GROUPE PROPULSEUR ATA 70 – 80. Partie 5
Avant de nous intéresser aux réacteurs on va parler des autres parties primordiales de la propulsion et ce petit rappel.
Concorde est équipé de quatre propulseurs groupés par paire dans deux nacelles sous la voilure, des réacteurs ROLLS-ROYCE/SNECMA type Olympus 593-610 développant une poussée brute de 14.700 kg à sec, et 17.400 avec la réchauffe.
Ce réacteur est un moteur subsonique classique; qui a besoin de la régulation de l'entrée d'air dont nous avons parlé dans la partie 4 et qui a pour but d'assurer que la vitesse de l'air qui arrive au réacteur ne dépasse pas Mach 0,5. La propulsion de l'avion permet à Concorde d'atteindre une vitesse de Mach 2,02.
Les parties principales du propulseur se compose de:
- La nacelle.
- Le turboréacteur (dont on parlera plus tard)
- La réchauffe.
- La tuyère primaire.
- La tuyère secondaire.
- L’inverseur de poussée.
La nacelle :
Les deux parties qui attirent tous les regards en passant sous le fuselage du SA sont les deux nacelles.
Ci-dessous on peut voir la différence de la partie arrière de la nacelle entre le prototype et SA.
Prototype SA et la serie
Chaque nacelle contient deux réacteurs, elle est divisée en deux parties structuralement indépendantes qui contiennent :
- les entrées d'air
- les compartiments moteurs,
- la réchauffe
- l'extension vers l'arrière qui contient (que nous développerons dans notre prochain article).
- la tuyère primaire
- la tuyère secondaire et
- l’inverseur de poussée.
Les propulseurs sont regroupés dans les deux nacelles situées sous les ailes à droite et à gauche et abritent chacune deux réacteurs.
La nacelle est divisée en trois secteurs,
- l’entrée d’air et les conduits amenant l’air au propulseur,
- le réacteur qui se termine par la partie réchauffe,
- les tuyères primaires et secondaires et les inverseurs de poussée.
Entrées d'air:
Dans la partie avant de la nacelle se situe l’entrée d’air variable dont nous avons parlé dans notre article precedemment.
Compartiments moteurs :
Les caractéristiques les plus importantes concernant la construction des compartiments moteurs résultent des températures et des pressions élevées de fonctionnement à l'intérieur du compartiment et de la protection nécessaire contre les incendies possibles.
- On a donné une accessibilité maximale aux accessoires moteurs et aux tuyères.
- Les deux compartiments sont limités par la cloison centrale et la structure du logement des tuyères, ainsi que par la porte d'accès principale.
Deux portes largement dimensionnées s'ouvrent partiellement ou entièrement, et permettent l'accès autour du réacteur. Pour les opérations de maintenance, des portes de visites sont aménagées; en particulier, pour les pleins d'huile et les prises de parc pneumatiques.
La partie centrale est équipée de deux trappes qui donnant accès aux attaches et aux différents éléments du reacteur ainsi qu’a leur changement périodique ou leur dépannage.
Ici on peut voir l’accessibilité aux deux reacteurs par l’ouverture des deux portes d’accès sous la partie inferieure de la nacelle droite et sous la nacelle gauche.
- Les portes principales avant sont en alliage léger et leurs articulations et ferrures sont en titane.
- Les portes principales arrière sont en titane.
- La cloison centrale est en nid d'abeille soudé d'Inconel: en plus de ses fonctions structurales, elle sert de pare-feu entre les deux compartiments moteurs. La cloison centrale est divisée en deux panneaux de longueurs égales pour éviter qu'elle ne limite la flexion de la voilure dans le sens des cordes.
- La structure de la tuyère arrière porte les paupières de l'inverseur de poussée et la tuyère secondaire. Elle est soumise à des températures et des pressions élevées, elle est construite en alliage de Nickel et en Nid d’abeille inoxydable pour les panneaux.
Le compartiment moteur est suspendu à la voilure pour diminuer les interactions avec la flexion des ailes.
La fixation des réacteurs est indépendante de celle du compartiment et comprend une timonerie articulée en titane montée directement sur l'intrados de la voilure. Elle est conçue pour maintenir l'alignement avec l'entrée d'air lors de la flexion de l'aile. L'intrados de voilure en alliage léger est protégé contre la chaleur dans le compartiment moteur. Cette protection est réalisée avec de la laine de silice, couverte côté intrados voilure par une enveloppe de verre résine et côté moteur par une tôle d'acier inoxydable.
Maintenant nous allons tenter de décrire théoriquement comment ça marche sachant que sur le SA nos nacelles réacteur sont vides.
On peut voir ici sur les photos l’emplacement du propulseur et les deux sorties d’air de refroidissement des deux échangeurs thermiques (primaire et secondaire) pour le circuit de conditionnement d’air. L’air prélevé dans l’entrée d’air, passe au travers du volet d’air secondaire. Lorsque les trains sont sortis (basse vitesse), la circulation d’air de refroidissement est améliorée par l’ouverture d’une vanne alimentant des échangeurs créant une dépression à la sortie des échangeurs thermiques.
Réchauffe
Étant donné que les exigences de base en matière de conception du moteur ont déterminé qu'une tuyère primaire variable doit être installée, et un système de postcombustion (nommé réchauffe pour Concorde) peut être fourni avec très peu de pénalité de poids.
Le but du système de réchauffage est de fournir une poussée supplémentaire afin d'atteindre la poussée totale requise (poussée du moteur à sec plus poussée de réchauffage).
La réchauffe permet d'augmenter la poussée de l'ensemble propulseur.
Pour chaque réacteur, cette augmentation est d'environ :
- 18% au décollage et
- 14% en accélération transsonique.
Ce qui procure avec les quatre propulseurs une poussée supplémentaire presque équivalente à un cinquième réacteur ; ceci avec une faible pénalisation de la masse avion.
La réchauffe est utilisée :
- Au décollage pour diminuer la distance de roulage
- En accélération transsonique entre M = 0,9 et 1,7 pour permettre à Concorde d'atteindre rapidement l'altitude de croisière.
- En montée avec un moteur en panne,
- En approche avec deux moteurs en panne.
Comment ça marche :
Le système de réchauffe est très simple dans sa définition technologique.
Il comprend essentiellement une rampe d'injection, un régulateur carburant et un amplificateur qui commande et contrôle le régulateur.
Le système d'injection est fixé sur le cône arrière du réacteur, il comprend :
- un déflecteur appelé "enclume"
- un stabilisateur de flammes et
- une préchambre dans laquelle est fixée une bougie d'allumage.
La rampe d'injection forme un anneau avec des orifices destinés à injecter le carburant à contrecourant dans le canal d'éjection. Le carburant est projeté sur l'enclume, se mélange aux gaz d'échappements et brûle dans le sillage du stabilisateur.
Dans les limites du système de réchauffe lui-même, la quantité de carburant pouvant être brûlée dans la tuyère dépend du fonctionnement du moteur à sec.
Le carburant est acheminé depuis la pompe à carburant du premier étage vers un contrôleur de carburant réchauffe qui mesure le carburant entrant dans un système d'injection de réchauffage situé dans le tuyau de jet de réchauffage.
Le contrôle global est effectué par une unité de contrôle électronique de réchauffage (R.E.C.U.) qui comprend des programmes de contrôle et des réseaux de limitation.
La réchauffe se termine par le canal de réchauffe qui conduit le flux d’air vers les tuyères dont nous parlerons dans notre prochain article.
Le système de réchauffage se divise en trois parties de base :
- Le contrôleur de carburant.
- Le système d'injection.
- La centrale électronique.
L'allumage de la réchauffe est possible quand l'inverseur de commande situé au-dessous des manettes de puissance est sur "REHEAT", et que le régime N1 est supérieur à 81 %.
L'amplificateur active le circuit d'allumage qui comprend un transformateur HE et la bougie d'allumage.
L'amplificateur commande l'extinction de la réchauffe dans les cas suivants:
- régime N1 inférieur à 70 %
- déplacement manettes de puissance, inférieur à 10 % de la course à partir du ralenti.
Dans le cas d'un défaut du système d'allumage, le voyant ambre "CON" situé sur la planche de bord centrale s'allume.
Maintenant ce que nous pouvons voir dans le poste de pilotage.
Les voyants de contrôle de la poussée :
Voyant Ambre « CON » (Configuration)
ALLUME : Indique en l'absence de chute de N2 une perte de poussée réchauffe. Allumé lorsque l'inversion de poussée est utilisée, indique que la position de la tuyère primaire est supérieure à 15.
La mise en marche de la réchauffe s’effectue sur la console centrale juste en arrière des manettes de gaz par quatre palettes.
Ci-dessous les 3 positions des palettes :
En position basse – réchauffe coupée OFF.
En position centre – réchauffe SELECTEE
Un voyant ambre s’allume sur l’indicateur AJ indiquant que la réchauffe est sélectée.
En position haute – réchauffe allumée ON.
Au décollage la séquence de mise en marche des réchauffes commence à partir de la position sélectée par la mise en position haute des palettes centrales 2 et 3 qui activent les réchauffes des réacteurs 2 et 3.
Suit l’enclenchement des palettes 1 et 4 qui activent les réchauffes des réacteurs 1 et 4 pour avoir la poussée maximale.
Quand les quatre palettes sont activées, comme le montre cette photo l’équivalent de 360 000 CV commencent à rugir…
Imaginez LA FRUSTRATION du propriétaire d’une 2 CV Citroën…
Maintenant une intéressante découverte : les côtés des palettes sont peintes en rouge pour voir si les palettes sont alignées toutes ensemble ou deux par deux au moment de leur activation.
En commençant cet article n’étant pas des spécialiste, on ne se doutait pas de l’ampleur que cela représenterait pour tenter de l’expliquer simplement « comment ça marche » donc vous devrez être patient car il y aura encore beaucoup de choses à dire.
A suivre…
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