Tech­nique de vol : les ré­ac­teurs

Les ins­tru­ments mo­teurs

Micro Simulateur - - SOMMAIRE - par Em­ma­nuel Blanc hard

Contrai­re­ment à une idée très ré­pan­due, les pro­pul­seurs à ré­ac­tion ne sont pas plus com­pli­qués à ex­ploi­ter que les clas­siques mo­teurs à ex­plo­sion. D’au­tant que l’au­to­ma­ti­sa­tion a fait des pro­grès dans le do­maine.

Il y a deux mois, nous avions abor­dé le su­jet des ins­tru­ments liés aux mo­teurs à ex­plo­sion, leurs fonc­tions et l’in­ter­pré­ta­tion qui pou­vait être faite des va­leurs in­di­quées. Leur rôle est avant tout de per­mettre d’af­fi­ner les ré­glages des mo­teurs (vi­tesse de ro­ta­tion, qua­li­té du mé­lange, ni­veau et tem­pé­ra­ture des com­po­sants) pour à la fois op­ti­mi­ser le ren­de­ment du pro­pul­seur et pré­ser­ver sa du­rée de vie. Et même en si­mu­la­tion où les coûts de main­te­nance des mo­teurs vir­tuels sont né­gli­geables, le réa­lisme re­cher­ché fait que le sim­mer doit s’ap­pli­quer à prendre soin de son ma­té­riel.

Une pré­cau­tion s’im­pose tou­te­fois, à l’at­ten­tion des pu­ristes ou in­gé­nieurs en aé­ro­nau­tique qui nous li­raient. Ce qui suit est sim­pli­fié et adap­té au monde de la si­mu­la­tion. On pour­rait écrire des pages d’équa­tions et de dé­fi­ni­tions sur le su­jet, mais les ap­pa­reils vir­tuels des lo­gi­ciels que nous ex­ploi­tons ne sont pas aus­si poin­tus que les aé­ro­nefs réels. Ne per­dez donc pas de vue que, mal­gré tous les

ta­lents des équipes de dé­ve­lop­pe­ment, les si­mu­la­teurs de vol ne sont que des com­pro­mis entre le réa­lisme for­ce­né et la pos­si­bi­li­té d’of­frir à un large pu­blic une ac­ti­vi­té ac­ces­sible sans né­ces­si­ter des an­nées d’études.

La ver­sion courte

Si vous dé­bu­tez en si­mu­la­tion et que ce qui vous im­porte est de prendre au plus tôt les com­mandes d’un avion à ré­ac­tion, la prin­ci­pale chose à re­te­nir est que l’in­di­ca­tion N1 (sur un ca­dran ou un écran – fi­gure 1) af­fiche le pour­cen­tage de puis­sance du mo­teur en fonc­tion : gaz à fond, N1 = 100 %. Et c’est d’au­tant plus simple que FS X/P3D ne font ap­pel qu’à un pa­ra­mètre pour cal­cu­ler la pous­sée d’un ré­ac­teur. Voi­là, vous pou­vez pas­ser à autre chose !

Néan­moins, nous ne dou­tons pas que les sim­mers soient un peu plus cu­rieux, et qu’ils dé­si­rent en sa­voir da­van­tage… À plus forte rai­son quand les ex­ten­sions so­phis­ti­quées dont on dis­pose au­jourd’hui per­mettent d’al­ler plus loin dans la ges­tion des pro­pul­seurs. Et c’est donc à l’at­ten­tion de ceux qui sou­haitent al­ler plus loin que nous dé­ve­lop­pons le su­jet dans une ver­sion longue…

Com­prendre un ré­ac­teur

Le terme de ré­ac­teur uti­li­sé en fran­çais est trom­peur, car très sim­pli­fié. Même l’ex­pres­sion « mo­teur à ré­ac­tion » ( jet en­gine en an­glais) est im­propre, car le terme en­globe une grande va­rié­té de types de pro­pul­sion : sta­to­réac­teur, pul­so­réac­teur, mo­teur­fu­sée… En pous­sant le concept jus­qu’au bout, un bal­lon de bau­druche gon­flé dont on lâche l’em­bout et qui s’échappe en vi­re­vol­tant est l’il­lus­tra­tion la plus simple du prin­cipe du mo­teur à ré­ac­tion. Néan­moins, en avia­tion mo­derne, un consen­sus gé­né­ral ad­met le terme ré­ac­teur (ou mo­teur à ré­ac­tion) pour dé­si­gner un tur­bo­réac­teur, c’est-à-dire un mo­teur à ré­ac­tion organisé au­tour d’une tur­bine.

Le prin­cipe de fonc­tion­ne­ment sim­pli­fié d’un tur-

bo­réac­teur mo­derne de type axial – le plus ré­pan­du - est illus­tré sur la fi­gure 2 : l’air est as­pi­ré par un com­pres­seur à basse pres­sion consti­tué d’aubes (des hé­lices aux pales très fines et très rap­pro­chées). Il est en­suite com­pri­mé dans un conduit qui se ré­tré­cit, par un com­pres­seur à haute pres­sion, pour ar­ri­ver dans une chambre de com­bus­tion. Là de fines gout­te­lettes de car­bu­rant sont in­jec­tées et brû­lées ; la cha­leur ob­te­nue pro­voque une brusque ex­pan­sion du vo­lume de l’air. La dif­fé­rence de pres­sion fait que l’air ne peut s’échap­per que vers la tuyère ; en pas­sant, il ac­tionne une troi­sième sé­rie d’aubes (tur­bines à haute puis basse pres­sion). Ces tur­bines sont re­liées par des axes et des en­gre­nages aux com­pres­seurs basse et haute pres­sion : l’air qui s’échappe pro­voque l’as­pi­ra­tion de l’air en­trant… À la sor­tie de la tuyère à haute pres­sion, les gaz d’échap­pe­ment à haute tem­pé­ra­ture (moins que dans la chambre de com­bus­tion, mais bien plus que l’air am­biant) et grande vi­tesse pro­voquent par ré­ac­tion le dé­pla­ce­ment du dis­po­si­tif (et tout ce qui est at­ta­ché) dans le sens op­po­sé. No­tez qu’il s’agit là de la théo­rie pour un tur­bo­réac­teur mo­derne, il existe d’autres pro­cé­dés, comme les ré­ac­teurs à com­pres­sion cen­tri­fuge uti­li­sés sur les ap­pa­reils de pre­mière gé­né­ra­tion (Glos­ter Me­teor, MiG-15 – fig. 3 - ou 17), mais de­puis les an­nées 1950 le tur­bo­réac­teur axial s’est im­po­sé comme la norme.

N1, EPR ou les deux ?

Les va­leurs à prendre en compte pour sur­veiller le com­por­te­ment d’un tur­bo­réac­teur sont évi­dem­ment dif­fé­rentes de celles d’un mo­teur à pis­tons. La pre­mière va­leur, la plus im­por­tante, est celle qui a trait à la puis­sance four­nie par le pro­pul­seur. Et ici, deux écoles s’af­frontent : N1 et EPR. Même si en dé­fi­ni­tive, les al­go­rithmes si­mu­la­teurs ont ten­dance à ne consi­dé­rer qu’un pa­ra­mètre et à l’adap­ter aux cir­cons­tances.

La dé­fi­ni­tion de N1 est la « vi­tesse de ro­ta­tion du com­pres­seur à basse pres­sion, ex­pri­mée en pour­cen­tage de la vi­tesse no­mi­nale ». Tra­duit en fran­çais cou­rant et moins tech­nique, c’est une in­di­ca­tion du pour­cen­tage de l a vi­tesse de ro­ta­tion maxi­male des pales de la tur­bine à l’en­trée du ré­ac­teur. Dans ces condi­tions, N1 à 100 % in­dique-t-il que le ré­ac­teur est au maxi­mum de sa puis­sance ? Pas tout à fait… D’abord parce que N1 peut at­teindre 105, voire 110 % se­lon les ap­pa­reils ( fig. 4), mais pour de courtes du­rées seule­ment, à ré­ser­ver aux cas d’ur­gence. Le sur­ré­gime peut en­dom­ma­ger les mé­ca­nismes, pro­vo­quer une usure pré­ma­tu­rée des pales et des rou­le­ments, et consom­mer beau­coup d’huile. En si­mu­la­tion, ces im­pacts ont peu d’im­por­tance, mais dans la réa­li­té, les com­pa­gnies aé­riennes chou­choutent les ré­ac­teurs dont le prix re­pré­sente la moi­tié de ce­lui d’un avion… Pour don­ner une échelle de va­leur, une in­di­ca­tion de N1 = 100 % cor­res­pond à une vi­tesse de ro­ta­tion de 3 560 rpm pour un ré­ac­teur PW4148 (A330), et 3 300 rpm pour un Ge­ne­ral Elec­tric CF6-80 (B767). No­tez éga­le­ment que sur les avions à ré­ac­tion des pre­mières gé­né­ra­tions, voire des ap­pa­reils mi­li­taires ré­cents, on ne men­tionne pas N1 mais on conserve l’idée de pour­cen­tage de la vi­tesse de ro­ta­tion maxi­male. Cer­tains mo­to­ristes pré­fèrent mette en avant une autre va­leur pour ex­pri­mer la puis­sance des ré­ac­teurs : ain­si les pro­pul­seurs Rolls Royce, IAE ou Pratt & With­ney (qui peuvent équi­per aus­si bien les Boeing que les Air­bus) uti­lisent l’in­di­ca­teur EPR (pour En­gine Pres­sure Ra­tio, rap­port de pres­sion du mo­teur). Elle s’ob­tient en di­vi­sant la va­leur de la pres­sion en sor­tie de tuyère

par la va­leur de pres­sion en en­trée du pre­mier com­pres­seur. Les af­fi­chages du B747 par dé­faut de FS X prennent en compte cette don­née ( fig. 5), de même que cer­tains add-ons ( fig. 6). Plus la va­leur EPR est éle­vée, plus le mo­teur four­nit une pous­sée im­por­tante (at­ten­tion, la va­leur EPR n’est pas une me­sure de la pous­sée réelle, juste un in­di­ca­teur). Les va­leurs pré­cises dé­pendent des mo­dèles de pro­pul­seur et des re­com­man­da­tions des construc­teurs. Pour don­ner un ordre de gran­deur em­pi­rique, on peut consi­dé­rer dans nos si­mu­la­teurs gé­né­ra­listes qu’au ni­veau de la mer avec mo­teurs en po­si­tion de ra­len­ti, EPR = 1 ; à haute al­ti­tude avec un ré­gime éle­vé, on peut par­ve­nir à une va­leur EPR de 1,8 ; ou en­core 0,8 lorsque l’avion est en phase de des­cente, ma­nettes en po­si­tion Idle.

L’avan­tage par rap­port à la vi­tesse de ro­ta­tion est que la va­leur EPR est ob­jec­tive ; l’exemple le plus sou­vent avan­cé est qu’un tur­bo­réac­teur en­dom­ma­gé (par exemple par l’in­ges­tion d’un corps étran­ger) peut tour­ner à un ré­gime de haute puis­sance, donc N1 proche de 100 %, mais la pous­sée ef­fec­tive se­ra al­té­rée et plus faible que celle es­pé­rée.

Pour ce qui est des ins­tru­ments per­met­tant de contrô­ler tous les pa­ra­mètres des mo­teurs à ré­ac­tion, les an­ciens ca­drans ana­lo­giques à ai­guilles ( fig. 7) ont dé­sor­mais lais­sé place aux écrans mul­ti­fonc­tions – ECAM chez Air­bus, EI­CAS chez Boeing ( fig. 8). La pré­sen­ta­tion change, mais l’idée di­rec­trice reste la même : avoir toutes les va­leurs sous les yeux à tout mo­ment.

Et en si­mu­la­tion ?

Tout ça est très théo­rique et s’ins­pire de la réa­li­té. Or, comme men­tion­né plus haut, la si­mu­la­tion est af­faire de com­pro­mis, et dans le do­maine des ré­ac­teurs, FS X/P3D sim­pli­fient beau­coup les choses, du moins pour les ap­pa­reils stan­dards. Ain­si l’ana­lyse d’un fi­chier air­craft.cfg de n’im­porte quel ap­pa­reil équi­pé de ré­ac­teur(s) fait ap­pa­raître deux va­riables prin­ci­pales. Elles sont men­tion­nées dans la ru­brique [Tur­bi­neEn­gi­neDa­ta] et sont iden­ti­fiées comme ra­ted_N2_rpm et sta­tic_­thrust. La se­conde va­riable est la pous­sée sta­tique, ex­pri­mée en livres, et semble cor­res­pondre peu ou prou à la réa­li­té. La pre­mière évoque la vi­tesse de ro­ta­tion N2, qui s’ap­pa­rente à N1 mais concerne le com­pres­seur haute pres­sion, pla­cé juste avant la chambre de com­bus­tion. Mais ici, les va­leurs semblent fan­tai­sistes, sur­tout pour les ap­pa­reils par dé­faut. Un ré­ac­teur mo­derne d’avion de ligne a une va­leur N2 entre 10 000 et 15 000 rpm, or les Air­bus ou Boeing par dé­faut (et ceux de plu­sieurs ex­ten­sions tierces) font plu­tôt état de 29 920 ( fig. 9). On en dé­duit que dans FS X et P3D, la va­leur ef­fec­tive de N2 est ajus­tée par la com­mande des gaz et que N1 (ou EPR) en dé­coule à la suite d’équa­tions propres au lo­gi­ciel.

L’ana­lyse des fi­chiers des ap­pa­reils de X-Plane 11 laisse en­tre­voir un peu plus de dé­tails, no­tam­ment par la lec­ture des in­for-

ma­tions dans le mo­dule Plane Ma­ker ( fig. 10). Les va­leurs de base prises en compte sont N1 et la pous­sée, mais ajus­tées se­lon une courbe de ré­ponse et des pa­ra­mètres de di­men­sions. Au­cune va­leur EPR n’étant men­tion­née, on en dé­duit que la pré­sence de cette don­née en cock­pit est le fruit d’une ex­tra­po­la­tion à par­tir de N1 (tout comme la va­leur N2).

Mo­ra­li­té quelque peu dé­ce­vante : par dé­faut, les si­mu­la­teurs FS X/P3D et X-Plane sim­pli­fient bien plus les tur­bo­réac­teurs qu’ils ne le fai­saient avec les mo­teurs à pis­tons. Sauf à ajou­ter des ges­tion­naires avan­cées sous la forme de mo­dules lo­gi­ciels ad­di­tion­nels dans les ex­ten­sions tierces, le pi­lote de jet de­vra se conten­ter des ré­glages de puis­sance sans trop se po­ser de ques­tion… On se console en se di­sant que l’au­to­ma­ti­sa­tion pous­sée des contrôles de ré­ac­teurs sur les ap­pa- reils mo­dernes (prin­ci­pa­le­ment le FA­DEC) gère une bonne par­tie des opé­ra­tions à la place de l’équi­page !

Les autres va­leurs

Si­gna­lons ici une dif­fé­rence fon­da­men­tale entre les pro­pul­seurs à ré­ac­tion et les mo­teurs à pis­tons, du moins vus de­puis les cock­pits. Pour les mo­teurs à ex­plo­sion clas­siques, nous avons vu qu’il exis­tait de nom­breux ré­glages : ré­gime du mo­teur (ma­nette des gaz), vi­tesse de ro­ta­tion (ma­nette de pas d’hé­lice), mé­lange (mix­ture), ou­ver­ture des ra­dia­teurs, com­pres­seur (tur­bo ou autre) ex­terne… La lec­ture des ins­tru­ments dé­diés per­met de sa­voir avec quel ré­glage jouer pour ob­te­nir le meilleur ren­de­ment de son pro­pul­seur, et le cas échéant, ré­soudre un pro­blème mé­ca­nique. Dans le cas d’un tur­bo­réac­teur, les pos­si­bi­li­tés sont ré­duites : jouer avec la ma­nette des gaz est la prin­ci­pale ac­tion à en­vi­sa­ger, si­non cou­per le pro­pul­seur qui po­se­rait pro­blème… Ce­la n’af­fran­chit pas de sa­voir in­ter­pré­ter les in­di­ca­tions autres que N1 (ou EPR) et sur­veiller qu’au­cun pa­ra­mètre ne trouble le bon fonc­tion­ne­ment du mo­teur, mais les in­ter­ven­tions à en­vi­sa­ger en cas de pé­pin sont fi­na­le­ment peu nom­breuses !

Dans la liste des va­leurs à sur­veiller, celle qui vient après N1 (ou EPR) et N2 est la tem­pé­ra­ture en sor­tie de tur­bine EGT ( Ex­haust Gas Tem­pe­ra­ture) ou TGT ( Tur­bine Gas Tem­pe­ra­ture). Elle est me­su­rée à la sor­tie de la tur­bine basse pres­sion (voir à nou­veau fi­gure 2) et non en sor­tie de tuyère, où la tem­pé­ra­ture am­biante et l’air souf­flé par le fan in­flue­raient trop sur la va­leur in­di­quée. Elle est ex­pri­mée nor­ma­le­ment en de­grés Cel­sius et ob­te­nue à l’aide d’une sonde pla­cée à la sor­tie de la tur­bine. Les plages d’uti­li­sa­tion dé­pendent de chaque pro­pul­seur et sont spé­ci­fiées par les mo­to­ristes. Néan­moins on peut consi­dé­rer pour un avion de ligne clas­sique qu’au ra­len­ti au sol, l’EGT avoi­sine les 500 °C, à plein ré­gime en mon­tée on frise les 950 °C. En croi­sière à haute al­ti­tude, la tem­pé­ra­ture en sor­tie de tur­bine doit se sta­bi­li­ser, au­tour de 700/800 °C. Une tem­pé­ra­ture trop éle­vée in­dique une consom­ma­tion de car­bu­rant su­pé­rieure à ce qui est pré­vu, voire un dys­fonc­tion­ne­ment du ré­ac­teur. Si vrai­ment l’ai­guille ou l’in­di­ca­teur est dans le rouge, on baisse les gaz sur le mo­teur in­cri­mi­né

et on sur­veille les autres in­di­ca­teurs (dé­bit de car­bu­rant et huile, voire plus bas). Si ces autres va­leurs sont éle­vées, on coupe le pro­pul­seur avant qu’il ne prenne feu. Le cas de la tem­pé­ra­ture trop basse est ex­cep­tion­nel : à part l’ex­tinc­tion du ré­ac­teur ou une panne de la sonde, il n’y a pas de rai­son que l’EGT des­cende sous les 400 °C.

Le dé­bit de car­bu­rant, en kg ou lbs par heure ou mi­nute, per­met d’avoir ra­pi­de­ment une es­ti­ma­tion de l’au­to­no­mie de l’ap­pa­reil, et de vé­ri­fier s’il n’y a pas un pro­blème de sur­con­som­ma­tion ou de fuite. La tem­pé­ra­ture d’huile, qui lu­bri­fie les axes des tur­bines, est aus­si un in­di­ca­teur de bonne san­té du pro­pul­seur. Trop basse, l’avion vient de dé­mar­rer et il faut lais­ser le temps de chauf­fer ; trop haute, le ré­ac­teur est sou­mis à une vi­tesse de ro­ta­tion trop im­por­tante et doit voir son ré­gime di­mi­nué.

En­fin, en condi­tions gi­vrantes, il ne faut pas né­gli­ger le ré­chauf­fage des na­celles. La glace qui peut se for­mer sur le pour­tour de l’en­trée d’air peut être as­pi­rée par la tur­bine et en­dom­ma­ger les pales. Lors d’un dé­col­lage par temps froid et hu­mide, il est pré­fé­rable de lais­ser chauf­fer les mo­teurs pour dé­bar­ras­ser les bords d’at­taque des na­celles de toute trace de givre ; de sur­croît, les ré­ac­teurs ali­men­tant l’ap­pa­reil en éner­gie (élec­tri­ci­té, air chaud pré­le­vé sur le cir­cuit « bleed ») on s’as­sure ain­si d’un bon fonc­tion­ne­ment de tous les équi­pe­ments. Ac­ces­soi­re­ment, le froid est l’al­lié des ré­ac­teurs, un air gla­cé se dé­tend plus lors de la com­bus­tion et pro­voque une meilleure pous­sée.

En cas de pé­pin…

Contrai­re­ment aux mo­teurs à ex­plo­sion des pe­tits ap­pa­reils (ou des avions an­ciens), les tur­bo­réac­teurs ne font pas dans la de­mi-me­sure et les in­ter­ven­tions pos­sibles en vol sont très li­mi­tées. Comme nous l’a confié un pi­lote confir­mé en une phrase la­pi­daire : « un ré­ac­teur, ça marche ou ça ne marche pas, c’est tout ou rien ». Les cas de fi­gure et les re­mèdes les plus cou­rants sont les sui­vants.

En cas de sur­chauffe, on dé­duit que le mo­teur est en­dom­ma­gé et ne four­nit pas sa puis­sance op­ti­male, il tourne plus que pré­vu pour dé­li­vrer la pous­sée re­quise. On baisse son ré­gime, on ajuste ses pré­vi­sions de route et d’heure d’ar­ri­vée. C’est l’un des cas où, dans la réa­li­té, l’in­di­ca­tion EPR est plus per­ti­nente que N1. Et à l’ar­ri­vée, une ins­pec­tion du mo­teur fau­tif est re­quise avant tout nou­veau voyage !

L’ex­tinc­tion ( fla­meout en an­glais) peut avoir dif­fé­rentes causes. On laisse de cô­té les très hautes al­ti­tudes ou bien les angles d’at­taque éle­vés qui privent le tur­bo­réac­teur d’ali­men­ta­tion en oxy­gène, ces condi­tions sont rares pour l’avia­tion com- mer­ciale ; de même, la panne sèche pro­voque de fac­to l’ex­tinc­tion, mais ici ce n’est pas le mo­teur qui est fau­tif, plu­tôt l’équi­page… La plus « bé­nigne » des rai­sons d’une ex­tinc­tion est l’ar­rêt sou­dain de la com­bus­tion du car­bu­rant. Vé­ri­fi­ca­tion faite, le ré­gime chute comme l’EGT, mais le car­bu­rant conti­nue à fi­ler. Ce­la peut sur­ve­nir lorsque l’ap­pa­reil tra­verse un orage très violent (on parle de mous­son, pas d’averse !) ou d’autres cir­cons­tances – on se sou­vient de ce 747 de Bri­tish Air­ways tra­ver­sant un nuage de cendres vol­ca­niques suite à une érup­tion en In­do­né­sie et dont les quatre ré­ac­teurs se sont éteints les uns après les autres… Dans ce type de si­tua­tion, on coupe l’ali­men­ta­tion en car­bu­rant du mo­teur, on laisse N1 et EGT redes-

cendre et on tente un re­dé­mar­rage en vol. Adop­ter un lé­ger angle de des­cente peut ai­der à en­traî­ner les pales des tur­bines dans ce cas et sup­pléer la gé­né­ra­trice de dé­mar­rage. Si des cendres ont cau­sé l’ex­tinc­tion, le mo­teur est cer­tai­ne­ment en­dom­ma­gé (N1 plus faible à ré­gime don­né, et tem­pé­ra­ture d’huile en hausse), mais on peut pour­suivre le vol dans de bonnes condi­tions. D’où notre qua­li­fi­ca­tif de cause « bé­nigne ». À l’op­po­sé, l’in­ges­tion d’un corps étran­ger – en gé­né­ral un mal­heu­reux vo­la­tile croi­sant la route de l’ap­pa­reil – peut dé­truire pu­re­ment et sim­ple­ment la tur­bine, si­tua­tion d’au­tant plus dé­li­cate que ce­la se pro­duit à basse al­ti­tude, donc au dé­col­lage ou à l’at­ter­ris­sage (rap­pe­lez-vous l’Air­bus sur l’Hud­son). En si­mu­la­tion les risques sont li­mi­tés, dans la réa­li­té les pales des tur­bines tour­nant à haute vi­tesse peuvent se dé­ta­cher, s’échap­per de la na­celle et ve­nir en­dom­ma­ger le fu­se­lage, voire pire… Re­mède d’ur­gence : on coupe les gaz, l’ali­men­ta­tion en car­bu­rant et on cherche im­mé­dia­te­ment une piste de dé­rou­te­ment.

En­fin le pire des scé­na­rios est le feu de ré­ac­teur ( fig. 11). Quelle qu’en soit l’ori­gine (mau­vaise lu­bri­fi­ca­tion, pièce mé­ca­nique dé­fec­tueuse, fuite dans le cir­cuit de car­bu­rant), il se si­gnale par une tem­pé­ra­ture EGT très éle­vée puis une alarme en cock- pit. On dé­clenche d’abord l’ex­tinc­teur du mo­teur à pro­blème : chaque cock­pit de li­ner pos­sède ces grosses ti­rettes rouges ( fig. 12) à n’uti­li­ser qu’en cas d’ab­so­lue né­ces­si­té. Ce­la va noyer le mo­teur de mousse et pri­ver le feu d’oxy­gène. En­suite l’ali­men­ta­tion en car­bu­rant est cou­pée, comme tous les cir­cuits des ac­ces­soires (c’est le terme qui en­globe les gé­né­ra­trices élec­triques, les pompes hy­drau­liques, les cir­cuits d’air…) bran­chés sur le mo­teur. Et pas ques­tion d’es­sayer un re­dé­mar­rage, le tur­bo­réac­teur est cer­tai­ne­ment en­dom­ma­gé. Ap­pel de dé­tresse à la ra­dio et dé­rou­te­ment d’ur­gence sont de mise.

Les ap­pa­reils mo­dernes pro­fitent tous d’une ges­tion très au­to­ma­ti­sée des ré­ac­teurs, qui fa­ci­lite à la fois la prise en main et les ré­glages des pro­pul­seurs. Les af­fi­chages nu­mé­riques sont la norme, et dans la me­sure où nos si­mu­la­teurs fa­vo­ris ne prennent pas en compte tous les pa­ra­mètres réels du fonc­tion­ne­ment d’un tur­bo­réac­teur, les avions à ré­ac­tion peuvent être plus simples à em­ployer pour un grand dé­bu­tant !

Le cas de hautes vi­tesses

Ce qui suit concerne es­sen­tiel­le­ment les ap­pa­reils mi­li­taires su­per­so­niques – et dans une moindre me­sure le Con­corde – qui évo­luent à des vi­tesses et des en­ve­loppes de vol bien dif­fé­rentes de celles des li­ners com­mer­ciaux. Les ins­tru­ments ana­lo­giques ont en­core leur place ( fig. 13) ne se­rait-ce que parce que les écrans sont dé­jà très oc­cu­pés par les mul­tiples fonc­tions qu’ils oc­cupent… On re­trouve clas­si­que­ment un in­di­ca­teur de ré­gime (gra­dué en pour­cen­tage de la vi­tesse max re­com­man­dée) cor­res­pon­dant à N1, un in­di­ca­teur de tem­pé­ra­ture, et par­fois les com­plé­ments pour la tem­pé­ra­ture et la pres­sion d’huile et le dé­bit de car­bu­rant. Il reste néan­moins une in­di­ca­tion qui n’ap­pa­raît pas sur ces ins­tru­ments : la fonc­tion de ré­chauffe, ou post­com­bus­tion (PC). C’est un dis­po­si­tif qui offre un sur­plus de pous­sée au prix d’une consom­ma­tion de car­bu­rant ef­frayante, et ré­ser­vé aux ap­pa­reils su­per­so­niques. La ré­chauffe consiste en l’équi­valent d’une se­conde chambre de com­bus­tion, pla­cée en sor­tie de la tur­bine haute pres­sion ; elle in­jecte du car­bu­rant qui s’en­flamme dans le flux des gaz d’échap­pe­ment (aux­quels on ajoute de l’air frais pré­le­vé à l’ex­té­rieur par des buses spé­ciales pour per­mettre la com­bus­tion) et pro­voque une dé­tente sup­plé­men­taire des gaz, d’où la pous­sée sup­plé­men­taire. Le sys­tème est com­man­dé par la ma­nette des gaz et dé­clen­ché au­to­ma­ti­que­ment (du moins de­puis les an­nées 1970 ; sur le Con­corde par exemple, il faut ac­ti­ver ma­nuel­le­ment le cir­cuit de ré­chauffe pour chaque tur­bo­réac­teur) lorsque la ma­nette dé­passe un cer­tain seuil, cor­res­pon­dant à un peu plus de 100 % de N1. La post­com­bus­tion n’af­fecte pas la vi­tesse de ro­ta­tion ni l’EPR, elle n’ap­pa­raît donc pas sur les ins­tru­ments clas­siques. C’est pour­quoi elle est gé­né­ra­le­ment si­gna­lée par des voyants lu­mi­neux en cock­pit ( fig. 14), alors qu’à l’ex­té­rieur de longues flammes de cha­lu­meau sortent des tuyères. Sur­veiller le dé­bit de car­bu­rant per­met de mo­di­fier la puis­sance de la ré­chauffe : par exemple, sur le F-16 de Fal­con 4, le dé­bit est au­tour de 8 000 lbs/h avec N1 à 100 %, à 16 000 lorsque la PC entre en fonc­tion, et jus­qu’à 30 000 lbs/h à la puis­sance maxi­male. Ce qui ré­duit l’au­to­no­mie à 20 mi­nutes !

Fig. 1 : Pour faire simple en si­mu­la­tion : N1 est le pour­cen­tage de puis­sance dis­po­nible d’un ré­ac­teur et la prin­ci­pale va­leur à in­ter­pré­ter.

Les avions à ré­ac­tion ne sont pas for­cé­ment gros, les biz­jets font aus­si par­tie de cette ca­té­go­rie !

Le tur­bo­réac­teur double-flux Rolls Royce Trent 1 000 qui équipe les Boeing 787.

Fig. 2 : Sché­ma d’un tur­bo­réac­teur à double flux. N1 cor­res­pond à la vi­tesse de ro­ta­tion du com­pres­seur basse pres­sion, N2 celle du com­pres­seur haute pres­sion juste avant la chambre de com­bus­tion. Cer­tains ré­ac­teurs ont une va­leur N3 pour la tur­bine haute pres­sion. (Source : d’après K. Aains­qat­si & M0t­ty/Wi­ki­me­dia)

Même dans Ae­ro­fly FS2, les af­fi­chages des don­nées mo­teurs sont fonc­tion­nels.

Les ins­tru­ments du ré­ac­teur du MiG-21bis pour DCS, à droite de la planche prin­ci­pale.

Fig. 3 : Les pre­miers avions à ré­ac­tion (ici le MiG-15 pour DCS World) n’avaient qu’une ins­tru­men­ta­tion som­maire : compte-tours de la tur­bine (en vert) et tem­pé­ra­ture des gaz en sor­tie (jaune).

Par­fois, les don­nées nu­mé­riques ne cor­res­pondent pas aux ca­drans ana­lo­giques : bug de con­cep­tion pour la pre­mière ver­sion du Haw­ker 800 JustF­light.

La planche d’ins­tru­ments des ré­ac­teurs dans le MD-80 par dé­faut de X-Plane 11.

Fig. 5 : Sur l’écran des mo­teurs du B747 par dé­faut de FS X, l’EPR est af­fi­ché avant la vi­tesse N1.

Fig. 4 : La vi­tesse de ro­ta­tion N1 peut dé­pas­ser les 100 % à puis­sance maxi­male, mais il ne faut pas pro­lon­ger le sur­ré­gime.

Fig. 7 : La planche d’ins­tru­ments mo­teurs sur le DC-8 Ae­ro­soft : de haut en bas les va­leurs EPR (vert), la tem­pé­ra­ture de sor­tie (jaune), le ré­gime de ro­ta­tion (rouge) équi­valent à N1 et le dé­bit (bleu). La planche du mé­ca­ni­cien na­vi­gant com­porte les va­leurs N2 et les tem­pé­ra­tures d’huile.

Fig. 6 : Sur les Air­bus A318 Ae­ro­soft, les don­nées des ré­ac­teurs changent se­lon les mo­to­ristes : N1 pour les CFM, EPR pour les IAE.

Fig. 9 : Un fi­chier de confi­gu­ra­tion Air­craft.cfg pour FS X/P3D : les va­leurs propres aux ré­ac­teurs sont li­mi­tées !

Fig. 8 : L’af­fi­chage ul­tra­mo­derne du Boeing 787 Qua­li­ty Wings : N1, EGT, N2 et dé­bit, rien ne manque.

Le ges­tion­naire de pannes du 737NGX de PMDG pro­pose une op­tion d’ex­tinc­tion, mais sans pré­ci­ser la cause.

Fig. 10 : Dans X-Plane, les tur­bo­réac­teurs sont dé­fi­nis par plus de pa­ra­mètres, ac­ces­sibles dans le mo­dule Pla­neMa­ker.

Fig. 11 : Feu de ré­ac­teur : une vraie si­tua­tion d’ur­gence.

On n’ou­blie pas que les tur­bo­réac­teurs ne servent pas qu’à la pro­pul­sion, ils ali­mentent aus­si tous les équi­pe­ments de l’avion : élec­tri­ci­té, pompes, cir­cuits hy­drau­lique, air com­pri­mé… (747-800 iF­ly).

In­cen­die (dé­clen­ché vo­lon­tai­re­ment) dans le mo­teur gauche du 737NGX, sa tem­pé­ra­ture est plus éle­vée que celle du mo­teur droit.

Fig. 12 : Les com­mandes des ex­tinc­teurs sont de grosses ti­rettes, gé­né­ra­le­ment rouges, sur le pe­des­tal ou l’ove­rhead, tou­jours ai­sé­ment ac­ces­sibles à l’équi­page.

Fig. 14 : In­di­ca­tions mo­teur dans le Mi­rage 2000 pour DCS : à gauche, ré­gime à 100 %, dé­bit de 76 kg/min ; à droite, post­com­bus­tion ac­ti­vée (voyant PC al­lu­mé), la vi­tesse de ro­ta­tion N1 n’a pas chan­gé mais le dé­bit grimpe à 270 kg/min.

Fig. 13 : Les ap­pa­reils mi­li­taires – ici le A-10C pour DCS – conservent les ins­tru­ments ana­lo­giques : tem­pé­ra­ture (vert), ré­gime (rouge), pres­sion d’huile (jaune), vi­tesse de la souf­flante/fan (bleu) et dé­bit (ambre).

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