Principe du moteur à réaction les moteurs à compresseur axial

GENÈSE ET PRINCIPE DU MOTEUR À RÉACTION

Aussi étonnant que cela puisse paraître, le turboréacteur est né en deux endroits différents à peu près à la même époque et sans qu’il n’y ait eu aucune concertation entre ses deux inventeurs : l’un était Anglais et l’autre Allemand juste un peu avant la Seconde Guerre mondiale ! Le premier, l’Anglais, dénommé Whittle, a eu beaucoup de mal à faire admettre son idée auprès des responsables aéronautiques de son pays. Mais une fois la guerre déclarée contre l’Allemagne, les choses ont changé et le gouvernement a décidé de construire un prototype : le Gloster E28/39 équipé du moteur W1 fabriqué par Power Jet, la société de Whittle. Le premier vol s’est déroulé avec succès le 15 mai 1941.
Le deuxième, l’Allemand, Hans von Ohain a très rapidement trouvé un commanditaire en la personne du constructeur d’avions Ernst Heinkel. Le Heinkel 178, équipé de son moteur, a volé pour la première fois le 27 août 1939. C’est donc le premier « jet » à avoir pris l’air !
Les deux moteurs, bien que très différents l’un de l’autre, fonctionnaient tous les deux sur le principe de la compression centrifuge. Car comme nous allons le voir, il y en a un autre, celui de la compression axiale, qui est quasiment le seul utilisé de nos jours (sauf pour les turbines d’hélicoptère).
Mais tout d’abord, qu’est ce qu’un turboréacteur ? C’est un moteur utilisé pour propulser les avions à grande vitesse. Avant son invention, les avions étaient propulsés (on devrait dire tirés) par une ou plusieurs hélices dont les pales s’appuient sur l’air. Mais ce principe est limité en vitesse, car dès que l’on approche la vitesse du son, les pales perdent leur efficacité, les filets d’air à leur extrémité atteignant eux-mêmes la vitesse du son. C’est la raison pour laquelle les chasseurs de la Seconde Guerre mondiale ne dépassaient pas 700 km/h
(800 km/h en piqué). Le Messerschmitt 262, premier jet opérationnel allemand pendant la guerre, lui, volait normalement à 800 km/h !
Mais revenons au turboréacteur. Ce mot vient de l’association des mots turbine et réaction. Car le principe du turboréacteur est de compresser de l’air à l’entrée du moteur et de rejeter cet air après combustion de kérosène à l’arrière de l’avion pour le pousser, donc le faire avancer. Plus l’air est chaud et plus la vitesse de sortie est grande et plus la poussée exprimée en kilogrammes ou en tonnes est grande. C’est ce qu’on appelle la réaction (ou « jet » en anglais). Et l’idée géniale des deux inventeurs est d’utiliser cet air pour entraîner une turbine en sortie qui elle-même entraîne le compresseur à l’entrée du moteur. Et l’on comprend mieux pourquoi les premiers turboréacteurs étaient à compresseur centrifuge. La technologie venait naturellement des compresseurs de moteur d’avion à piston utilisés pour envoyer de l’air compressé dans les cylindres afin d’augmenter leur puissance. Le compresseur axial est beaucoup plus efficace mais beaucoup plus difficile à réaliser et il faudra attendre plusieurs années après la guerre pour que cette technique se généralise. Les Anglais, eux, ont continué pendant un certain temps, et avec succès, de construire des moteurs à compresseur centrifuge, jusqu’au Nene, copié dans de nombreux pays comme les USA, la France et même l’URSS ! Conséquence logique de ces deux origines, il y a deux lignées de moteurs : la lignée anglo-américaine et la lignée franco-allemande. (voir graphique en fin de livre).

LA LIGNÉE ANGLO-AMERICAINE : LES MOTEURS À COMPRESSEUR CENTRIFUGE2 ; DE HAVILLAND COMET ; LOCKHEED F-80 SHOOTING STAR ; GRUMMAN PANTHER ; DASSAULT OURAGAN ; MIKOYAN GOUREVITCH MIG-15

Revenons au moteur de Whittle. Comme nous l’avons vu au début de cette histoire, Whittle, inventeur génial, a eu beaucoup de mal à imposer son idée aux autorités de son pays à la fin des années trente. Finalement, le W1, moteur fabriqué par Power Jet, la société de Whittle, a volé pour la première fois le 15 mai 1941 sur le Gloster E28/39, avion spécialement construit pour cet essai. La poussée du moteur était d’environ 400 kg. Fort de ce succès, Whittle a continué d’améliorer son moteur qui est devenu le W2. Mais il a rencontré de nombreuses difficultés techniques et, très rapidement, le développement du moteur a été confié à Rolls Royce. Le W2 est devenu le Welland qui a équipé le Gloster Meteor, premier avion à réaction opérationnel anglais. Dès 1944, les Meteor ont été utilisés avec un certain succès pour empêcher les V1 allemands de tomber en Angleterre. Le Welland ensuite a donné naissance au Derwent de 1 000 kg de poussée lui aussi installé sur les Meteor, opérationnels à la fin de la guerre.
C’est de cette lignée de moteurs, tous à compresseur centrifuge, que sont nés les moteurs à réaction américains. Car dans ce domaine, les Américains étaient très en retard. En 1941, une mission américaine en visite en Angleterre est très impressionnée par le nouveau moteur. Immédiatement, les Américains décident qu’il faut le construire. Cela va prendre beaucoup de temps et c’est seulement à la fin de la guerre qu’ils disposeront d’un avion opérationnel digne de ce nom, le Shooting Star équipé d’un moteur anglais pour son premier vol, le De Havilland Goblin lui aussi dérivé du moteur W1 de Whittle (voir plus loin) puis d’un moteur fabriqué sous licence par General Electric/Allison, le J33, premier vrai réacteur américain.
C’est finalement en 1946 qu’est apparu le Nene. Dérivé du Derwent, sa poussée était de 2 300 kg. C’était le meilleur moteur à réaction de l’époque. Il a équipé le Supermarine Attaker et le Hawker Sea Hawk, les premiers avions à réaction de la Royal Navy. Il a aussi été fabriqué sous licence aux États-Unis par Pratt & Whitney (J42) pour équiper le Grumman Panther, chasseur de l’US Navy opérationnel en Corée, et en France par Hispano Suiza pour équiper le Dassault Ouragan, premier chasseur à réaction de l’armée de l’air fabriqué en France. Le Nene a même été copié en URSS par le constructeur Klimov sous l’appellation de VK1, moteur utilisé par le redoutable MiG-15 en Corée.