Un turboréacteur transsonique est un type de moteur d'avion développé à partir d'un turboréacteur. Comparé à un turboréacteur, sa principale caractéristique est que le compresseur du premier étage est beaucoup plus grand et qu'il sert d'hélice (ventilateur) pour refouler une partie de l'air aspiré à travers la périphérie du réacteur. Le moteur vole généralement à une vitesse transsonique, et le turboréacteur est particulièrement adapté à une vitesse de vol comprise entre 400 et 1 000 kilomètres. C'est pourquoi la plupart des moteurs d'avion utilisent désormais des turboréacteurs comme source d'énergie.

Avantages : grande poussée, efficacité de propulsion élevée, faible bruit, faible consommation de carburant et longue portée de l'avion.

Inconvénients : Le diamètre du ventilateur est grand et la zone au vent est grande, donc la résistance est grande, la structure du moteur est compliquée et la conception est difficile.

Comparaison de trois moteurs

Il existe principalement trois types différents de moteurs à réaction : les turboréacteurs, les turbopropulseurs et les turbofans. Veuillez vérifier la différence ci-dessous :

La vitesse d'échappement du turbopropulseur est trop faible, la poussée est limitée et l'augmentation de la vitesse de vol de l'avion est entravée. Il est donc nécessaire d'améliorer le rendement du turboréacteur. Le rendement du moteur comprend le rendement thermique et le rendement propulsif (rapport entre la vitesse d'échappement du moteur et la vitesse de vol). En augmentant la température des gaz en amont de la turbine et le rapport de suralimentation (vitesse) du compresseur haute pression, le rendement thermique peut être amélioré. En effet, un gaz à haute température et à haute densité contient davantage d'énergie. Cependant, à vitesse de vol égale, augmenter la température en amont de la turbine implique une augmentation de la vitesse des aubes de la turbine et du compresseur sur le même arbre, ce qui augmente naturellement la vitesse d'échappement. Un gaz à débit rapide perd beaucoup d'énergie cinétique lors de sa sortie.

La vitesse d'échappement d'un turboréacteur standard dépasse généralement la vitesse du son, et l'avion vole la plupart du temps à une vitesse subsonique. Par conséquent, une augmentation unilatérale de la puissance thermique, c'est-à-dire une augmentation de la température en amont de la turbine, entraînera une baisse du rendement propulsif. Pour améliorer le rendement global du moteur, il est nécessaire de résoudre la contradiction entre rendement thermique et rendement propulsif. L'avantage du turboréacteur transsonique réside dans le fait qu'il augmente la température en amont de la turbine sans augmenter la vitesse d'échappement (en augmentant le flux d'échappement à basse vitesse et en réduisant la vitesse d'échappement moyenne).

La structure du turboréacteur à double flux est basée sur l'ajout d'un ou deux étages de turbines basse pression (à basse vitesse) derrière le turboréacteur. Ces turbines entraînent un certain nombre de soufflantes et consomment une partie de l'énergie cinétique des gaz d'échappement du turboréacteur (moteur principal), réduisant ainsi la vitesse d'échappement des gaz. Une partie du flux d'air aspiré par la soufflante est envoyée vers le compresseur (appelé « canal interne ») comme dans un turboréacteur classique, tandis que l'autre partie est directement évacuée par la périphérie du carter du turboréacteur (« canal externe »). Ainsi, l'énergie des gaz du turboréacteur est répartie entre les deux flux d'échappement générés respectivement par la soufflante et la chambre de combustion. Afin d'améliorer le rendement thermique et d'augmenter la température devant la turbine, il est possible d'augmenter l'énergie des gaz via la soufflante basse pression entraînée par la turbine vers le flux d'air du conduit externe grâce à une structure de turbine adaptée et d'augmenter le diamètre de la soufflante, évitant ainsi une augmentation importante de la vitesse d'échappement. De cette façon, le rendement thermique et le rendement de propulsion sont équilibrés, et le rendement du moteur est considérablement amélioré. Un rendement élevé se traduit par une faible consommation de carburant et une autonomie accrue. Cependant, le grand diamètre de la soufflante augmente la surface exposée au vent du moteur ; un turboréacteur avec un taux de dilution supérieur à 0,3 n'est donc pas adapté au vol de croisière supersonique. Bien que le turboréacteur réduise la vitesse d'échappement, il ne réduit pas la poussée, car le débit d'échappement (extrinsèque) est augmenté par la réduction de la vitesse d'échappement. Du point de vue du taux de dilution, le turboréacteur est un compromis entre le turboréacteur et le turbopropulseur.

Modèle de moteur chinois WS-15

Le turboréacteur chinois WS-15 est-il bon ou non ?

En ce qui concerne le développement des moteurs aéronautiques, le plus grand écart entre la Chine et les États-Unis réside dans le modèle de recherche et développement.

En Chine, le développement des moteurs d'avion commence par l'avion, puis par le moteur. Ce dernier commence généralement après la définition du modèle d'avion ; aux États-Unis, le moteur vient en premier, puis l'avion. Dès le développement de l'avion, le choix des moteurs est déjà possible.

On peut dire que le modèle de développement des États-Unis est conforme aux règles de développement des moteurs aéronautiques. En effet, la complexité technique du développement des moteurs aéronautiques est bien supérieure à celle des avions, et la durée de développement est bien plus longue.

Les conséquences des deux modèles de R&D sont très différentes. La Chine perd souvent ses moteurs suite à l'arrêt de la production de certains modèles d'avions, et finit par disparaître. En revanche, le modèle américain est bien meilleur. Même si un ou deux modèles d'avions sont démantelés, les États-Unis ne peuvent cesser d'investir dans la recherche et le développement de moteurs. Avec le temps, ils deviendront naturellement une puissance en matière de moteurs.



Comme vous le savez tous, le WS-15, également appelé « Emei », est le moteur standard du chasseur furtif chinois J-20. La première information publique publiée par les médias officiels remonte à 2017, révélant que le J-20 chinois était équipé de moteurs nationaux. Selon certaines informations, le turboréacteur 15 serait très avancé et puissant, et le meilleur au monde. Actuellement, le moteur le plus puissant au monde est le F135 développé par les États-Unis. Sa poussée maximale est de 18 tonnes, tout comme celle du moteur WS-15. Le moteur « Emei » de cinquième génération mentionné ici devrait être de quatrième génération, c'est-à-dire qu'il appartient à la quatrième génération, avec les moteurs F119 et F135 développés par les États-Unis ; tandis que les précédents F110 américain, AL-31 russe et WS-10 chinois appartiennent à la troisième génération.

chasseur J-20

En réalité, l'industrie aéronautique chinoise a connu un développement de 60 ans. Durant ces 60 années, la Chine a réalisé d'importantes avancées. La conception aérodynamique des avions de combat, des systèmes électroniques, des systèmes d'armes et des systèmes radar, entre autres, est relativement proche, voire supérieure, au niveau mondial. Récemment, la Chine a également brisé le blocus occidental dans le domaine des moteurs et a réalisé d'importantes avancées.

Ce classique révolutionnaire est le moteur hautes performances WS10 et WS15. Le WS15 est le moteur le plus performant du marché chinois. Son ajout au chasseur J-20 lui confère une puissance exceptionnelle, comparable à celle du F-22 américain.

Moteur russe AL-31F

Le rapport poussée/poids du WS15 est de 10. Celui du F22 américain est de 11,7. En termes de rapport poussée/poids, les États-Unis ne sont supérieurs que de 1,7. En termes de poussée, la poussée du moteur WS15 peut atteindre 16 tonnes, contre seulement 15,5 tonnes pour les États-Unis, ce qui les place au-dessus des États-Unis, voire de la Russie.

Moteur de la série WS-10

Il s'agit d'une étape importante pour l'industrie aéronautique chinoise. Les moteurs aéronautiques se caractérisent par une recherche et un développement complexes, des cycles de recherche et développement longs et de solides réserves techniques, ce qui en fait les piliers de l'industrie moderne. De plus, relativement peu de pays au monde maîtrisent la technologie des moteurs aéronautiques. Les pays actuellement capables de développer des moteurs hautes performances sont les États-Unis, la Russie, la France et le Royaume-Uni. Bien que la Chine puisse également développer elle-même des moteurs hautes performances, elle n'en est qu'à ses débuts et se trouve temporairement loin des États-Unis et de la Russie.

Données techniques du moteur WS-15
Poussée maximale de postcombustion : 16 186,5-18 137,3 daN
Poussée intermédiaire : 10522daN
Consommation de carburant de postcombustion : 1,98 kg/daN/h
Consommation de carburant intermédiaire : 0,67 kg/daN/h
Rapport poussée/poids : 9,7-10,87
Débit d'air : 138 kg/s
Taux de dérivation : 0,25
Rapport de suralimentation total : 30,5
Température d'entrée de la turbine : 1850K
Diamètre maximal : 1,02 m

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