s’enflamme spontanément dès que le carburant y est injecté. Cette chambre porte dans son enveloppe extérieure un brûleur dans lequel débouche un injecteur ainsi qu’une bougie d’allumage électrique, indispensable pour assurer la première mise en route. L’air est dirigé par des déflecteurs et, en circulant autour de la chambre de combustion, il refroidit les parois, la température ne devant pas excéder 800 °C.
L’échappement comporte un excès d’air important et, le débit étant continu sous faible pression, il est inutile de monter un silencieux.
Les turbines sont du type à écoulement axial. La turbine de puissance, dont le ré-
gime est très élevé, est allégée au maximum pour diminuer l’inertie de l’ensemble rotatif du générateur, et la turbine de travail, qui tourne relativement moins vite, présente un diamètre supérieur à celui de la première, ce qui lui permet de régulariser l’écoulement du flux gazeux. Le profil des ailettes accuse une certaine courbure par rapport à leur plan oblique à l’axe, et, pour accroître le rendement, on monte à l’entrée un distributeur composé d’une série d’ailettes disposées circulairement en oblique et fixées au carter de manière à infléchir le courant gazeux axial. Ces ailettes doivent résister à des contraintes mécaniques et surtout thermiques qui sont fonction directe du régime et varient constamment tout en pouvant atteindre des valeurs très élevées. On les constitue avec des alliages à base de chrome, de manganèse, de nickel et de molybdène.
Les progrès consistent à rechercher des matériaux plus réfractaires (métal poreux recouvert superficiellement d’un revêtement céramique) et meilleurs conducteurs de la chaleur. Les paliers sont montés sur roulements à billes et soigneusement équilibrés en raison des vitesses de régime élevées qu’ils subissent. Ils sont graissés sous pression à l’huile semi-fluide contenant un produit antiémulsion.
Les organes annexes
Ils assurent la mise en route à froid, l’alimentation en carburant, le réchauffement de l’air aspiré et le freinage au moteur.
Le démarreur joue un double rôle : en première phase, il amène le générateur à son régime de ralenti — environ 3 500 tr/
mn —, à partir duquel l’allumage se produit par la bougie et l’injection du carburant s’amorce ; en seconde phase, il doit
assurer une montée en régime — jusqu’à 10 000 tr/mn — aussi rapide que possible afin que la combustion produise son plein effet. L’alimentation en carburant s’effectue à partir d’une pompe dont le débit croît proportionnellement au carré de la vitesse de régime du générateur, dont elle est solidaire par un train d’engrenages. Ce débit est réglé par une aiguille mobile, placée dans la tubulure d’admission en carburant et commandée par l’accélérateur. Au repos de la pédale, le générateur tombe à son régime de ralenti, les circuits de démarrage et d’allumage sont coupés, et la turbine de travail n’entraîne plus le véhicule.
Le rendement d’un turbomoteur dépendant directement de la température de l’air aspiré par le compresseur, on utilise la chaleur des gaz brûlés pour l’élever. Ces gaz ainsi refroidis sont ensuite, plus facilement expulsés dans l’atmosphère. L’appareil appelé échangeur ou récupérateur de chaleur se présente sous deux formes : fixe ou tournante. Dans la première forme, l’air parcourt un faisceau de tubes qui baignent dans un courant de gaz chauds dirigé transversalement ; l’échange de calories s’effectuant comme dans un radiateur de moteur. Dans la seconde forme, un disque façonné en nid d’abeilles pour offrir une grande surface thermique et tournant au ralenti (de 20 ou 30 tr/mn), est traversé pour les deux tiers de sa surface par l’air et pour un tiers par les gaz chauds.
Normalement, un moteur de turbine ne peut fonctionner comme frein, sauf s’il est possible d’inverser la direction du flux gazeux sur la turbine de travail. On y parvient en montant une série d’aubes à incidence variable commandées par la position de l’accélérateur et par un système hydraulique, à pression d’huile, dont le piston agit sur une couronne dentée provoquant la rotation des aubes autour de leur axe. On détermine ainsi, automatiquement, l’angle d’inclinaison donnant l’une des trois positions de pleine puissance, de rendement maximal ou de frein moteur.
J. B.
Installation mixte vapeur-gaz
Beaucoup d’énergie est perdue dans les gaz d’échappement d’une turbine à gaz à cycle ouvert, et une partie des calories est récupérable à l’intérieur
d’un échangeur servant à réchauffer le gaz comprimé (généralement de l’air) avant qu’il soit envoyé dans la chambre de combustion. Mais on peut réaliser cette récupération dans une installation mixte vapeur-gaz destinée uniquement à la production d’énergie électrique ; l’ensemble constitue une combinaison de turbine à gaz avec une centrale à vapeur. Deux solutions sont possibles, suivant que la chaudière est disposée à l’aval ou bien à l’amont de la turbine à gaz (fig. 8). Quand la chaudière est placée à l’aval de la turbine à gaz, la chaudière est alors un récupérateur de calories, et l’on utilise les calories des gaz d’échappement pour produire de la vapeur. On peut même prévoir une resurchauffe et des soutirages. Quand la chaudière est placée à l’amont de la turbine à gaz, on dispose effectivement d’une chaudière (avec apport de calories extérieures) et non plus d’un simple échangeur.
Parmi les installations combinées
vapeur-gaz figure celle de la centrale EDF de Vitry-sur-Seine, dans la région parisienne. Cette centrale comprend quatre unités de 250 MW à vapeur, la puissance de chacune des deux dernières pouvant, toutefois, être portée à 325 MW par addition d’une turbine à gaz à l’amont de l’installation à vapeur existante. On peut ainsi obtenir une surpuissance de pointe avec un coût spécifique d’installation très réduit.
P. L. et J. L.
F Pompe / Propulsion par réaction.
G. Cahen et P. Treille, Précis d’énergie nucléaire (Dunod, 1957 ; nouv. éd., 1963). /
L. Vivier, Turbines à vapeur et à gaz (A. Michel, 1965) ; Turbines hydrauliques et leur régulation (A. Michel, 1966). / P. Lefort, les Turbomachines (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1969).
turboréacteur
F PROPULSION PAR RÉACTION.
turbulence
Caractéristique du mouvement irrégulier d’un fluide s’écoulant le long d’un solide.
Introduction
La mécanique des fluides aura fait un grand pas en avant lorsqu’elle pourra proposer une théorie précise sur la structure de l’écoulement turbulent.
Cet écoulement capricieux, nous l’observons par exemple à la surface libre d’un fleuve : dans le courant principal, les tourbillons, lorsqu’ils avoisinent les berges, créent des courants de retour et les objets flottants ont des mouvements incohérents. Le régime turbulent est le régime d’écoulement le plus fré-
quent, mais il y a lieu de le distinguer du régime laminaire, apparaissant aux faibles vitesses. Dans l’écoulement laminaire, les couches fluides glissent les unes sur les autres sans échange de matière entre ces couches, tandis que, dans l’écoulement turbulent, les lignes de courant sont irrégulières et chaotiques, entraînant un brassage intense du fluide. La transition entre ces deux régimes d’écoulement, étu-diée dès 1883 par Osborne Reynolds (1842-1912), peut être visualisée simplement : en ouvrant progressivement un robinet d’eau, il est facile de constater que le jet d’eau, initialement lisse downloadModeText.vue.download 606 sur 631