacteur

Un turboréacteur est un moteur à turbine à gaz qui produit une poussée en comprimant l'air entrant, en le mélangeant avec du carburant, en allumant le mélange et en expulsant les gaz d'échappement chauds à grande vitesse. Les composants principaux sont disposés en ligne droite: entrée d'air, compresseur, chambre de combustion, turbine et tuyère. Contrairement aux turbofans, qui contournent une grande partie de l'air entrant autour du noyau, un turboréacteur envoie tout l'air à travers le processus de compression et de combustion, ce qui le rend thermiquement efficace aux vitesses transsoniques et supersoniques, mais bruyant et gourmand en carburant en croisière subsonique.

Le compresseur et la turbine sont liés mécaniquement sur un seul arbre. Lorsque les gaz d'échappement chauds se dilatent à travers la turbine, ils font tourner le rotor, qui à son tour entraîne le compresseur pour aspirer et pressuriser l'air frais. Ce cycle auto-entretenu commence au démarrage du moteur, lorsque la puissance externe ou la vitesse de l'air fait tourner l'arbre pour initier la compression et la combustion. Le rapport de pression à travers le compresseur, allant typiquement de 4:1 à 8:1 dans les turboréacteurs militaires, affecte directement l'efficacité du moteur et la poussée produite.

Pourquoi les turboréacteurs ont dominé l'aviation à réaction précoce

Les turboréacteurs ont propulsé les premiers avions de combat parce que leur architecture simple permettait des vitesses d'arbre élevées et des températures d'échappement élevées sans les contraintes mécaniques qui endommageraient les étages des turbofans. Les Rolls-Royce Welland et General Electric J47, utilisés dans les avions des années 1940 aux années 1960, étaient des turboréacteurs purs. Ils excellent au-dessus de Mach 0,8 car l'effet de bélier de l'air entrant à grande vitesse réduit la charge de travail sur le compresseur, améliorant l'efficacité. Inversement, au décollage et en vol à basse vitesse, les turboréacteurs sont inefficaces car le compresseur doit faire presque tout le travail de pressurisation de l'air, consommant énormément de carburant.

Les problèmes de maintenance des turboréacteurs sont centrés sur l'érosion des aubes de compresseur due à l'ingestion de sable, la dégradation de la section chaude due aux cycles thermiques et l'usure des roulements. La température d'entrée de la turbine, dépassant parfois 1000 degrés Celsius dans les moteurs haute performance, limite la durée de vie et exige des intervalles d'inspection stricts. Les prélèvements d'air de purge du compresseur sont courants, acheminant l'air pressurisé vers les systèmes de l'avion comme la pressurisation et l'anti-givrage, ce qui réduit la poussée disponible et doit être pris en compte dans les calculs de performance.

Les turboréacteurs ont été largement remplacés dans le service commercial par les turbofans, qui séparent les gaz d'échappement du noyau en un jet plus petit et plus chaud et un flux d'air contourné plus grand et plus froid. Cette disposition améliore considérablement l'économie de carburant aux vitesses subsoniques. Les avions militaires et de recherche supersoniques utilisent toujours des turboréacteurs ou des conceptions hybrides car la haute efficacité thermodynamique aux nombres de Mach élevés et la capacité à gérer les conditions de choc d'entrée restent précieuses, malgré la pénalité en termes de bruit et de consommation de carburant.