Turbopropulseur

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 Ne doit pas être confondu avec Turboréacteur.
Article général Pour des articles plus généraux, voir Propulsion des aéronefs et Moteur à réaction.

Un turbopropulseur est un système de propulsion dont l'énergie est fournie par une turbine à gaz et dont la poussée principale est obtenue par la rotation d'une hélice multi-pales[1].

L'EuroProp International TP400-D6, turbopropulseur destiné à l'Airbus A400M.

Étymologie[modifier | modifier le code]

Le terme français « turbopropulseur » est composé de turbo (désignant la turbine à gaz) et du mot propulseur, ce qui décrit bien ce mot de propulsion[1].

Utilisation[modifier | modifier le code]

Le turbopropulseur est particulièrement adapté aux avions dont la vitesse de croisière est comprise entre 300 et 800 km/h[a]. Au-delà, la baisse du rendement aérodynamique de l'hélice, lié à l'écoulement transsonique ou supersonique en bout de pale, conduit à préférer le turboréacteur.

Principe[modifier | modifier le code]

Principe de fonctionnement d'un turbopropulseur.
Passage de l'air dans un turbopropulseur en fonctionnent.

Le turbopropulseur est une turbomachine dont le fonctionnement est proche de celui d'un turboréacteur bien que leur conception poursuive un objectif diamétralement opposé :

  • un turboréacteur doit produire le maximum de poussée en éjectant le maximum de gaz à la vitesse la plus élevée possible, par la tuyère ;
  • un turbopropulseur doit mettre en rotation une hélice tout en perdant le minimum d’énergie dans les gaz d'échappement afin de produire le déplacement d'un gros volume d'air le plus efficacement possible. Il est donc très similaire au fonctionnement du turbomoteur équipant les hélicoptères[2], avec les mêmes contraintes de vitesse maximum en bout de pale[b].

Par sa conception, le turbopropulseur obtient le maximum d'énergie possible pour faire tourner l'arbre de l’hélice, les gaz d'échappement ayant une température relativement faible et une vitesse d'éjection très réduite. Cette rotation de l'arbre moteur est renvoyée vers l'hélice au travers d'un réducteur mécanique. La poussée résiduelle d'échappement des gaz est faible (moins de 10 %), la majeure partie de la poussée étant produite par l'hélice avec un bien meilleur rendement qu'un réacteur classique, mais avec l'inconvénient de ne pas pouvoir approcher les vitesses supersoniques, du fait du risque de dépasser la vitesse limite en bout de pale d’hélice[b].

Calcul de la puissance[modifier | modifier le code]

Un turbopropulseur fournit une puissance pour faire tourner l’hélice, tandis que le turboréacteur fournit une poussée.

L'hélice étant en rotation, on connaît son régime (en tours par minute par exemple), et son couple ce qui permet d'en déduire la puissance fournit d'après la formule :

Avec :

  •  : la puissance (en W).
  •  : le couple (en N·m),
  •  : la vitesse de rotation (en rad/s),

Si l'on souhaite obtenir la puissance en chevaux (ch), on utilisera le régime de rotation en tr/min, et le couple en mètre-kilogramme (m · kg), ainsi qu'une constante :

Entreprises fabriquant des turbopropulseurs[modifier | modifier le code]

Le General Electric T31, premier turbopropulseur testé sur banc d'essai.

General Electric, Ivtchenko-Progress ZMKB, Pratt & Whitney, Rolls-Royce ou Safran Helicopter Engines sont des entreprises fabriquant des turbopropulseurs.

Avions équipés[modifier | modifier le code]

De nombreux aéronefs utilisent ce mode de propulsion, plus économe en carburant qu'un turboréacteur pour les vitesses de croisière moyennes.

On le trouve, entre autres, sur de gros aéronefs comme sur le bombardier Tu-95 Bear[3], l'avion moyen courrier ATR 72 ou l'avion de transport militaire A400M[4]. D'autres aéronefs plus légers comme l'avion de transport Cessna 208 Caravan ou l'avion d'entrainement militaire Pilatus PC-21 possèdent un turbopropulseur, leur permettant d'atteindre aisément des vitesses de l'ordre de 300 km/h pour le Cessna et 685 km/h pour le Pilatus[5].

Plusieurs entreprise aéronautiques produisent des avions à turbopropulseur, notamment Antonov, ATR[6], Canadair, CASA, Beechcraft[7], Embraer , Pilatus[7], Socata[7] et Viking Air[7].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Voir par exemple le Tupolev Tu 95-MS aux turbopropulseurs de 15 000 ch à hélices contra-rotatives de 6,2 m de diamètre, dont la vitesse maximale est de 830 km/h
  2. a et b Ne pas dépasser la vitesse du son en bout de pale au risque de faire beaucoup de bruit voire de la détruire.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Définitions lexicographiques et étymologiques de « turbopropulseur » du Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales
  2. Les turbomachines - Les turbopropulseurs, surlavionnaire.fr, consulté le 13 mai 2017
  3. Tupolev Tu-95 ‘Bear’, avionslegendaires.net.
  4. [PDF]Voir page 8 - 5. Engines, sur easa.europa.eu, consulté le 13 mai 2017
  5. [PDF]Voir page 2 : Performance, sur pilatus-aircraft.com, consulté le 13 mai 2017
  6. ATR 72 - Aviation Commerciale, sur artheauaviation.com, consulté le 13 mai 2017
  7. a, b, c et d (en) Ten Top Private Turboprop Aircraft Companies Ranked in May 2014 by bestofluxury.com, 18 mai 2014, benzinga.com

Annexes[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]