Projet Fly Higher : Tutorial II

1. Projet Fly Higher : Tutorial II Des Avions dans le Ciel: Comment fonctionne un moteur à réaction ? Image Source: Rolls Royce Plc. 2013

2. Introduction: • Comment les oiseaux peuvent-ils voler ? Les oiseaux sont capables de voler grâce à une variété d'adaptations très spécialisées. L’énergie nécessaire pour voler provient de leur métabolisme spécifique. En raison de leur corps très léger, les oiseaux sont capables de produire la sustentation et la propulsion nécessaire à l'aide de leurs ailes. Image source http://gimnasio-altair.com/webquest/flight/

3. Introduction: • Comment les oiseaux peuvent-ils voler ? Une petite vidéo pour montrer comment les oiseaux peuvent voler : S'il vous plaît regarder la vidéo 1 How do birds fly? - English video Video source – Youtube Acknowledgement: www.pendulumswingmedia.com

4. Introduction: • La Poussée Comme les oiseaux, pour que les avions restent en l'air, la Poussée et de Sustentation sont nécessaires. D'où proviennent-elles ? Pourquoi ne pouvons nous pas simplement copier les oiseaux ? Image source http://www.kids.ct.gov/kids/cwp/view.asp?q=330926 Et ce qui concerne la Poussée ? Penchons-nous sur le concept de base.

5. Introduction: • La physique derrière la Poussée • Troisième loi de Newton: • Pour chaque action, il existe une réaction égale et opposée • Démonstration: • Gonfler un ballon et lâcher le dans l'espace • Que ce passe t’il ? Source http://www.bloodhoundssc.com/shop/balloon-car-kit Voilà donc ce qui se passe avec un aéronef équipé d'un moteur à réaction !

6. Introduction: • Un Avion en vol Les gaz d'échappement chauds des moteurs d’un avion à réaction produisent une poussée sur l'air qui produit en retour une réaction opposée sur les moteurs. Comme les moteurs sont solidement fixés au fuselage de l'avion, celui-ci se déplace vers l'avant. Qui a eu cette brillante idée ?

7. L’Histoire • Commet a t’elle débuté ? Au XVIIIe siècle – Sir Isaac Newton, un physicien et mathématicien anglais a proposé une théorie sur «l’explosion canalisée vers l'arrière», qui pouvait propulser une machine vers l'avant à grande vitesse. Il avait envisagé une utilisation de sa loi No 3 du mouvement que nous prenons aujourd'hui pour acquis. Newton’s Steam Wagon Source http://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/1-506/Ch2.htm

8. L’Histoire • Le début de l’histoire ? En 1903, lors du premier vol des frères Wright, leur biplan en bois et toile était équipé d'un moteur à essence d’une puissance de 12 chevaux. Leur moteur avait une conception mécanique de base, similaire à un moteur de voiture moderne équipé de quatre cylindres. Image courtesy: http://wright.nasa.gov/airplane/Images/eng2.gif

9. Histoire • Comment cela a t’il commencé ? Leur avion, nommé « KittyHawk », utilisait une hélice pour sa Poussée, et le moteur faisait simplement tourné l'hélice. Au cours des 30 ou 40 années suivantes, l'avion devint métallique, avec des moteurs plus puissants et plus économes en carburant... mais le principe n'a pas changé. Actuellement, les avions légers utilisent encore des hélices... Pouvez-vous suggérer pourquoi?

10. Histoire • Comment cela a t’il commencé ? En 1930, Sir Frank Whittle, un Anglais, dépose le brevet du moteur Turbojet. En avril 1941 (au début de la seconde guerre mondiale), le nouveau moteur était prêt pour les essais en vol. Le premier vol d'un turboréacteur, le Gloster E28/39, a été fait le 15 mai 1941 à Cranwell dans le Lincolnshire, Angleterre. Source: www.frankwhittle.co.uk/content.php?act=viewDoc&docId=15&level=top PAS d’HELICES !! Les gaz d'échappement du moteur propulsaient l'avion

11. Les Fondamentaux • Le fonctionnement d’un moteur Principes de Base : - Aspiration de l’air par le Piston qui descend - Compression de l’air dans le Cylindre par le Piston qui remonte - Combustion par addition et allumage du carburant - Echappement des gaz chauds qui dégagent une forte énergie Et le cycle recommence !

12. Les Fondamentaux • Le fonctionnement d’un moteur Dans le principe de la combustion interne du moteur, la combustion est en réalité, une explosion. Cette énergie explosive est utilisée pour déplacer un ensemble de pistons, et le gaz d'échappement est considéré comme un déchet. Les pistons peuvent faire tourner les roues d'une voiture, les lames d'une pompe...ou l’Hélice d’un avion.

13. Les Fondamentaux • Le fonctionnement d’un moteur Dans le réacteur, les gaz d'échappement ne sont pas simplement des déchets, mais la source de la poussée qui propulse l'avion vers l'avant. S'il vous plaît regarder la vidéo 2 C'est pas sorcier -MOTEURS D'AVION : ça va décoller ! Source YoutubeC'estpas sorcier S'il vous plaît regarder la vidéo 3 Le moteur a reaction explication Source Youtubele moteur a reaction

14. Types de Moteurs • Les différents moteurs utilisés Il existe différents types de moteurs à réaction. L’Airbus A380 : avec 525 passagers, c’est le plus gros avion civil long-courrier dans le monde – Il est équipé de moteurs Turbofan (à Double Flux) , version optimisée qui inclue un ventilateur puissant pour accélérer l'air qui pénètre dans le moteur afin de contribuer à l'orientation, exactement comme le fait une hélice. Turbofan Turbofan

15. Types de Moteurs • Le modèle Double Flux n’est pas le seul Différents aéronefs ont besoin de différents types de moteur... Pouvez-vous deviner ce qu'ils sont et pourquoi ils sont utilisés? Turbo Réacteur http://img.bhs4.com/64/e/64e5d996fcdce95195acd4621cb79fb4f8ec776a_large.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Atlantis_taking_off_on_STS-27.jpg https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ1V5eCFRbPSkLKrz68Ab_AGlud0UDUDQ0vR7dmp_OhHr1Xqu8NDg StatoRéacteur Fusée

16. Types de Moteurs • Le modèle Double Flux n’est pas le seul Different aircraft need different types of engine… Can you guess what these are and why they are used? Piston-propuleur Turbo-propulseur http://www.instablogs.com/wp-content/uploads/2012/07/hb350i_vM1uz_25013.jpg http://air-and-space.com/20050812%20Hawthorne/DSC_3008%20An-2%20N2AN%20cn43798%20left%20front%20landing%20l.jpg

17. Types de Moteurs • Typologie • Le choix du moteur est basée sur : • La poussée utile • La performance • L’efficacité • Le coût • La maintenance • Les avions civils nécessitent un carburant rentable • Les Avions militaires nécessitent des moteurs à haute performance.

18. Types de Moteurs • Turbo-Réacteur Composants du Moteur (Turboréacteur) Le moteur original ‘Whittle’ était un moteur Turboréacteur semblable à cela source: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbojet_operation-axial_flow-en.svg

19. Types de Moteurs • Réacteur à Double Flux Les motorisations Turbosoufflantes sont semblables aux turboréacteurs, mais possèdent également un grand ventilateur afin d’accélérer l'entrée de l'air dans le moteur en ajoutant de la Poussée comme le ferait une hélice interne. source : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Turbofan_operation.png

20. Types de Moteurs • TurboPropulseur Les Turbopropulseurs possèdent des propulseurs extérieurs mais exploitent le moteur à réaction pour se diriger Contrairement aux moteurs Piston-Propulseur, les Turbopropulseurs n’ont pas de pistons Source http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/Turboprop_operation.png

21. Types de Moteurs • Statoréacteurs Les Statoréacteurs n'ont pas de compresseurs, de ventilateurs et de turbines comme les autres moteurs à réaction. Les Statoréacteurs sont la forme la plus simple du moteur à réaction. Mais ils ne peuvent pas produire de poussée à vitesse zéro, donc un avion de ce type a besoin d'autres mécanismes pour entamer son vol. source - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Ramjet_operation.svg/300px-Ramjet_operation.svg.png

22. Types de Moteurs • Moteur de Fusée Contrairement à un moteur d'avion, les moteurs des fusées transportent à la fois du combustible et de l'oxygène pour dynamiser le gaz dans la chambre de combustion avant d’être éjecté par le cône. Qu’en pensez-vous ? source: http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/VirtualAero/BottleRocket/airplane/Images/rockth.gif

23. Résumé sur les Types de Moteurs • Animation TurboRéacteur Résumé S'il vous plaît regarder la vidéo 4 Source Video– Youtube Remerciements : www.rendermedia.co.uk

24. Approfondissements • General Electric : Simulateur de moteurs Lien vers le Simulateur de Moteurs : http://www.geaviation.com/education/engines101/