L’aviation moderne doit son succès au moteur à réaction. Cette technologie a été initialement développée à la fin des années 1930 et au début des années 1940 pour un usage militaire pendant la Seconde Guerre mondiale, mais elle a depuis alimenté la révolution des avions de passagers.
Il existe de nombreuses variantes du moteur à réaction, mais celui qui est le plus utilisé dans les avions de passagers est appelé turbofan (parce qu’il contient une turbine et un ventilateur). La description ci-dessous concerne les turbosoufflantes en particulier, mais une grande partie s’applique de manière plus générale.
Alors, comment fonctionnent ces merveilles d’ingénierie ?
Au niveau le plus simple, le fonctionnement d’un moteur à réaction peut être réduit à quatre mots : aspirer, presser, frapper, souffler. Décomposons ce que cela signifie.
Suck
Lorsque vous regardez un moteur à réaction, la première chose que vous remarquerez généralement est que l’avant est un ventilateur géant à plusieurs pales, à l’intérieur de ce qu’on appelle l’admission. Les pales agissent exactement de la même manière que les pales d’une hélice ou d’un ventilateur de bureau, aspirant l’air et le rejetant de l’autre côté à grande vitesse. Le ventilateur d’un moteur à réaction a cependant beaucoup plus de pales qu’un ventilateur de bureau : souvent plus de 20. Pensez au ventilateur comme à une hélice sur des stéroïdes.
Dans la plupart des moteurs à réaction modernes, la soufflante peut générer à elle seule jusqu’à 90% de la poussée, ou « puissance de poussée » du moteur. Pour savoir d’où viennent les 10% restants, nous devons continuer à suivre l’air dans son voyage.
Squeeze
Nous laissons maintenant derrière nous la technologie des moteurs à réaction antérieurs. Une fois que le ventilateur aspire l’air, une partie de celui-ci n’est pas seulement forcée autour du moteur, mais est acheminée vers ce qu’on appelle le compresseur. À l’intérieur, l’air est poussé par de nombreux disques rotatifs munis de petites pales le long d’un tube de plus en plus petit. Cela comprime rapidement l’air, le rendant beaucoup plus dense, plus chaud et plus explosif lorsque du carburant est ajouté.
Bang
Pour les pyromanes, c’est là que le plaisir commence. Le carburant est ajouté à l’air comprimé, créant un mélange hautement volatile nécessitant une simple étincelle pour brûler. C’est ce qui se passe dans la chambre de combustion, où le mélange carburant/air est pulvérisé et enflammé, dilatant rapidement l’air et générant le reste de la poussée du moteur.
Souffle
L’expansion rapide de l’air pendant la combustion génère une quantité massive de pression qui doit trouver un moyen de sortir. La sortie d’un moteur à réaction se trouve à l’extrémité d’un autre tube rempli de disques rotatifs hérissés de pales qui sont entraînés par la force du gaz en expansion. Cette partie s’appelle la turbine. Une fois arrivés à l’extrémité de la turbine, les gaz quittent le moteur à grande vitesse, exerçant une force sur le moteur dans la direction opposée. (En accord avec la troisième loi de Newton : pour toute action, il y a une réaction égale et opposée).
La partie ingénieuse du moteur à réaction moderne est que le ventilateur d’admission, le compresseur, la chambre de combustion et la turbine sont reliés par un seul arbre qui court le long de l’intérieur du moteur. Ainsi, lorsque les gaz en expansion font tourner la turbine à l’arrière, cela aide à faire tourner la soufflante à l’avant, ce qui maintient le processus et génère plus de poussée.