Une turbine, comment ca marche ?

[Manu]

Le Pompage est une perturbation de l'écoulement interne du moteur. Il peut être déclenché par un décrochage des aubes de compresseur suite à l'ingestion d'un corps étranger, à la rupture d'une aube, à une défaillance des aubes mobiles de stator, ....

La procédure dans ce cas là est de réduire au ralenti et de vérifier que les paramètres moteurs restent dans le vert. Si c'est bon, on reprend la poussée progressivement si tout va bien, sinon, on revient au ralenti. Si les paramètres sont hors limites au relenti, on coupe.

Ca se traduit en général une augmentation de l'EGT, des à-coups de poussée, des détonations ressemblant à des coups de fusil, et des flammes à l'arrière du moteur. Quand c'est vraiment sérieux, il peut même y avoir des flammes qui ressortent par le fan : c'est mauvais, les compresseurs ne sont pas prévu pour des hautes températures.

Il y a sur Youtube des vidéos de pompages, notamment un A330 de Swiss et une Boeing au décollage à Heathrow. Comme je suis au boulot, j'ai pas accès, je peux pas vous mettre les liens. Mais une recherche avec " pompage moteur " ou " engine stall / surge " devrait permettre de trouver ça.

Manu

[Leon Robin]

Diverses vidéos de pompage réacteur (au banc et en vol)

[Duckman]

Un athlète de ce genre de truc était le moteur 2 (celui du dessus) du DC10 lors d'un décollage par fort vent de traviole. Si vous aviez le malheur de mettre la sauce un peu brutalement, le résultat était une suite d'explosions assez sonores à cause du décrochage des aubes du compresseur. Manu a très bien expliqué cela. Le JT9-D première génération qui équipait les premiers 747 avait lui ce phénomène lors de la mise en descente et réduction des gaz. Astuce trouvée, on mettait le dégivrage des ailes ce qui créait une prise d'air dans le moteur et ça se passait beaucoup mieux. Pour l'explication, place aux spécialistes.

[Manu]

Je pensais à celle ci :



Manu

[Jean-François GEAY]

Le Marboré II du Fouga pompait facilement à chaque mise en puissance rapide.

J'ai vu des Officiers mécano partir en courrant au premier "bang".

Et nous, mdr......  

Non, non, on n'a pas fait essssprès  

[denis r-e]

Le Marboré II du Fouga pompait facilement à chaque mise en puissance rapide.

J'ai vu des Officiers mécano partir en courrant au premier "bang".

Et nous, mdr......  

Non, non, on n'a pas fait essssprès  

C'est pour éviter ça qu'il fallait lui mettre un grand coup de latte dans la cou.lle !

Si si ! J'ai lu ça quelque part ... me rappelle plus bien où !

[gabriel]

Le Fouga qui pompe facilement et dont on latte la queue. C'est les cochons dans l'espace ce soir.

[Jean-François GEAY]

C'est pour éviter ça qu'il fallait lui mettre un grand coup de latte dans la cou.lle !

Si si ! J'ai lu ça quelque part ... me rappelle plus bien où !

Ce n'est pas tout a fait çà, mais en parlant de cou.lle, t'es pas loin.
Mais de qu'elle cou.lle s'agit-il ??
Hein hein ????

[kilopapi]

  
  
     

http://www.youtube.com/watch?v=p1TqwAKwMuM&feature=related



(Désolé Léon, j'n'ai pas lu le tutoriel )

J'aime bien celle là, en anglais, mais très "claire" .. merci Jeff

[flyingtotophe]

Manu a quasiment tout dit concernant le fonctionnement des turbines, je me perettrait jus de rajouter quelques détails concernant les systèmes anti pompage (enfin... ceux que je connais ).

Il y a deux autres systèmes dont un reprend le principe énoncé par Duckman (prise d'air sur le moteur).Ces deux systèmes sont commandés par le système de régulation du moteur (électrique ou pneumatique selon la génération du moteur).

Le premier c'est les portes VBV (Variable Bleed: Vanes), ce sont des vannes de décharges se trouvant entre le corps basse pression (après le fan et le compresseur basse pression) et le corps haute pression.

Les portes VBV sont repérées sur cette photo et sont commandées par de petits vérins. Lorsqu'elles s'ouvrent, elles laissent passer l'air. Celà permet d'alimenter correctement le compresseur HP en air car si la pression et la quantité d'air n'est pas suffisante en entrée de chambre de combustion, il y a risque de pompage: il y a "bourrage" dans la chambre de combustion, l'air chaud n'arrive pas à en sortir alors il essaye de repartir par le compresseur... Si les réacteurs anciens acceptaient celà sans trop broncher (P&W JT8 par exemple, de l'aveu des "anciens" mécanos qui ont vu l'arrivée du réacteur en ligne...) ce n'est pas le cas des réacteurs modernes pour lesquels celà impose une dépose immédiate du moteur.

L'autre système est le stator à calage variable. Comme son nom l'indique les aubes de redressement du compresseur haute pression sont montées sur un pivot qui permet de faire varier leur incidence.

Sur cette photo on peut voir que les stator des 6 premiers étages du compresseur haute pression sont mobiles.

Et  pour finir une autre explication sur une excellent site   http://www.aviation-fr.info/avion/pompage.php.

[guillaumeM]

Cool je suis un peu moins bête.

Mais alors à quoi correspond N1 et N2 ? On m'a expliqué à l'ocassion d'un auto cockpiston que N1 entrainait N2 et que cela permettait d'augmenter les performances du moteur... Ne voulant pas trop déranger dans le poste, j'ai pas demandé à sortir le paperboard ...

[Duckman]

N1 et N2 sont en général exprimés en pourcentage de vitesse de rotation des étages basse  et haute pression du moteur. Avec l'EGT et les vibrations ce sont les instruments de base que le pilote voit dans le cockpit. La régulation du moteur est évidemment plus complexe et dépend actuellement de l'ECU ou du Fadec. Cela n'est pas forcément transparent pour le pilote. Le N1 est un des instruments de base donnant une idée indirecte de la poussée fournie par le réacteur. Beaucoup d'avions s'en servent pour afficher la poussée nécessaire au décollage compte tenu des conditions du jour. Si je fais mon historique perso de ce que j'ai vu dans ma carrière, sur le premier jet que j'ai piloté, la Caravelle qui était un simple flux, on affichait des tours ce qui était logique vu qu'il n'y avait qu'un seul rotor. Cela tournait autour des 8000 tours pour le RR Avon. Inconvénient, cela n'était pas une image réelle de la poussée et on complétait par un timing d'accélération donné par des tables. Cela devait coller sinon stop. Après sur les premières versions du B737 on a eu l'EPR (engine pressure ratio) pour afficher la poussée. EPR était le rapport Pt7/Pt2 , rapport des pressions totales entre la partie chaude et l'entrée d'air du moteur. Les prises de pression variaient d'un motoriste à l'autre. Pour un B737/200 l'EPR standard était 2.10. Pour un jumbo première version il était beaucoup plus faible, le moteur étant double flux. Désavantage, en cas de givrage du capteur Pt2, on risquait une augmentation artificielle de l'EPR et ça a flanqué un 737 par terre ou plutôt dans l'eau (Potomac). Il n'y a plus que Pratt qui utilise l'EPR comme instrument primaire, ce n'est pas très pratique à utiliser sur un Airbus A330 équipé de Pratt par exemple pour afficher la puissance sans l'autothrust qui est alors encouragé.  Le N1 utilisé sur les CF6 et d'autres est beaucoup plus facile à utiliser et avec un peu de mémoire on arrive à avoir des tas de références pour voler dans des conditions données sans passer par les auto-manettes. Le N2 lui sert essentiellement outre sa fonction de monitoring à démarrer le moteur. Le démarreur entraine le rotor haute pression et à une certaine vitesse proche de la vitesse max du démarreur on envoie le fuel. Après allumage, l'EGT augmente, le rotor N1 se met à tourner et le démarreur se déconnecte. Sur un Airbus ou d'autres, la séquence est automatique. Dans le temps et sur un jumbo 200 par exemple, le mécano actionnait le démarreur et le relachait manuellement à un certain pourcentage de N2 (45). En croisière et la c'est le domaine des motoristes, le régime de N2 est régulé pour être proche de 100%. Cela donne le meilleur rendement du moteur. Je reste volontairement simple, si un motoriste distingué veut en rajouter une couche plus pointue

[MYR]

Tout d'abord un peu de sémantique :
On devrait dire par exemple "Groupe turbo moteur" (GTM) ou "Groupe turbo propulseur" (GTP), mais pour des raisons de facilité on dira malgré tout "Turbine". Pour faire un parallèle cela reviendrait à qualifier un moteur à pistons de "vilbrequin" de "bielle" ou de "soupape".


Pour simplifier encore plus les explications qui ont déjà été données, et les étendre un tout petit peu :

Au milieu de ce moteur que l'on appelle donc improprement "Turbine", il y a une chambre de combustion dont le rôle est de créer une détente des gaz vers l'arrière du dit moteur (vers la tuyère).
La détente (en principe ...) ne peut pas se faire vers l'avant, car à l'avant il y a un compresseur (ou des compresseurs) qui aspire et comprime l'air vers l'arrière (c'est étudié pour créer une pression suffisante et un débit suffisant en utilisation normale). Ce compresseur peut être comparé (en quelque sorte ...) à un ventilateur dont le flux est dirigé vers le foyer de la cheminée.
Ce flux, cette vitesse des gaz brulés (dus à l'augmentation de volume crée par la combustion) est récupéré à l'arrière, au maximum de ce qui est possible et rentable de faire, par des étages turbines. Elles peuvent être comparées à des moulins à vent.
(Petite digression : On parle d' "étages" car compresseurs et turbines sont souvent accompagnés d'une partie fixe constituée d'aubes non mobiles. Leur rôle est de diriger correctement les filets d'air et selon le cas : diminuer ou augmenter la vitesse de l'air et la pression. Ce "tandem" partie mobile + partie fixe est appelé "étage".
Compresseurs et turbines sont solidaires d'un même arbre, si bien que pendant le fonctionnement (hors démarrage) ce sont les "turbines" qui entrainent le(s) compresseur(s).
Le principe de fonctionnement est donc d'une simplicité enfantine. Dans l'ordre : Ventilateur - Chambre de combustion - Moulin à vent.
Pour la conception et le détail de fonctionnement des divers éléments, c'est une autre musique ...

Le démarrage consiste à faire tourner l'ensemble grâce à la batterie de l'aéronef ou grâce au "groupe de parc" extérieur, puis de faire enflammer le mélange air/carburant avec des étincelles (Juste pendant un court moment pour les étincelles car ça devient rapidement autonome : le feu ainsi crée s'auto alimente).
Un dispositif (un régulateur à piston isodrome dans le circuit carburant par exemple) permet de réguler la quantité carburant de façon à stabiliser le régime moteur à un ou des régimes voulus.
Même en cas de panne de génération électrique ou de batterie, ça continue à tourner. Le seul moyen d'arrêter le moteur c'est de couper l'arrivée carburant.
C'est un système très fiable, et dont le principe général de fonctionnement est bien moins compliqué qu'un moteur à pistons.

Le seul problème pratique au niveau de l'utilisateur (du pilote) c'est de ne pas solliciter trop de puissance trop rapidement, car un brusque afflux d'une trop grande quantité de carburant va créer une trop grande détente de gaz. Cette trop grande détente se réalisera bien sûr vers l'arrière, mais également vers l'avant. C'est ce dernier point qu'il faut éviter. En effet, le carburant arrivera trop vite par rapport à la quantité d'air admise, il y aura parfois une limitation due à un décrochage des filets d'air sur les aubes du compresseur. Ce pauvre compresseur ne va pas pouvoir aspirer tout l'air qu'il voudrait comme il le voudrait, la pression générée par le compresseur ne sera pas suffisamment élevée pour contrer l'autre pression qui arrive en sens inverse.
Ce phénomène de détente vers l'avant s'appelle le "pompage". C'est très violent et se  traduit mécaniquement par un retournement du bout des "ailettes" (ou aubes devrait-on dire) de(s) compresseur(s). Ca se remarque en vol par un bruit "d'explosion", ou dans les moindres cas par une saccade de petites détonations comme un bruit de mitraille. La survitesse et l'augmentation de température qui en résultent dans les cas extrêmes peuvent provoquer un allongement des aubes par l'effet combiné de la température et de de la force centrifuge (allongement de toutes les aubes, c'est à dire celles des compresseurs mais aussi celles des turbines). Elles peuvent frotter sur le carter, voire même provoquer un grippage complet. Comme quoi les "turbines" aussi peuvent "serrer" !
Dans les moteurs modernes il y a très probablement des sécurités pilotées par les logiciels qui court-circuiteront par avance en fonction de tout un tas de paramètres l'action du pilote en limitant le débit carburant.

Bien évidemment comme pour toute mécanique, il peut y avoir des problèmes de rupture de ceci ou de cela. Ces ruptures sont favorisées par les vibrations de fréquences très élevées car la "turbine" tourne très vite. C'est générateur de "criques" c'est à dire de micro fissures qui au tout début sont à peine décelables à l'oeil voire pas du tout. En général cela ne concerne que les éléments externes du moteur (les tuyaux, les cosses des filasses électriques, la tôle, les accessoires et machins qui gravitent autour, etc ...).
Dans le moteur, il y a très peu de problèmes. Lorsqu'ils surviennent : c'est souvent à cause de la mauvaise utilisation que j'ai décrite plus haut.
En cas d'incendie par exemple, le problème est réglé de façon simple : On coupe l'arrivée de carburant de façon manuelle grâce à une manette coupe feu qui se trouve dans le poste de pilotage.

Voila, c'était ma petite contribution rendue possible par les vagues souvenirs de mon ancien métier de mécanicien et de mécanicien volant sur appareils à voilures tournantes (on dit aussi "mec nav" ou mécanicien navigant, parfois mécanicien de bord, ou mécanicien d'équipage). Mes explications sont volontairement simplistes, et je l'espère un peu didactiques (un peu tardives par rapport à la date de la question) . Elle est donnée avec plaisir, et en même temps elle a été faite par quasi obligation, car à peine arrivé sur ce forum je me suis fait allumer parce que je ne servais à rien.
Faut-il toujours servir à quelque chose ? Y a t-il un philosophe dans la salle ?
La plupart du temps je ne continuerai à "servir à rien" car je n'affirme des choses que lorsque que je les connais parfaitement. Le plus souvent, je poserai des questions sur ce forum sur des choses que je connais pas ou mal, où dont je souhaite des précisions.
Si ça ne plait pas, comme je l'ai déjà dit, il suffira de me censurer, de m'exclure du forum, ou m'inscrire sur la liste des "ignorés", ou tout simplement ne pas lire lorsque mon pseudonyme apparaitra.

[denis r-e]

C'est super, j'ai presque l'impression d'être un peu intelligent !

Un peu moins c.n ...

Super !!!

[Manu]

le système de régulation du moteur (électrique ou pneumatique selon la génération du moteur).

Sur la majorité des moteurs modernes, la régulation des moteurs est faite hydrauliquement, avec le carburant comme fluide hydraulique.

Manu