Pour voler, un avion a besoin de vitesse. Celle-ci est obtenue grâce aux moteurs, qui sont des pièces d’horlogerie utilisant des technologies toujours plus innovantes. Mais leur principe de fonctionnement est simple à comprendre comme nous allons le découvrir.
Article : Sven Goder édité par « Comment ça vole ? »
Photos : Vincent Edlinger
Il faut savoir que les avionneurs (les constructeurs d’avions comme Airbus, Boeing…) ne fabriquent pas eux-mêmes les moteurs pour leurs avions : ce sont des sous-traitants spécialisés (qu’on appelle des motoristes) qui s’en chargent. Vous avez certainement déjà entendu parler des plus célèbre d’entre eux :
→ Rolls-Royce
→ Pratt & Whitney
→ General Electric
→ Snecma
Il en existe d’autres mais ceux-ci sont les principaux fournisseurs de moteurs pour les avions de ligne modernes.
Utilisation des moteurs au cours d’un vol
Les moteurs sont aussi bien utilisés pour la propulsion en l’air qu’au sol. Au roulage (c’est à dire quand l’avion roule au sol), les pilotes jouent sur les faibles régimes des moteurs pour faire rouler l’avion jusqu’à la piste : il n’y a pas de moteurs sur les roues d’un avion !
Au décollage, les pilotes mettent généralement plein gaz pour faire décoller l’avion le plus vite possible, mais quand la piste est longue et que l’avion est peu chargé, le décollage s’effectue souvent avec une puissance légèrement réduite, de façon à diminuer la consommation et l’usure des moteurs.
Après le décollage, durant la montée, on procède en général à une diminution de la puissance des moteurs, car la pleine puissance n’est plus nécessaire (et entrainerait une consommation élevée).
En croisière, la puissance est encore réduite, de façon à avoir le meilleur compromis consommation/vitesse.
Lors de la descente, il est fréquent que les moteurs soient au ralenti, la perte d’altitude faisant prendre naturellement de la vitesse à l’avion, de plus, en dessous de 3300m d’altitude, la vitesse des avions civils est limitée à 250 nœuds (environ 450km/h), gare donc aux excès de vitesse !
Au moment de l’approche finale, les pilotes ajustent la puissance de façon à avoir une bonne pente de descente vers la piste, ainsi qu’une bonne vitesse.
Les moteurs : une question de vitesse
Grâce aujourd’hui à des moteurs puissants et économiques en carburant, les avions de ligne filent à des vitesses comprises entre 800 et 1000km/h pour les avions à réaction, et de 500 à 700 km/h pour les avions à hélices.
Notons que ces vitesses sont indicatives car très dépendantes du vent. En altitude, les vents peuvent en effet atteindre 300km/h (on appelle ça les Jet Stream). Comprenez qu’avec un vent venant de l’arrière, un avion peut considérablement augmenter sa vitesse par rapport au sol !
Les réacteurs d’aujourd’hui sont conçus pour fonctionner sous la pluie, la neige, par des températures très basses (en altitude de croisière, la température descend à environ -56°C). Les plus grands dangers pour les moteurs restent la grêle intense, les nuages de cendres ou les oiseaux, chaque année responsables d’extinctions en vol de moteurs (à l’image de l’Airbus A320 qui a amerrit sur l’Hudson River en janvier 2009… la perte de ses moteurs était due à une collision avec un banc d’oiseaux).
Petit conseil à titre préventif
Ne vous promenez jamais autour d’un réacteur en marche… Même lancé à 50% de sa puissance maximale, un turboréacteur pourrait vous aspirer si vous vous trouviez à moins de quinze mètres de ce dernier et ainsi vous transformer en véritable hachi parmentier. Evitez aussi de vous mettre derrière un réacteur à pleine puissance car son souffle atteint facilement une vitesse de plusieurs centaines de kilomètres par heure ainsi que des températures de l’ordre de 500°C !
Comment fonctionnent ces merveilleux engins
Il existe deux types de moteurs montés de nos jours sur les avions de transport :
→ Le turboréacteur : avions dits « à réaction »
→ Le turbopropulseur : avions dits « à hélices »
A noter que ces deux moteurs fonctionnent sur un même principe, celui de la turbine : que ce soit un turboréacteur ou un turbopropulseur, le cœur du moteur est le turbomoteur de base.
Pour faire simple, de l’air est aspiré par l’avant du moteur puis refoulé à grande vitesse et à haute température derrière le moteur. C’est un peu comme un sèche-cheveux. Dans la pratique l’air est aspiré, compressé, brulé, puis enfin recraché pour fournir une force propulsive.
Compresseur : c’est une sorte d’hélice à pales très rapprochées et nombreuses. En tournant, ces pales vont aspirer de l’air dans le moteur. Les différents étages d’un compresseur vont permettre d’augmenter la pression de l’air dans le moteur.
Le moteur a ensuite une forme convergente destinée à accélérer l’air provenant du compresseur.
L’étape suivante consiste à brûler l’air avec du carburant pour lui fournir de l’énergie, c’est à dire pour l’accélérer : la combustion.
Turbine : l’air va passer dans une turbine (sorte d’hélice, comme le compresseur) qui va se mettre en rotation. Cette turbine est reliée par un arbre au compresseur et va donc l’entrainer dans son mouvement.
Le compresseur va donc aspirer de l’air qui va à son tour faire tourner la turbine qui va faire tourner le compresseur et ainsi de suite… C’est un mouvement perpétuel rendu possible par l’accélération de l’air en amont de la turbine, grâce au convergent et à la combustion.
Remarquez qu’un réacteur n’est autre qu’un moteur à quatre temps, comme le moteur à pistons de votre voiture : admission, compression, combustion, puis détente/échappement.
Et voilà, vous avez à présent une idée du fonctionnement d’un moteur d’avion. Dans la deuxième partie de cet article, nous aborderons les différences de fonctionnement entre les avions dits « à réaction » et les avions dits « à hélices » et vous deviendrez alors incollables au sujet des moteurs !
