Pourquoi les turbines sont-elles plus efficaces que les hélices sur les avions? [fermé]
J'ai lu cette question:
Pourquoi les moteurs à turbine fonctionnent-ils?
Le compresseur génère un certain volume d'air à haute pression. Dans la chambre de combustion, cet air est chauffé - cela conduit à un volume d'air beaucoup plus important. En regardant une section de la turbine (se rétrécissant à une section plus petite à mesure que l'étage de compresseur s'approche de l'étape de combustion), nous voyons que cela encourage davantage un débit massique à haute densité dans l'étage de combustion. Au stade de l'échappement, le pas des pales du ventilateur est tel que le travail est effectué par l'air en mouvement rapide sans provoquer de chute de pression importante. En d'autres termes, il est "plus facile" pour l'air de sortir par l'arrière. Mais comme il y a beaucoup plus d'air qui sort par l'arrière (ajouté beaucoup de volume en brûlant du carburant), la rapidité avec laquelle il travaille "moins fort" à la sortie n'empêche pas le moteur de produire puissance / poussée.
C'est une très belle explication du fonctionnement des turbines.
Cependant, je n'ai trouvé aucune description sur ce site pourquoi les turbines sont plus efficaces que les hélices sur les avions. Si je comprends bien, la plupart des avions modernes (qui volent à des vitesses élevées) ont des turbines au lieu d'hélices, et je n'ai même pas trouvé dans quelle mesure les turbines sont meilleures que les hélices. Si je comprends bien, les turbines donnent plus d'accélérateur que les hélices, mais je n'ai trouvé aucune explication. Ou le papillon donné par carburant utilisé est plus efficace.
J'ai trouvé ceci:
https://en.wikipedia.org/wiki/Turboprop
Cela combine une hélice avec une turbine. Mais cela n'explique toujours pas pourquoi les turbines seraient plus efficaces que les hélices (si elles le sont).
Question:
- Pourquoi les turbines sont-elles plus efficaces que les hélices sur les avions?
Réponses
Les moteurs à turbine ne sont pas nécessairement plus efficaces ou utiles que les hélices. Le sujet est compliqué; Je vais brièvement esquisser les grands problèmes ici.
Si vous voulez passer en trans ou supersonique, vous ne pouvez pas utiliser d'hélices car les pointes des hélices passent en transsonique avant le reste de l'avion et quand elles le font, leur efficacité de propulsion diminue considérablement. Les moteurs à réaction sont la seule voie à suivre dans ce régime d'exploitation.
Si vous voulez ralentir dans un petit avion, les hélices (entraînées par des moteurs à pistons!) Sont beaucoup plus efficaces que les jets car lorsque vous réduisez la taille et la poussée d'un moteur à réaction, son efficacité propulsive diminue rapidement et son fonctionnement est si peu rentable que ne pas être compétitif par rapport aux hélices à piston.
Si vous voulez piloter un très gros avion haut et rapide, la propulsion par hélice à piston n'est pas pratique, car lorsque vous augmentez un moteur à piston, vous augmentez tous les problèmes fondamentaux des moteurs à combustion interne et ils deviennent non compétitifs par rapport aux moteurs à réaction.
Vous pouvez combiner les avantages des hélices et des turbines en jetant le moteur à piston et en utilisant le moteur à turbine pour entraîner une hélice à la place; c'est un moyen de propulsion très efficace tant que vous ne devez pas dépasser environ 450 MPH.
Enfin, notez que vous pouvez obtenir encore plus d'efficacité et de performances avec une turbine à hélice en repliant l'hélice dans un carénage annulaire bien ajusté juste devant le turbomoteur. Pour compenser le plus petit diamètre d'hélice que cela nécessite, vous ajoutez plus de pales au "ventilateur" et vous avez maintenant le turboréacteur à double flux élevé qui domine actuellement le secteur du transport par avion.
EN RÉSUMÉ: vol transsonique et supersonique = pas d'hélices, turbines à réaction uniquement
vol subsonique rapide, gros avion = turboréacteur à double flux élevé
avions lents et petits = pas de turbines, pistons et hélices uniquement
avions de taille moyenne, vitesses subsoniques = turbopropulseurs
Il existe des exceptions pour les avions spéciaux (comme pour l'armée) où les compromis entre les performances, le coût d'achat et le coût de fonctionnement sont différents.