Le phénomène de surtension des moteurs d'avions

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

La surtension est un phénomène extrêmement désagréable qui peut entraîner la destruction complète du moteur et la mort de personnes. Il est entré dans nos vies avec l'ère des avions à réaction, qui a commencé dans les années 50-60 du siècle dernier. Désormais, ce phénomène ne représente plus un danger absolument mortel. Grâce à l'expérience accumulée et aux solutions techniques, les surtensions des moteurs d'avions peuvent être évitées dans de nombreux cas, mais cette violation continue de se produire aujourd'hui.

Moteurs de paquebots

Contrairement à la croyance populaire, les paquebots modernes ne sont composés que de 20 à 30 % d'avions à réaction. C'est la poussée que donne le composant réactif d'un turbopropulseur moderne. Les 70 à 80% restants sont obtenus à partir de la poussée de la bonne vieille hélice entraînée en rotation par la turbine. Certes, cette hélice est complètement différente des hélices d'avions classiques des générations d'avions précédentes. Pour comprendre le phénomène de surtension d'un moteur d'avion, il est nécessaire d'avoir au moins une compréhension minimale de la structure d'un moteur d'avion moderne. Le schéma du moteur est montré dans l'image.

Le principe de fonctionnement d'un moteur d'avion

Un moteur moderne, généralement suspendu sous l'aile dans un beau carénage de nacelle moteur, est structurellement un système à deux circuits. Le circuit extérieur est un ventilateur, qui fonctionne en fait sur le principe d'une hélice d'avion classique et est une combinaison de plusieurs pales, parfaitement visibles de l'avant de tout avion moderne. La deuxième tâche de ce ventilateur est d'aspirer de l'air pour le circuit interne du moteur. Ce dernier est beaucoup plus compliqué et représente la chaîne suivante d'unités interagissant les unes avec les autres: le ventilateur déjà mentionné pompe l'air dans le compresseur, qui le comprime aux valeurs requises, puis l'air chauffé et comprimé entre dans la chambre de combustion, où il se mélange avec du kérosène d'aviation et s'enflamme.

Les gaz sortants (produits de combustion) font tourner les pales de la turbine, qui fait tourner le ventilateur (elles sont sur le même arbre), après quoi le reste des gaz d'échappement est éjecté à travers la tuyère et ajoute de la poussée, agissant sur le principe du jet. Si vous supprimez le contour extérieur, vous obtenez un moteur purement à réaction, et c'est donc un turbopropulseur. Eh bien, ou turboréacteur - comme vous le souhaitez plus.

Bien sûr, cette description du fonctionnement du moteur est extrêmement simplifiée. Un moteur d'avion est le système technique le plus complexe. Alors qu'il existe de nombreux pays dans le monde qui peuvent concevoir et fabriquer des avions, il y a beaucoup moins de pays qui ont la technologie pour concevoir et fabriquer des turbopropulseurs.

Phénomène de surtension

Le mot pompage lui-même vient du français et signifie "pompage", "pompage". Son essence est en violation du flux d'air normal dans le moteur. Ses oscillations longitudinales se produisent tout au long du trajet de l'air, provoquant un déséquilibre du rapport air/carburant dans la chambre de combustion. Si le déséquilibre est en faveur du carburant, le mélange surenrichi explose; si le déséquilibre est en faveur de l'air, la combustion s'arrête.

Extérieurement, la poussée du moteur de l'avion ressemble à une chaîne d'explosions, accompagnée de fortes vibrations et de l'éjection de flammes de la tuyère. La séquence d'événements de ce processus peut être imaginée comme suit: manque d'air, excès de carburant dans la chambre de combustion, explosion dans la chambre de combustion, forte accélération de la turbine, saut brutal de la vitesse du ventilateur, excès de air, arrêt de la combustion, diminution de la vitesse, encore manque d'air. Le cycle est terminé.

Si tous ces événements se répètent à plusieurs reprises, les vibrations et les phénomènes explosifs locaux peuvent entraîner de très tristes conséquences, y compris un crash d'avion à réaction.

Raisons

Les raisons de la surtension du moteur de l'avion peuvent être différentes. Le plus courant est l'endommagement des aubes de turbine dû à l'usure ou à la pénétration d'un corps étranger dans l'entrée d'air. Par exemple, un oiseau ou une pierre de la piste. Elle peut également être causée par des erreurs de l'équipage, une suralimentation au démarrage, un fonctionnement du moteur à ses limites extrêmes et des phénomènes atmosphériques tels que des tourbillons ou desbasse pression par temps chaud.

Comment prévenir et éliminer les surtensions

Les moteurs modernes ont des capteurs installés dans les voies respiratoires. Sur la base des lectures des capteurs, l'automatisation intégrée modifie immédiatement le mode d'alimentation en carburant et les paramètres du compresseur. Dans le moteur lui-même, au lieu d'un, deux ou même trois arbres sont utilisés pour assurer son fonctionnement stable en cas de phénomènes de surtension, en déconnectant la connexion directe entre le ventilateur et la turbine.

La surtension de la turbine, si elle se produit en vol en palier, est éliminée simplement en coupant temporairement le moteur ou en réduisant sa vitesse, après quoi il est possible d'effectuer la soi-disant "purge à froid", c'est-à-dire de souffler l'excès de carburant de la chambre de combustion avec un flux d'air venant en sens inverse.

Le plus dangereux est la poussée au décollage, lorsque le point de décision est passé. Cependant, les avions de ligne modernes sont capables de continuer à décoller même avec un moteur en panne.