Conversion poussée/puissance d'un turboréacteur

[invite890ff058]

Bonjour,
Je voulais comparer la puissance nécessaire pour faire voler un avion pour différentes tailles d'avion (du modèle réduit au gros porteur en passant par les avions de tourismes), or pour les avions de lignes je ne trouve que la poussée du réacteur, est-il possible d'en déduire la puissance des turboréacteurs ?

Pour le moment le résultat est assez spectaculaire !

Pour un modèle réduit il faut environ 100W/Kg et on a la même valeur pour les avions de tourisme (130W/Kg pour un DR400 régent) pour un rapport de poids de 1000 !

J'espère que le rapport restera le même pour les gros porteurs.

Si cette conversion est impossible, j'essayerai d'approximer un résultat à partir de la consommation et du rendement.

Merci à tous.
-----

[harmoniciste]

Bonjour
La puissance est le produit de la poussée (en Newtons) par la vitesse ( en m/s).
Par exemple :une tonne de poussée (10.000 N) à 720 Km/h (200 m/s) cela correspond à une puissance nette de 10.000 x 200 = 2.000.000 watts ou encore:
2.000.000/736 = 2.700 ch

[invite890ff058]

Merci de la réponse.

Je trouve quelque chose bizarre : à une vitesse nulle (au décollage par exemple) la poussée n 'est pas nulle (elle est plutôt maximale) mais la puissance serait faible.

Si l'on remplacerai les réacteurs par des hélices capables de fournir la puissance P, quelle puissance faudrait-il pour que l'avion ait les même performance ?

Merci beaucoup

[harmoniciste]

Merci de la réponse.

Je trouve quelque chose bizarre : à une vitesse nulle (au décollage par exemple) la poussée n 'est pas nulle (elle est plutôt maximale) mais la puissance serait faible.

Si l'on remplacerai les réacteurs par des hélices capables de fournir la puissance P, quelle puissance faudrait-il pour que l'avion ait les même performance ?

Merci beaucoup

Bonjour
En effet, une poussée constante ne produit qu'une puissance nette nulle à vitesse nulle et le rendement est donc nul dans ces conditions de vitesse. quelque soit le propulseur (hélice, réacteur, etc)
Mais c'est bien la poussée qui nous intéresse pour voler ou accélerer au décollage.
Si, à poussée égale, les turbo-réacteurs ont une consommation plus faible que les Groupes Moto-Propulseurs à hélice pour les vitesses supérieures à 600 km/h, l'hélice devient d'autant plus avantageuse que la vitesse recherchée diminue. De ce point de vue, à 200 km/h le turbo réacteur serait une hérésie.
Mais d'autres considérations sont aussi à prendre en compte:encombrement, poids, bruit, fiabilité, etc

[A voir en vidéo sur Futura]

[pephy]

bonjour,
la puissance développée par le turboréacteur peut s'exprimer en fonction du débit massique des gaz et de la vitesse d'éjection par:

La poussée est
On peut donc écrire par exemple que:

[invite890ff058]

Il n'y a donc pas de formule permettant de connaitre la puissance nécessaire pour remplacer un réacteur ?

Si la puissance fournie à l'avion est nulle, celle fournie à l'hélice ne doit pas être nulle.

Merci

[invitea2955c80]

Il n'y a donc pas de formule permettant de connaitre la puissance nécessaire pour remplacer un réacteur ?

Si la puissance fournie à l'avion est nulle, celle fournie à l'hélice ne doit pas être nulle.

Merci

Demande à GOOGLE : " rendement propulsif " .

Regarde en particulier sur le site d' INTERACTION, la comparaison entre le rendement d' une hélice et celui d'un réacteur y est parfaitement expliquée...

[invite890ff058]

Merci, site très interessant je vais lire tout ca.

http://inter.action.free.fr/publicat...es/helice.html

J'ai du mal à trouver la consommation spécifique du CFM56-5B (moteur de l'A320) est-ce que quelqu'un la connaitrait svp

[invite2f8270a2]

Bonjour a tous,

je pense que tu trouveras la reponse a ta question sur cette plaquette d'information.

http://forums.futura-sciences.com/ne...te=1&p=1215692

Pour autant le reponse est : SFC: 0.570 lb/lbf hr.

Amicalement.

[invite2f8270a2]

Bonjour a tous,

je pense que tu trouveras la reponse a ta question sur cette plaquette d'information.

http://forums.futura-sciences.com/ne...te=1&p=1215692

Pour autant le reponse est : SFC: 0.570 lb/lbf hr.

Amicalement.

Re-bonjour,
autant pour moi erreur de manip.
Voici la bonna adresse :
http://www.esi.us.es/php/infgen/aula...tores_ULCT.pdf.

Bye.

[invite5d0ca092]

Il y a aussi une petite méthode simple : si tu connais quelques caractéristiques de ton avion possèdant le réacteur, par exemple vitesse de montée et altitude atteinte en un certain temps, on peut calculer la somme des énergies potentiel (m*g*h) et cinétique (1/2*m*v²) que l'appareil a fournit en un certain temps (définition de la puissance).

Par exemple un alphajet (avion de la patrouille de France) monte à 500km/h et atteint 3000m en environ 1min30 donc :

Ep = 1/2*3500*140² = 34300000 J
Ec = 3500*10*3000 = 105000000 J

P = (Ep+Ec)/T = 155 000 W = 2200 cv

Soit environ 1100 cv par moteur (poussée unitaire de 1,2t)

Mais c'est peut-étre approximatif...

[invite4b068e4a]

Bonjour,

Je cherche a coupler un turboréacteur à une génératrice électrique.
Comme puis-je calculer la puissance electrique en fonction de la poussée de la turbine ?

Bonne journée

[invitebba55d79]

Bonjour,

Je cherche a coupler un turboréacteur à une génératrice électrique.
Comme puis-je calculer la puissance electrique en fonction de la poussée de la turbine ?

Bonne journée

Tu ne peux pas! Il faut impérativement que tu te renseignes sur la vitesse d'éjection de la turbine pour en calculer la puissance :

La puissance de n'importe quel système de propulsion dépend non seulement de sa poussée mais aussi de sa vitesse d'éjection.

Quelques exemples :

Elicoptère Tigre : poussée : environ 5 tonnes, puissance : environ 2000CV.
Snecma M-88 (moteur du Rafale) : ~5 tonnes de poussée mais ~50000 CV de puissance !
Tracteur pour poids-lourd : ~5 tonnes de "poussée" (en première), et 500CV de puissance.
Treuil hydraulique de 5 tonnes (10cm/s) : ~7 CV de puissance...

Comme dans le cas de ces différents exemples, pour connaitre la puissance en Watts d'une turbine, il faut multiplier sa poussée en newton par sa vitesse d'éjection. C'est là la puissance maximale théorique que tu pourras convertir en électricité.

[invite50ad137b]

Tu ne peux pas! Il faut impérativement que tu te renseignes sur la vitesse d'éjection de la turbine pour en calculer la puissance :

La puissance de n'importe quel système de propulsion dépend non seulement de sa poussée mais aussi de sa vitesse d'éjection.

Quelques exemples :

Elicoptère Tigre : poussée : environ 5 tonnes, puissance : environ 2000CV.
Snecma M-88 (moteur du Rafale) : ~5 tonnes de poussée mais ~50000 CV de puissance !
Tracteur pour poids-lourd : ~5 tonnes de "poussée" (en première), et 500CV de puissance.
Treuil hydraulique de 5 tonnes (10cm/s) : ~7 CV de puissance...

Comme dans le cas de ces différents exemples, pour connaitre la puissance en Watts d'une turbine, il faut multiplier sa poussée en newton par sa vitesse d'éjection. C'est là la puissance maximale théorique que tu pourras convertir en électricité.

Bonjour,

J'aimerais comprendre : Dans un turboréacteur, quel est la part T° et la part Vitesse concernant la poussée et l'électricité générée par la turbine ? Autrement dit, car j'ai du mal à formuler ma question, qu'est ce qui est le plus important pour avoir de la pousée, la vitesse d'éjection des gaz ou leur T°;et encore, qu'est-ce qui fera que la turbine produira plus d'électricité, la vitesse d'éjection des gaz ou leur T° ?

Que se passerait-il si la T° des gaz était par exemple de moitié inférieur à ce qu'elle est normalement ? La poussée diminuerai ? La turbine produirait moins d'électricité et donc le compresseur fournirait moins d'air sous pression ? et donc le rendement global chuterait ? ou ni l'un ni l'autre ou tout à la fois ?? Ou pas forcément car leur vitesse serait toujours aussi élevé?

Par ailleurs, le rôle du compresseur est de ...compresser...super ! mais pourquoi, parceque lors de la détente cela accélère les gaz (qui en plus sont montés à de très hautes T°) ? Est-ce juste la vitesse des gaz que l'on cherche à augmenter ?

Merci à ceux qui prendront la peine de me lire en entier et peut-être de me répondre!

[invitebba55d79]

La poussée d'un propulseur, quel qu'il soit, ne dépend que de deux choses : la vitesse d'éjection V, et le débit massique, c'est à dire la masse (par exemple d'air d'eau de plasma...) éjéctée chaque seconde :qm
Et comme la mécanique est une science on ne peut plus simple, voici la formule : Poussée = Vxqm

La température des gaz d'éjection n'a donc aucune influence sur la poussée.
Après la question c'est comment accélérer un gaz ?
Dans un turbopropulseur, on a rien trouvé de mieux que de le chauffer en brûlant du carburant pour qu'il se dilate et se mette en mouvement. Donc, plus tu chauffe ton gaz et plus la vitesse d'éjection sera grande : V²=8kT/(Pi*m) (k:constante de Boltzmann et m le poids des molécules/particules que tu éjectes)

Par ailleurs, le rôle du compresseur est de ...compresser...super ! mais pourquoi, parceque lors de la détente cela accélère les gaz (qui en plus sont montés à de très hautes T°) ? Est-ce juste la vitesse des gaz que l'on cherche à augmenter ?

Compresser pour détendre derrière ne génère pas de poussée bien sûre! Le but du compresseur est d'amener l'air à une vitesse faible et à une forte pression pour pouvoir y allumer une réaction de combustion efficace, car quand il n'y a pas d'air ça ne brûle pas ! et quand l'écoulement va trop vite, les flammes se font soufflées !

Que se passerait-il si la T° des gaz était par exemple de moitié inférieur à ce qu'elle est normalement ? La poussée diminuerai ?

Oui à condition que le débit soit le même : l'air éjecté par un gros turboréacteur double flux (avions de ligne) chauffe en moyenne beaucoup moins que celui d'un réacteur simple flux (avions de chasse), pourtant, la poussée est plus importante car le débit qm plus grand. Si tu divises la température par deux, la vitesse va diminuée de racine(2) , d'après la formule précédente. Donc, puisque que F=qm*V, la poussée va diminuée d'autant à condition que le qm soit le même.

La turbine produirait moins d'électricité et donc le compresseur fournirait moins d'air sous pression ?

Je ne comprends pas, la compresseur d'un turboréacteur ne tourne pas à l'électricité mais est entraîné par l'arbre du réacteur !
L'électricité produite par un éventuel générateur branché derrière n'a donc aucune influence.

[invite50ad137b]

Merci beaucoup to2 ! Voilà qui m'éclaire un peu plus.
Pour le dernier point, je pensais que la turbine placée à l'arrière fonctionnait comme un générateur qui alimentait en courant le compresseur mais c'est vrai que j'avais pourtant déjà vu cette explication, je me suis un peu emmêlé...
Cela dit, comment se comporterait la turbine à la sortie si elle fonctionnait de la sorte? Non pas en entraînement direct du compresseur mais comme un générateur électrique ? Est-ce que le rendement global serait moins bon? Est-ce qu'il n'y aurait pas d'intérêt à la chose ?
Et qu'est-ce qui fait fonctionner un générateur de ce type, la vitesse des gaz qui le traverse ou leur "masse" car je crois que plus la vitesse augmente et plus ...??? Merci.

[invitebba55d79]

Non pas en entraînement direct du compresseur mais comme un générateur électrique ?

Tu veux dire si la turbine à l'arrière entraîne un générateur qui produit du courant qui fait tourner le compresseur à l'aide d'un moteur électrique ?

Déjà le rendement d'une chaîne réducteur+alternateur+fils +moteur+réducteur serait nécessairement moins bon que celui d'un simple axe monté sur roulements. Sauf, peut-être, si on utilisait un couple alternateur/moteur à grande vitesse n'ayant pas besoins de réducteur, (je ne pense pas que ce soit possible techniquement à l'heure actuelle), et des fils supraconducteurs (on ne sait pas faire aujourd'hui).

Et de toute façon, même dans ce cas de figure, ça ne servirait pas à grand chose et augmenterait considérablement le poids, la complexité, l'encombrement, le coût...du réacteur.
Le seul cas où cela pourrait présenter un avantage, c'est si on veut désolidariser le compresseur de la turbine pour pouvoir le faire tourner à des vitesses différentes (plus faibles), dépendant de la vitesse de l'avion, son altitude ...et ainsi augmenter le rendement propulsif dans tout les domaines de vol.

Et qu'est-ce qui fait fonctionner un générateur de ce type, la vitesse des gaz qui le traverse ou leur "masse" car je crois que plus la vitesse augmente et plus ...??? Merci.

Si tu parles de la turbine d'entraînement, elle va tourner d'autant plus vite que les gaz éjectés (qui viennent la faire tourner), seront rapides. En revanche, le couple qu'elle va produire dépendra surtout du débit de matière qui viendra "frapper" ses pâles : donc le couple sera d'autant plus grand que le nombre de pales est élevé, et que le qm est grand.

[invite50ad137b]

Merci.
" Si tu parles de la turbine d'entraînement, elle va tourner d'autant plus vite que les gaz éjectés (qui viennent la faire tourner), seront rapides. En revanche, le couple qu'elle va produire dépendra surtout du débit de matière qui viendra "frapper" ses pâles : donc le couple sera d'autant plus grand que le nombre de pales est élevé, et que le qm est grand."

Le couple c'est bien sa "résistance" ou la puissance qu'elle va engendrer ? Si je comprends bien c'est comme les" petites hélices "des enfants qui soufflent dessus, elles tournent facilement car il n'y a aucune résistance, par contre, si on ajoutait une poulie avec un poids par ex, on aurait beau souffler, rien ne tournerait car il faudrait une "masse d'air" plus importante, c'est le qm dont tu parles ? quantité de matière ? après la vitesse de l'air aura seulement une incidence sur la vitesse de remontée ou de descente de mon poids au bout de la poulie ??
Finalement dans mon exemple c'est un peu comme pour une éolienne ? Mais comment fait on pour augmenter le débit matière qui viendra "frapper" les pâles ?

[invitebba55d79]

Le couple, pour faire simple, c'est la capacité à faire tourner, à mettre en rotation quelquechose, donc ton exemple avec la poulie est plutôt bien choisi.

Le qm, c'est le débit massique, la masse d'air qui vient percuter les pâles de ton hélice par seconde. Pour l'augmenter, il n'y a pas trente-six solutions :
Augmenter la taille (longueur et largeur) et le nombre des pales, (en aéronautique on parle du diamètre de l'hélice et de son "coefficient de plénitude"). Enfin, tu peux augmenter qm en augmentant soit la densité de l'air, soit la vitesse de l'écoulement.
qm=rho*S*V avec :
rho : densité de l'air
S : surface "vu de face" de ton hélice = nombre de pales *surface d'une pale (~longueur * largeur)
V : vitesse de l'écoulement

[invitee8f5c5da]

un reacteur d'une pousser de 25kg va a combien de km/h ou plutot m/s.
ET je suppose que un reacteur d'une pousser de 25kg peux soulever ou pousser une masse de max 25 kg ??
Merci

[invite1561d4bf]

Ce domaine méca des fluides permet maintes compréhensions diverses et pas moins d' explications .
Celle-ci a le mérite de la simplicité et de partir des bases absolues issues des travaux de Sir Newton .

Les propulseurs dans l' air ,doivent être considérés comme un ensemble , soit moteur + Hélice , soit turbo réacteur .
En fait , tous ces engins fonctionnent sur un seul principe : ils communiquent de l' energie cinétique à une masse d' air , qui en retour d'un un honnête échange de service ,
(Newton N° 3 ; action / réaction ) engendre une force de réaction de sens opposé par l' intermédiaire des pièces qui communiquent cette énergie à la masse d' air : pales de l' hélice ou ensemble interne du réacteur où cette masse prend sa vitesse d'éjection .
Ce système permet de comprendre la puissance au point fixe , sans qu'il soit necessaire de passer par une vitesse propre et lla partie réellement utilisée de cette puissance . Je rappelle que la puissance fournie au point fixe , à Vp = zero , n'est pas nulle , même si à ce moment , on ne s'en sert pas , à cause des freins ou des cales !

1- Definition des donnés :

GMP = groupe moto propuls , signifie l' ensemble moteur + Hélice, ou turbo réacteur .(, une masse d' air a V= zero avant sa traversée , en ressort avec une vitesse ejection Ve )
Ve = vitesse moyenne d' éjection de la masse d' air en sortie GMP . ( la vitesse au sein de cette masse d' air est très variable . chaque masse élémentaire dmi ayant une vitesse Vi : Ve , la vitesse moyenne serait : Ve = [ somme ( dmi Vi ) / Somme dmi ] étendue à toute la masse !
Mais comme je l' ai dit , on peut ne pas connaitre cette vitesse Ve puisqu'on ne s'intéresse qu'à son produit fini )
m = masse d'air qui traverse le GMP en 1 seconde .
S = surface de la veine d' air accélérée en sortie GMP . ( surface disque hélice ou surface tuyère éject)
Ro = masse volumique air .
Vp = vitesse propre de l' ensemble avion.

La force de réaction F appelée traction du GMP est la sommation de toutes les petites forces qui mettent en vitesse globalement la masse d' air . ( mais de sens inverse bien sur )
Les éléments force et quantité de mouvement sont liés par Newton de façon assez simple : pour une unité de temps , la variation de la Q de mouvement est égale à la sommes des forces appliquées . Forces dont la somme des réactions constitue notre force de poussée .
Variation de Quantité de mouvement d(mV) = F force appliquée , pendant dt . d(m x Ve) = F Plus simple impossible !.
d(mVe ) = F

, (m ) c'est la masse d' air qui traverse le GTR : soit si S est la surface de la veine d' air accéléré , Ro sa masse volumique , et Ve la moyenne des vitesses auxquelles cette masse d' air a été accélérée ( impossible à mesurer en détail ) le résultat global s' écrit :
volume du cylindre d' air = S x Ve . Masse du même = volume par Ro .
soit d( mV ) = F ; ou m x dV = F et m = Ro x S x Ve .

Au point fixe , la masse d' air passe de zero à V en traversant le GTR ; donc dV , la variation de vitesse n' est autre que : Ve , vitesse moyenne de la masse d' air en sortie du GTR .
donc la traction F = Ro S V . V , soit Ro S V² .

soit au final : F = Ro.S. Ve²

La force de traction de l' hélice +moteur ou du turbomachin est la réaction de toutes les forces ayant mis en vitesse cette masse d' air éjectée par seconde .

F = = Ro . S . Ve²
avec , je le rappelle : F= poussée . Ro = masse volumique air . V : vitesse équivalente à l' énergie que le moteur a fourni à la masse d 'air au repos .
Cette vitesse Ve n' est pas vraiment mesurable et on s'en fout un peu , car elle va nous permettre de lier la puissance fourrnie à la poussée qu'on en retire => seule chose qui nous intéresse .
La puissance que cette masse d' air a reçue du GTR , s'écrit alors tout simplement Force x Vitesse : W = F . Ve soit
[B] W = Ro S Ve² .Ve = Ro S Ve³ ( Ve au cube )

Il reste à éliminer Ve entre les formule donnant F et W = f(Ve) .

Ve = rac²( F / Ro S ) , remplaçons dans W = Ro S Ve³ et on trouve W = ( 1 / (Ro.S )^1/2) . F^(3/2)

Idem en sens inverse on trouve : F = (Ro.S)^(1/3) . W^(2/3)

Ces deux formules simples ont un intérêt pratique non négligeable !

Voila comment , au point fixe , en mesurant la traction de l' ensemble GMP , vous mesurez exactement la puissance que votre usine à gaz a transmis à la masse d' air ( en Watts puis en cv ) , comparée à la puissance sur axe transmise à l' hélice ( facile à mesurer ou lire sur doc moteur ) vous déterminez alors ainsi très précisément le rendement de votre hélice , ou , connaissant celui-ci , la puissance réelle que donne votre moteur . Un simple dynamomètre vous permet une vérif béton du produit fini de votre ensemble propulsif . ( la veille d'une étape difficile en ULM , ça peut rassurer sur les perfos réelle )
Vous répondez aussi , en passant à la question posée dan ce fil , en évitant le bec dans l' eau pour le cas de la puissance GTR pour Vp=0 !! Qui n'est pas nulle si on lit les débitmètres !
Vous pouvez aussi prévoir la traction sur laquelle vous pouvez compter avec une puissance moteur en chevaux et un rendement hélice etc...

Bref , autant en mod red , que ULM ou autre matos volant , elles sont très précieuses .

[invite1561d4bf]

(suite précédant )

ces deux formules dont F = (Ro.S)^1/3 . W^2/3 montre que , à puissance moteur égale, la force de traction va dépendre du rayon hélice comme R^2/3 , ce qui montre que le rendement pour un hélico implique une hélice de grande taille . ( faites calculs d' exemples , combien de Cv pour tenir un tonne force en l' air , avec 1m ou 6 m de diam hélice ) ; La limite vient de la perte de F avec la Vp . Bref tout devient clair sur les choix imposés par l'usage rechercé .

[invite1561d4bf]

Y va accélérer jusqu'à ce que la trainée soit égale à la poussée . V² Cx = Thrust . C'est tout .

[inviteeba37a6e]

Je fais un travail sur le F- 22 Raptor pour l'école et je voudrais savoir à quoi sert la poussée unitaire? Est-ce la vitesse? Merci à l'avance !