Turboréacteur - Définition

Applications et fabricants

Dragster de Vincent Perrot au Festival automobile de Mulhouse 2009.

Probablement moins connu du grand public, les turboréacteurs trouvent quelques applications sur les véhicules terrestres. Le Thrust SSC, véhicule terrestre supersonique détenteur du record absolu de vitesse au sol avec une moyenne à 1 227,985 km/h, est propulsé par deux turboréacteurs à postcombustion développant une puissance d'environ 106 000 ch. Des versions turbo-motorisées des dragsters, dénommées jet-cars, existent également, mais celles-ci ne peuvent participer à aucun championnat et ne font l'objet que de démonstrations.

En raison de leur capacité à atteindre des vitesses transsoniques (entre mach 0,8 et mach 1) de manière économique, les turboréacteurs sont essentiellement utilisés sur des aéronefs aussi bien militaires que civils. Tous les avions de plus de 110 places, ceux produits par Airbus et Boeing, sont équipés de turboréacteurs. Trois grands fabricants équipent ces avions, à savoir les américains General Electric et Pratt & Whitney, et le britannique Rolls-Royce. On peut y ajouter trois autres sociétés : le français Snecma, l'allemand MTU Aero Engines et le japonais JAEC, qui participent à la production de réacteurs en association avec les « trois grands ».

Ainsi, Snecma intervient en association avec General Electric au sein de CFM International, une coentreprise détenue à parité égale, pour équiper essentiellement les Airbus de la famille A320 et les Boeing 737. De même, JAEC et MTU Aero Engines participent également à une société commune, International Aero Engines, avec Rolls-Royce et Pratt & Whitney. International Aero Engines est détenue à hauteur de 32,5 % par Rolls-Royce, 32,5 % par Pratt & Whitney, 23 % par JAEC et 12 % par MTU. Elle fabrique des réacteurs destinés exclusivement aux Airbus de la famille A320. Enfin, General Electric et Pratt & Whitney se sont associés dans une coentreprise détenue à parité, Engine Alliance, pour équiper l'Airbus A380, en concurrence avec Rolls-Royce.

Sous-systèmes du turboréacteur

Commande et régulation

Les turboréacteurs étaient commandés par une « manette des gaz » jusqu'à l'introduction sur les Rolls-Royce/Snecma Olympus-593 du Concorde du premier système de régulation analogique. Depuis, les turboréacteurs ont peu à peu été équipés d'un système de régulation électronique (Fadec), installé sur les Pratt & Whitney PW2000 et CFMI/CFM56-A notamment. Ce système s'est généralisé sur les avions commerciaux de toute taille. C'est également le cas de la totalité des avions militaires récents.

La régulation du moteur est basée sur un calculateur électronique qui règle le débit de carburant fourni par la pompe en fonction du régime de rotation, de la pression et de la température en certains points du turboréacteur. Il est important d'éviter la « survitesse » du moteur ainsi que des températures trop élevées qui risqueraient d'endommager les pièces. Pour cela, le système de régulation agit parfois sur des organes même du turboréacteur (le calage des aubes de redresseurs, par exemple).

Postcombustion

Un McDonnell Douglas F-15 Eagle en postcombustion.

La postcombustion, parfois dénommée réchauffe, est un système utilisé par les avions militaires supersoniques pour augmenter temporairement la poussée fournie par le turboréacteur. Cette technique consiste à injecter du kérosène — après la turbine du moteur, d'où le terme « post » — dans les gaz d'échappement du réacteur. Sous l'effet de la chaleur, le kérosène s'enflamme, ce qui a pour conséquence une augmentation soudaine de la poussée.

Cet apport de puissance supplémentaire est particulièrement utile lors d'un décollage sur une piste courte, à l'image des porte-avions, ou pour se sortir d'une situation étriquée lors d'une mission militaire. Ce système est principalement utilisé sur les avions de combat rapides, où il est en général utilisé avec parcimonie car il augmente de façon significative la consommation de carburant.

Inverseur de poussée

Le McDonnell Douglas MD-82 est équipé d'inverseurs de poussée.

L'inversion de poussée est un dispositif permettant d'orienter vers l'avant la poussée exercée par le turboréacteur dans le but de ralentir l'avion et de réduire les distances de freinage lors de l'atterrissage. Seul le flux secondaire est généralement dévié par les dispositifs d'inversion.

Cette technique est surtout utilisée sur les avions civils, ou sur les avions militaires qui en sont dérivés (avions de transport, ravitailleurs...). Elle équipe également quelques avions de combat comme le Panavia Tornado ou le Saab 37 Viggen. Bien qu'il soit monté sur la majorité des avions civils équipés de réacteurs, cet équipement n'est cependant pas obligatoire sur ce type d'avion. D'ailleurs, la certification d'un appareil se fait sans l'utilisation des inverseurs.

Poussée vectorielle

Le Rockwell-MBB X-31 peut réaliser une poussée vectorielle 3D.

Spécificité des avions militaires les plus performants, notamment les intercepteurs, la tuyère des réacteurs est prolongée par un dispositif orientable permettant de dévier le jet et donc la direction de la poussée pour augmenter la manœuvrabilité de l'appareil. On parle généralement de poussée bidimensionnelle (respectivement tridimensionnelle) lorsque la poussée est dirigée dans deux (respectivement trois) directions. Outre cet aspect, elle permet aussi de se déplacer dans des milieux où les ailerons et les gouvernes sont inutiles, c'est-à-dire les zones dépourvues, ou presque, d'air.

Ce dispositif équipe notamment des prototypes russes Soukhoï (SU-37 et MiG-29 OVT) et des chasseurs américains (F-22 et JSF). Le plus récent développement (2005) est le Rockwell-MBB X-31. La poussée peut aussi être déviée vers le sol afin de permettre les décollages et atterrissages verticaux, comme sur le Harrier, le F-35 et le Yak-141.

Groupe auxiliaire de puissance

Nacelle de train principal du C-160 Transall renfermant le GAP.

Les turboréacteurs nécessitent généralement l'aide d'un moteur auxiliaire pour être démarrés, le GAP (groupe auxiliaire de puissance) ou APU (Auxiliary Power Unit). Il s'agit d'un petit turbomoteur, souvent dérivé d'une turbomachine d'hélicoptère et situé dans le fuselage de l'aéronef, souvent dans la partie arrière, qui fournit l'air comprimé pour alimenter les démarreurs pneumatiques des turboréacteurs, ainsi que l'énergie électrique avant les démarrages. Le GAP peut parfois servir à la génération hydraulique, en secours.

Le GAP est démarré par la ou les batteries électriques de l'avion, ou par un groupe de puissance extérieur. Le GAP peut aussi être utilisé en générateur électrique de secours, lorsque toutes les génératrices et alternateurs des turboréacteurs ou turbopropulseurs sont inopérants. Des essais récents ont été menés avec succès avec des piles à hydrogène en tant que GAP. Ces dispositifs sont plus légers et ne nécessitent pas d'entrée d'air, mais ils sont plus onéreux.