Moteur à nacelle

Un moteur en nacelle est un moteur à réaction qui a été construit et intégré dans sa nacelle . Cela peut être fait dans une installation de montage en nacelle dans le cadre d'un processus d'assemblage d'aéronefs. La nacelle contient le moteur, les supports de moteur et les pièces nécessaires au fonctionnement du moteur dans l'aéronef, connu sous le nom d'EBU (Engine Build Up). La nacelle se compose d'une entrée, d'une tuyère d'échappement et d'un capot qui s'ouvre pour accéder aux accessoires du moteur et aux tubes externes. La tuyère d'échappement peut inclure un inverseur de poussée . Le moteur en nacelle est un groupe motopropulseur complet, ou système de propulsion, et est généralement fixé sous l'aile sur les gros avions comme les avions de ligne commerciaux ou à l'arrière du fuselage sur les avions plus petits comme les jets d'affaires .

Les composants EBU relient les systèmes moteurs aux systèmes de l'avion. La construction du moteur comprend l'installation d'un démarreur moteur, de pompes hydrauliques, de générateurs électriques et de câbles d'incendie ainsi que des composants qui relient le moteur à l'avion. Ils comprennent les éléments suivants

• faisceaux électriques pour le contrôle, par exemple une demande de poussée depuis le poste de pilotage nécessite un chemin électrique vers la commande électronique du moteur.
• câbles électriques pour l'alimentation, l'électricité générée sur le moteur doit être connectée au système électrique de l'avion.
• Les flexibles hydrauliques, le fluide hydraulique du système hydraulique de l'avion doit être acheminé vers les pompes montées sur le moteur, puis renvoyé sous haute pression vers l'avion. Le fluide haute pression est renvoyé vers la nacelle pour actionner un inverseur de poussée.
• tube de carburant, le carburant doit passer des réservoirs de l'avion à la pompe à carburant du moteur.
• tubes à air, l'air haute pression provenant du moteur est fourni au système de contrôle environnemental de l'avion et pour l'antigivrage de l'avion.

Une nacelle est un revêtement profilé pour un moteur à réaction qui intègre l'entrée d'air et la sortie d'échappement du moteur. L'entrée est reliée à une bride de montage à l'avant du carter de soufflante du moteur. La tuyère d'échappement, qui peut intégrer un inverseur de poussée, est reliée à une bride de montage à l'arrière du carter d'échappement du moteur. Un capotage, profilé entre l'entrée et l'échappement, complète la nacelle. Il est doté de portes ouvrantes qui permettent l'accès pour l'entretien régulier comme l'ajout d'huile ainsi que le remplacement imprévu des accessoires du moteur et des tubes externes.

Les performances du moteur dépendent de la conception de la nacelle. La forme de la lèvre de l'entrée, la surface interne minimale et le profil interne sont établis avec différents flux d'air du moteur en croisière pour maintenir les pertes de pression acceptables, et différents angles de flux d'air incident comme dans les vents transversaux et pendant la rotation au décollage pour maintenir les variations de pression sur la face du ventilateur acceptables. Les pertes de pression, et donc le rapport de pression global, affectent les performances du moteur ou la consommation de carburant pour chaque livre de poussée. Les variations de pression affectent l' opérabilité du moteur ou la probabilité de surpression. Les pertes de pression dans la tuyère d'échappement affectent également les performances du moteur en augmentant la consommation de carburant.

La nacelle forme le chemin d'écoulement extérieur le long du moteur pour garantir que les accessoires fonctionnent dans leurs limites de température et que les flux d'extincteurs sont efficaces.

Le fait de placer les moteurs sur l'aile permet de soulager la flexion de l'aile en vol. Plus les moteurs sont éloignés du fuselage , plus la flexion de l'aile est importante. Par conséquent, les moteurs montés près du fuselage (dans l'emplanture de l'aile) n'offrent que peu de soulagement. Presque tous les gros avions à réaction modernes utilisent des moteurs dans des nacelles situées à une distance significative de l'emplanture de l'aile pour soulager considérablement la flexion de l'aile. Les nacelles sont placées devant l'aile pour éviter le flottement de l'aile, ce qui permet d'obtenir une structure d'aile beaucoup plus légère.

Un des premiers exemples de montage sur fuselage, le Junkers Ju 287 , avait deux de ses quatre moteurs montés sur le fuselage avant. La même position était utilisée pour deux des trois moteurs du Martin XB-51 .

Les petits avions à réaction comme le Cessna Citation ne sont généralement pas adaptés aux moteurs en nacelle sous l'aile, car cela placerait les moteurs trop près du sol. C'est également le cas des avions conçus pour opérer sur des pistes en herbe ou en gravier non aménagées . Dans ces cas, il est plutôt courant de monter deux (ou parfois quatre) moteurs en nacelle à l'arrière du fuselage , où ils sont moins susceptibles d'être endommagés par l'ingestion d'objets étrangers provenant du sol.

Cet emplacement de montage ne permet pas de soulager la flexion des ailes mais, après une panne de moteur, il offre beaucoup moins de lacet en raison de la poussée asymétrique que les moteurs montés sur les ailes. Pour faire face au flux d'air local, la plupart des moteurs à l'arrière d'un fuselage sont installés légèrement en piqué. Le flux d'air local à la queue de l'avion est généralement descendant par rapport à l'axe central du fuselage de l'avion .

Des exemples inhabituels de placement de moteurs sont le VFW-614 et le Hondajet qui montent les moteurs au-dessus de l'aile.

L' Antonov An-72 et le Boeing YC-14 placent également leurs moteurs au-dessus des ailes, mais dans une configuration STOL (High-Sustainability ), où les gaz d'échappement des moteurs passent au-dessus de la surface supérieure des volets gonflés . Cette disposition utilise l' effet Coandă pour donner une vitesse de vol minimale plus basse et diminuer la longueur de piste nécessaire au décollage et à l'atterrissage.

Une autre solution inhabituelle consiste à monter le moteur dans une nacelle au-dessus du fuselage. Le Heinkel He 162 , le Virgin Atlantic GlobalFlyer et le Cirrus Vision SF50 en sont trois exemples. En général, l'idée est de monter le moteur là où il recevra un bon flux d'air, à distance du sol pour éviter d'endommager les corps étrangers et à ne pas occuper l'espace du fuselage.

Certains chasseurs à réaction utilisent des moteurs en nacelle, généralement montés sous et directement sur l'aile. Un exemple était le Messerschmitt Me 262 , dont les nacelles étaient montées directement sous les ailes, sans pylônes. L' avion d'attaque au sol A-10 Thunderbolt II utilise des turboréacteurs en nacelle montés sur le fuselage. Le Heinkel He 162 avait un seul réacteur BMW 003 E dans une nacelle montée au-dessus du fuselage.

Les conceptions furtives n'utilisent pas de moteurs en nacelle. Au lieu de cela, les moteurs sont contenus dans le fuselage pour minimiser la section transversale radar .

De nombreux avions de transport militaires , bombardiers et ravitailleurs utilisent des moteurs en nacelle.