La quintessence du cool

May 26, 2023

Avion

[Crédit : Leonardo Correa Luna]

Les turbocompresseurs sont la quintessence du cool. Au début des années 1960, Oldsmobile possédait la première automobile turbocompressée de série, la F-85 Cutlass avec un turbo Garrett AiResearch surnommé le moteur Turbo-Rocket et commercialisée sous le nom de Jetfire.

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La Porsche 930 Turbo de 1979, l'un des premiers tramways de série à expérimenter la turbocompression, était une icône de l'époque. En fait, beaucoup de mes amis avaient des posters d’eux. En 1986, je parcourais les rues dans ma Ford Fairlane de 20 ans (normalement aspirée), hurlant Judas Priest « Turbo Lover » sur une platine cassette dans le tableau de bord.

En toute honnêteté, je devrais clôturer cet article ici, car quoi que j'écrive ensuite ne peut pas se comparer au fait de traverser le parking Big Star et de retrouver Judas Priest.

Les composants d'un système de turbocompression d'avion sont le turbocompresseur, le corps de papillon, le collecteur d'admission, le collecteur d'échappement, l'admission d'air, la soupape de décharge et l'échappement. L'ensemble turbocompresseur comprend trois composants principaux : la turbine qui reçoit les gaz d'échappement, le compresseur qui prend l'air d'admission, le comprime et l'entraîne dans le cylindre, et un arbre reliant les deux.

La turbine est la force motrice du système de suralimentation. Les gaz d'échappement du collecteur le font tourner ; c'est le résidu qui contourne la wastegate.

L’arbre de turbine relie la turbine et le compresseur. Ce connecteur en métal solide garantit la rotation du compresseur pendant que la turbine démarre. Les arbres de turbocompresseur nécessitent une lubrification appropriée et tombent souvent en panne s’ils manquent d’huile.

Le compresseur délivre de l'air comprimé du côté admission de la culasse. Entraîné par la turbine via l'arbre, le compresseur tourne à l'unisson pour terminer le travail commencé par l'échappement. Cette augmentation de la pression de l’air à travers l’admission est connue sous le nom de pression d’admission. Comme pour beaucoup de choses dans la vie, on peut avoir trop de bonnes choses. Votre moteur ne peut pas toujours gérer une pression excessive dans le collecteur et cela peut causer de graves dommages.

Le système de suralimentation prend en compte la pression inutile ou indésirable à travers la soupape de décharge. Ce processus peut être soit automatique, soit actionné manuellement par le pilote depuis le cockpit. Dans les deux cas, la mission est de dissiper les gaz d’échappement avant qu’ils n’entrent dans le turbo, ce qui fait tourner le compresseur plus rapidement et endommage le moteur.

Le paramètre de fonctionnement de base pour les moteurs alternatifs se situe au niveau de la mer. C’est également là que votre groupe motopropulseur produit le plus d’énergie. À mesure qu'un avion augmente en altitude, la pression et la densité diminuent inversement, entraînant une diminution de la puissance.

Les moteurs turbocompressés fonctionnent à des pressions et des températures beaucoup plus élevées que leurs homologues atmosphériques. De nombreux avions alternatifs ont besoin d’un turbocompresseur pour voler à haute altitude. S'il n'est pas correctement entretenu, cela peut entraîner une pression supplémentaire sur votre système d'échappement.

Certains purgent également l’air des systèmes turbo pour pressuriser les cabines des avions.

J'ai récemment passé du temps avec Tim Gauntt, directeur du support produit chez Hartzell Engine Technologies, LLC (HET). Il a eu la gentillesse de transmettre quelques connaissances concernant les systèmes de turbocompresseur.

Un sujet que nous avons abordé : comment et dans quelle mesure les pilotes doivent fonctionner en « inclinaison de pointe » (LOP). Comment cela affecte-t-il le turbocompresseur et les composants d’avions spécifiques ? Le turbocompresseur est conçu pour une température spécifique, généralement basée sur la température d'entrée de la turbine (TIT). Le turbo se trouve dans sa plage de fonctionnement standard si cette température n'est pas dépassée.

L'inclinaison du pic est une plage de fonctionnement relativement nouvelle, car il n'existait aucun moyen de la déterminer avant que les analyseurs de moteur ne soient disponibles. Dans le passé, vous penchiez vers une température de fonctionnement sûre du turbo TIT, comme cela avait été établi par le constructeur OEM. Pour rappel, toutes les opérations du moteur doivent être conformes aux préconisations constructeur. Ce sont eux les experts. Cette pratique est standard pour Continental, Lycoming et d’autres constructeurs comme Rotax.