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COMMENT FONCTIONNE UNE TURBINE À GAZ ? • GRANDS PRINCIPES • APPLICATIONS GRANDS

COMMENT FONCTIONNE UNE TURBINE À GAZ ? • GRANDS PRINCIPES • APPLICATIONS GRANDS PRINCIPES Poussée = F  W(VJet -Vvol) Vvol W VJet W Froid Lent Petit Chaud Rapide Gros    Drag         Traînée 3    Gaz Qu’est-ce que la poussée? Qu’est-ce qui propulse un aéronef? Ou… Pas très moral… Pas infini… Premier rappel: Les 2e et 3e lois de Newton F = masse d’air par seconde (W) x changement de vitesse du jet d’air (Vjet - 0) W Vjet F 3e loi - À chaque action, une réaction égale et opposée F = -F 2e loi - Principe de la dynamique F = m a = m v = quantité de mouvement GRANDS PRINCIPES Exemple: Équilibre Deuxième rappel: Mécanique des fluides GRANDS PRINCIPES Tuyère divergente Tuyère convergente Pression Vitesse Pression Vitesse Température Température Évolution du fluide à la sortie Augmentation ou diminution? Qu’est-ce qu’on recherche? W Vjet W Vvol F = W x (Vjet - Vvol ) Une augmentation de la vitesse de l’air à la sortie de la turbine Comment? Entrée En aspirant l’air ambiant GRANDS PRINCIPES En comprimant l’air aspiré Compresseur Tuyère d’éjection En détendant l’air chaud qui acquiert une grande vitesse à la sortie Turbine En provoquant une explosion (combustion) de kérosène avec l’air comprimé Chambre de combustion GRANDS PRINCIPES Le fonctionnement d’une turbine à gaz W Vvol W Vjet vitesse pression température élevée (causée par l’explosion) pression température vitesse Turbine entraîne le compresseur grâce à l’énergie dégagée par l’explosion de l’air 1 Arbre d’entraînement Compresseur aspire et compresse l’air 2 BANG! Alimentation de gaz 3 OBJECTIF ATTEINT ! Le plus grand problème? Il faut donc réduire la vélocité du jet sortant pour: • économie de carburant • réduction du bruit En autant que Vjet > Vvol Entrée d’air froide et lente Poussée = F = W(Vjet - Vvol ) Proportionnel à Vjet Jet chaud et rapide avec énergie cinétique ½ W Vjet 2 GRANDS PRINCIPES Consommation de carburant = Proportionel à V jet 2 Le carburant $$$$ La solution à la consommation de carburant? Turbojet Turbofan GRANDS PRINCIPES Rappelez-vous ! F = W (Vjet – Vvol) On augmente l’entrée d’air ! F = (Vjet – Vvol) W RETOUR AU DÉBUT Turbofan Avion civil APPLICATIONS F = W (Vjet – Vvol) F = W (Vjet – Vvol) $$ $$$ Turbojet Avion militaire APPLICATIONS Turboprop – petit avion à hélice F = W (Vjet – Vvol) F = W (Vjet – Vvol) L’origine de la longueur des pales d’hélicoptère… $ $ $ Application industrielle (génératrice) Turboshaft - hélicoptère Vitesse = 4000 tours/min Couple de 90,000 livre-pieds (voiture ≈ 200) 90,000 Hp 90,000 livres de poussée Peut éjecter une voiture à 160 pieds 15 x pression d’un pneu de voiture 9 pieds de diamètre Quelques chiffres (turbine à gaz – Airbus 340) Turbine et nacelle Poids de 16,000 livres Wair = 2650 lb/s Au décollage, la consommation d’essence est de 9 litres/seconde $$$$ LA TURBINE À GAZ - SYNTHÈSE Que fait quoi? Arbre d’entraînement qui fait tourner le compresseur Compresseur aspire et compresse l’air 2 Turbine entraîne le compresseur grâce à l’énergie dégagée par l’explosion de l’air 1 BANG! Explosion du gaz avec l’air comprimée 3 W Vvol W Vjet Vitesse de l’air Augmentation ou diminution Vitesse du jet Augmentation ou diminution PRÊT POUR LE DÉCOLLAGE? RÉALISATION: JEAN-FRANÇOIS CHEVRIER SOURCE DES IMAGES: ROLLS-ROYCE PLC FORMATRICES: MONIQUE DUGAL, KATLEEN DESLAURIERS ET NADÈGE FIOT TIC DANS L’ENSEIGNEMENT AUX MOYENS ET GRANDS GROUPES FPE7650 PROGRAMME COURT EN PÉDAGOGIE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR AUTOMNE 2004 uploads/Finance/ turbine-a-gaz.pdf