Un réacteur, comment ça marche ?

Je suis tombé ce week-end sur des superbes infographies que je souhaite partager et archive ici ! Jacob O’Neal a en effet publié sur son site Animagraffs plusieurs graphiques animés pour illustrer le fonctionnement d’un réacteur et les différences qu’il existe entre un réacteur à haut taux de dilution et un réacteur à faible taux de dilution. En prime, il nous explique aussi en image comment fonctionne la postcombustion. Les explications sont en anglais, mais s’agit d’un anglais technique, elles sont assez simples à comprendre je trouve (pour une meilleure lisibilité, vous pouvez agrandir les images en cliquant dessus) :

Principe de fonctionnement d'un réacteur.
Principe de fonctionnement d’un réacteur. On retrouve la soufflante (fan), les compresseurs haute et basse pression, la chambre de combustion, et les turbines haute et basse pression qui servent à prélever une partie de l’énergie en sortie du réacteur pour actionner la soufflante et les compresseurs.
Au décollage, un avion de ligne à réaction peut ainsi « ingérer » 1,25 tonnes d’air par seconde !
Détail de fonctionnement d'un réacteur
Le cœur du réacteur : l’air est aspiré dans le réacteur en passant d’abord dans le compresseur qui est composé de stators et de rotors. Le réacteur présenté à 4 étages basse pression (en haut à gauche) et 10 étages haute pression (au centre de l’image).
En bas à gauche, détail d’un injecteur.. L’injecteur est conçu pour faire tourbillonner le carburant afin de le mélanger avec l’air sous pression dans présente dans le chambre de combustion.
Sur la gauche, détail de la chambre de combustion, ici de forme annulaire, mais il en existe d’autres formes.
Du turboréacteur au réacteur double flux
Du turboréacteur (turbojet) au réacteur double flux (turbofan).
Les premiers réacteurs étaient des turboréacteurs simple flux : toute l’air qui entrait dans le réacteur passait dans le cœur du réacteur. Les réacteurs les plus modernes ne font passer qu’une fraction de l’air dans le cœur du réacteur (appelé taux de dilution, dans un réacteur moderne, tel que celui qui équipe le Boeing 777 ont un taux de dilution de 9).
La majeur partie de l’air d’un réacteur double flux est légèrement comprimé par la soufflante (high bypass fan) et passe autour du cœur de réacteur. Cet air est donc plus lent que celui qui passe dans le cœur du moteur. ‘ justement la vitesse des gaz éjectés qui produit la majeure partie du bruit. Le réacteur double flux est donc d’autant plus silencieux que son taux de dilution est fort.
Les réacteurs simples flux restent utilisés sur les avions de chasse. Bien qu’ils soient plus bruyants et plus gourmands en carburant, ils sont plus compact, offrent un meilleur ratio puissance/poids, sont capables de vol supersoniques et permettent l’utilisation de post-combustion.
La postcombustion
La postcombustion (afterburner), encore appelée « réchauffe » permet d’ajouter un « second étage » de combustion. Les gaz d’échappement sont donc « ré-enflammés », ce qui ajoute de la poussée supplémentaire (mais relativement inefficace : la surconsommation de carburant est énorme).
Les jet militaires utilisent la postcombustion durant le décollage, la montée ou certaines manœuvres de combat.. Une tuyère d’échappement (exhaust nozzle) à géométrie variable est ajoutée afin de permettre l’éjection des gaz à une vitesse maximale.
Les seuls avions de ligne à avoir utilisé la postcombustion sont Concorde et son concurrent russe le Tupolev Tu-144. Sur Concorde, la post-combustion était utilisée seulement au décollage et lors de l’accélération pour franchir le mur du son. La postcombustion ajoutait 25% de poussée sur chaque réacteur, soit l’équivalent d’un cinquièmement réacteur. La consommation du Concorde avec postcombustion était de plus de 80 t/h, de quoi vider l’ensemble des réservoirs (119500 L) en environ 1h !

Très intéressant également, l’illustration sur les moteurs à explosion, que je vous lire ci-dessous. Ces 2 documents sont très intéressants, ludiques et didactiques, et pourraient servir par exemple à illustrer un cours BIA (attention cependant quand même à la licence d’utilisation). L’infographie sur les moteurs permettre d’illustrer le cycle 4 temps et le fonctionnement général d’un moteur, tout en indiquant qu’un moteur d’avion présentera quelques différences majeures (la plupart des moteurs d’avion ne sont pas de types cylindres en ligne, mais cylindres en V, en opposition ou encore en étoile. Le système de refroidissement, à air, est également d’une conception très différente de ceux des moteurs automobiles, qui eux utilisent des refroidissements à liquide.).

Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion
Le moteur à explosion

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