Modélisation thermodynamique d'un moteur à piston avionné - Pratt et Whitney R-2800 double wasp

Thèmes abordés

mécanique, vitesse de rotation, performances, énergie mécanique, énergie thermique, moteur à air chaud, thermodynamique, entropie, calculs par éléments finis, ressorts de tension, ressorts de compression, pignon moteur, transmission par chaine, nomenclature de phase, pièce brute, aviation civile, accident d'avion, moteur à piston avionné, Pratt et Whitney R-2800 double wasp

Résumé du document

Tout commença en 1925, lorsqu'un prénommé Frederick Rentshler racheta une compagnie d'armes appartenant à Francis Pratt et Amos Whitney. C'est à cette époque que l'acheteur reconvertit son nouvel achat en une entreprise pour moteurs d'avion. Il garda les noms de famille des anciens propriétaires, et créa une filiale de motorisation aéronautique du nom de Pratt & Whitney.
C'est en 1930 que le Pratt & Whitney R-2800 double wasp fut dessiné. Le premier de ces moteurs a vu le jour en 1939, on décompte environ 36 différentes versions (avec injection...). Ce moteur a équipé plusieurs grandes terreurs aéronautiques lors de la guerre, comme le Republic P-47 Thunderbolt, le Corsair, le Grumman F6F Hellcat et bien d'autres.

Extraits

[...] Plus l'air sera dense, plus l'alimentation au niveau de la chambre de combustion sera bonne. En négligeant le turbocompresseur, nous constatons une diminution de la puissance totale calculée au niveau du vilebrequin. Dès lors, si le turbocompresseur est présent, la puissance totale ne diminuerait autant, car celui-ci le moteur en y injectant de l'air plus dense que l'air en altitude. Ce graphique interprète le Brake Horse Power en fonction de l'altitude. Le Brake Horse Power définit la puissance en de c'est-à- dire en sortie. [...]

[...] Le FHP est proportionnel à l'IHP qui augmente aussi. FHP = IHP BHP Mais on sait que : BHP = Donc : FHP =IHP* ) Ce graphique nous montre une augmentation de la puissance de propulsion lorsque la température augmente. La puissance de propulsion augmente, car Puissancepropulsion = et le BHP augmente. Ce graphique nous montre une augmentation du MEP lorsque la température augmente. MEP = puis que notre Wcycle augmente et que le stroke et le Scyl sont des constantes le MEP augmente. [...]

[...] Le cycle théorique mettait en évidence une pression qui revenait à la valeur de la pression atmosphérique. Au niveau du cycle réel, ça ne se passe pas de cette façon, car en fin de cycle nous constatons encore une pression plus élevée que la pression initiale (point 1). En aviation, l'altitude joue un grand rôle. Rien qu'à la visualisation des graphiques, nous pouvons constater que les propriétés thermodynamiques changent. L'air est un facteur très important pour le moteur, mais aussi pour l'avion (portance). [...]

[...] Lors du démarrage du moteur, comment le piston peut-il se mouvoir, alors qu'il n'y a pas encore de travail qui est fourni ? C'est le rôle d'un organe moteur très important, nommé le « démarreur ». Celui-ci se trouve sur la face arrière du moteur. Il va permettre de donner la « première impulsion ». Figure 3 Découpe interne du P-47 Thunderbolt Figure 4 - Vue organes mécaniques (P-47 Thunderbolt) Sur la page précédente, nous observions l'intérieur du Republic P-47 Thunderbolt. À l'avant se trouve le moteur en double étoile, sous le moteur se trouve une conduite d'air qui permet de capter l'air extérieur, pour alimenter le carburateur qui lui permettra de faire le mélange air- carburant, et de refroidir les cylindres. [...]

[...] Curtiss C-46 Commando 10. Douglas A-26 Invader 11. Douglas DC - Fairchild C-82 Packet 13. Fairchild C-123 Provider 14. Grumman AF Guardian 15. Grumman F6F Hellcat 16. Grumman F7F Tigercat 17. Grumman F8F Bearcat 18. Howard Lockheed Ventura/B-34 Lexington/PV-1 Ventura/PV-2 Harpoon 20. [...]