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Projet Fly Higher : Tutorial IIDes Avions dans le Ciel: Comment fonctionne un moteur à réaction ?

Image Source: Rolls Royce Plc. 2013

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Les oiseaux sont capables de voler grâce à une variété d'adaptations très spécialisées. L’énergie nécessaire pour voler provient de leur métabolisme spécifique. En raison de leur corps très léger, les oiseaux sont capables de produire la sustentation et la propulsion nécessaire à l'aide de leurs ailes.

Introduction:Comment les oiseaux peuvent-ils voler ?

Image source http://gimnasio-altair.com/webquest/flight/

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Une petite vidéo pour montrer comment les oiseaux peuvent voler :

Introduction:Comment les oiseaux peuvent-ils voler ?

S'il vous plaît regarder la vidéo 1 How do birds fly? - English video

Video source – YoutubeAcknowledgement: www.pendulumswingmedia.com

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Comme les oiseaux, pour que les avions restent en l'air, la Poussée et de Sustentation sont nécessaires. D'où proviennent-elles ? Pourquoi ne pouvons nous pas simplement copier les oiseaux ?

Et ce qui concerne la Poussée ? Penchons-nous sur le concept de base.

Introduction:La Poussée

Image source http://www.kids.ct.gov/kids/cwp/view.asp?q=330926

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Troisième loi de Newton:Pour chaque action, il existe

une réaction égale et opposée

Démonstration:Gonfler un ballon et lâcher le dans l'espace - Que ce passe t’il ?

Voilà donc ce qui se passe avec un aéronef équipé d'un moteur à réaction !

Introduction:La physique derrière la Poussée

Source http://www.bloodhoundssc.com/shop/balloon-car-kit

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Les gaz d'échappement chauds des moteurs d’un avion à réaction produisent une poussée sur l'air qui produit en retour une réaction opposée sur les moteurs.Comme les moteurs sont solidement fixés au fuselage de l'avion, celui-ci se déplace vers l'avant.

Qui a eu cette brillante idée ?

Introduction:Un Avion en vol

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Au XVIIIe siècle – Sir Isaac Newton, un physicien et mathématicien anglais a proposé une théorie sur «l’explosion canalisée vers l'arrière», qui pouvait propulser une machine vers l'avant à grande vitesse. Il avait envisagé une utilisation de sa loi No 3 du mouvement que nous prenons aujourd'hui pour acquis.

L’HistoireCommet a t’elle débuté ?

Newton’s Steam Wagon

Source http://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/1-506/Ch2.htm

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En 1903, lors du premier vol des frères Wright, leur biplan en bois et toile était équipé d'un moteur à essence d’une puissance de 12 chevaux.

Leur moteur avait une conception mécanique de base, similaire à un moteur de voiture moderne équipé de quatre cylindres.

Image courtesy: http://wright.nasa.gov/airplane/Images/eng2.gif

L’HistoireLe début de l’histoire ?

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Leur avion, nommé « Kitty Hawk », utilisait une hélice pour sa Poussée, et le moteur faisait simplement tourné l'hélice.

Actuellement, les avions légers utilisent encore des hélices... Pouvez-vous suggérer pourquoi?

HistoireComment cela a t’il commencé ?

Au cours des 30 ou 40 années suivantes, l'avion devint métallique, avec des moteurs plus puissants et plus économes en carburant... mais le principe n'a pas changé.

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En 1930, Sir Frank Whittle, un Anglais, dépose le brevet du moteur Turbojet . En avril 1941 (au début de la seconde guerre mondiale), le nouveau moteur était prêt pour les essais en vol. Le premier vol d'un turboréacteur, le Gloster E28/39, a été fait le 15 mai 1941 à Cranwell dans le Lincolnshire, Angleterre.

Les gaz d'échappement du moteur propulsaient l'avion

PAS d’HELICES !!

HistoireComment cela a t’il commencé ?

Source: www.frankwhittle.co.uk/content.php?act=viewDoc&docId=15&level=top

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Les FondamentauxLe fonctionnement d’un moteur

Principes de Base :

- Aspiration de l’air par le Piston qui descend- Compression de l’air dans le Cylindre par le Piston qui remonte- Combustion par addition et allumage du carburant- Echappement des gaz chauds qui dégagent une forte énergie

Et le cycle recommence !

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Dans le principe de la combustion interne du moteur, la combustion est en réalité, une explosion. Cette énergie explosive est utilisée pour déplacer un ensemble de pistons, et le gaz d'échappement est considéré comme un déchet.

Les pistons peuvent faire tourner les roues d'une voiture, les lames d'une pompe...ou l’Hélice d’un avion.

Les FondamentauxLe fonctionnement d’un moteur

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Dans le réacteur, les gaz d'échappement ne sont pas simplement des déchets, mais la source de la poussée qui propulse l'avion vers l'avant.

Les FondamentauxLe fonctionnement d’un moteur

S'il vous plaît regarder la vidéo 2C'est pas sorcier -MOTEURS D'AVION : ça va

décoller !Source Youtube C'est pas sorcier

S'il vous plaît regarder la vidéo 3Le moteur a reaction explication

Source Youtube le moteur a reaction

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Il existe différents types de moteurs à réaction. L’Airbus A380 : avec 525 passagers, c’est le plus gros avion civil long-courrier dans le monde – Il est équipé de moteurs Turbofan (à Double Flux) , version optimisée qui inclue un ventilateur puissant pour accélérer l'air qui pénètre dans le moteur afin de contribuer à l'orientation, exactement comme le fait

une hélice.

Turbofan Turbofan

Types de MoteursLes différents moteurs utilisés

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Différents aéronefs ont besoin de différents types de moteur... Pouvez-vous deviner ce qu'ils sont et pourquoi ils sont utilisés?

StatoRéacteur

Turbo Réacteur

Fusée

Types de MoteursLe modèle Double Flux n’est pas le seul

https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ1V5eCFRbPSkLKrz68Ab_AGlud0UDUDQ0vR7dmp_OhHr1Xqu8NDg

http://img.bhs4.com/64/e/64e5d996fcdce95195acd4621cb79fb4f8ec776a_large.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/

Atlantis_taking_off_on_STS-27.jpg

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Different aircraft need different types of engine… Can you guess what these are and why they are used?

Turbo-propulseur

Piston-propuleur

Types de MoteursLe modèle Double Flux n’est pas le seul

http://www.instablogs.com/wp-content/uploads/2012/07/hb350i_vM1uz_25013.jpg

http://air-and-space.com/20050812%20Hawthorne/DSC_3008%20An-2%20N2AN%20cn43798%20left%20front%20landing%20l.jpg

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Le choix du moteur est basée sur :• La poussée utile• La performance• L’efficacité• Le coût• La maintenance

• Les avions civils nécessitent un carburant rentable

• Les Avions militaires nécessitent des moteurs à haute performance.

Types de MoteursTypologie

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Composants du Moteur (Turboréacteur)

Le moteur original ‘Whittle’ était un moteur Turboréacteur semblable à cela

Types de MoteursTurbo-Réacteur

source: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbojet_operation-axial_flow-en.svg

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Les motorisations Turbosoufflantes sont semblables aux turboréacteurs, mais possèdent également un grand ventilateur afin d’accélérer l'entrée de l'air dans le moteur en ajoutant de la Poussée comme le ferait une hélice interne.

Types de MoteursRéacteur à Double Flux

source : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Turbofan_operation.png

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Les Turbopropulseurs possèdent des propulseurs extérieurs mais exploitent le moteur à réaction pour se diriger

Contrairement aux moteurs Piston-Propulseur, les Turbopropulseurs n’ont pas de pistons

Types de MoteursTurboPropulseur

Source http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/Turboprop_operation.png

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Les Statoréacteurs n'ont pas de compresseurs, de ventilateurs et de turbines comme les autres moteurs à réaction.

Les Statoréacteurs sont la forme la plus simple du moteur à réaction. Mais ils ne peuvent pas produire de poussée à vitesse zéro, donc un

avion de ce type a besoin d'autres mécanismes pour entamer son vol.

Types de MoteursStatoréacteurs

source - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Ramjet_operation.svg/300px-Ramjet_operation.svg.png

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Contrairement à un moteur d'avion, les moteurs des fusées transportent à la fois du combustible et de

l'oxygène pour dynamiser le gaz dans la chambre de combustion avant d’être éjecté par le cône.

Qu’en pensez-vous ?

Types de MoteursMoteur de Fusée

source: http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/VirtualAero/BottleRocket/airplane/Images/rockth.gif

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Résumé

Résumé sur les Types de MoteursAnimation TurboRéacteur

S'il vous plaît regarder la vidéo 4Source Video– Youtube

Remerciements : www.rendermedia.co.uk

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Lien vers le Simulateur de Moteurs : http://www.geaviation.com/education/engines101/

ApprofondissementsGeneral Electric : Simulateur de moteurs

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