Leçon 3 : Moteurs d'hélicoptère

Dans notre leçon 2, nous avons expliqué ce qu'est l'autorotation et comment l'effectuer. L'autorotation est notamment nécessaire en cas de panne moteur. Cependant, les moteurs actuels sont fiables ; une fois le moteur en marche, le risque de panne est très faible, sauf si vous avez oublié de faire le plein.

Une autre cause de panne moteur peut être la formation de givre dans le carburateur. Il me semble donc utile d'approfondir un peu les causes et les dangers de la formation de givre dans le carburateur. Pour mieux comprendre le fonctionnement et l'utilité du carburateur, il est préférable de commencer par examiner le fonctionnement d'un moteur à pistons.

On parle souvent de moteur à combustion, mais la combustion a également lieu dans un moteur à turbine, d’où notre appellation correcte de moteur à pistons. Parmi les moteurs à pistons, il existe également plusieurs principes de fonctionnement, mais le moteur à quatre temps est le plus courant dans l'aviation légère.

Un moteur à quatre temps se compose d'un cylindre contenant un piston qui peut se déplacer de haut en bas, un peu comme une pompe à vélo. Le but est de transformer le mouvement de va-et-vient du piston en un mouvement de rotation, et c'est à cela que servent la bielle et le vilebrequin.

La partie supérieure du cylindre est fermée et comporte deux ou plusieurs ouvertures pouvant être obturées par des soupapes : ce sont les soupapes d'admission et d'échappement. On trouve également une ou deux bougies d'allumage, communément appelées « bougies », dans la partie supérieure du couvercle du cylindre.

Un cycle complet d'un moteur à 4 temps se compose de 4 temps, à savoir le temps d'admission, le temps de compression, le temps de puissance et le temps d'échappement.

Au début de la phase d'admission, le piston se trouve en haut du cylindre ; on appelle ce point le point mort haut (PMH), car le piston s'y immobilise très brièvement au sommet du cylindre pendant le fonctionnement. Les deux soupapes sont fermées et dès que le piston commence à descendre, la soupape d'admission s'ouvre.

Ce mouvement descendant du piston provoque en quelque sorte une aspiration d'air par la soupape d'admission. Sur certains moteurs à 4 temps, il ne s'agit pas seulement d'air, mais d'un mélange d'air et de vapeurs d'essence provenant du carburateur (nous y reviendrons plus tard). Tout cela se produit pendant la phase d'admission.

Une fois que le piston se trouve à son point le plus bas, également appelé point mort bas (PMB), la soupape d'admission se ferme. Lorsque le piston remonte, le mélange d'air et de carburant est comprimé par le volume de plus en plus réduit dans le cylindre. Cela entraîne une augmentation de la pression et de la température, mais notre mélange n'est pas censé s'enflammer à ce stade. C'est ce que l'on appelle la phase de compression. L'inflammation du mélange air/carburant se produira par l'allumage de ce mélange par la « bougie » au moment où le piston se trouve à nouveau en haut du cylindre.

Cette combustion va faire augmenter encore davantage la température et, bien sûr, la pression dans le cylindre. Cette augmentation de pression pousse notre piston vers le bas. C'est en fait le seul moment de tout le cycle du moteur à 4 temps où notre moteur effectue un travail, et c'est pourquoi nous appelons ce temps le temps de travail.

Une fois que le piston est complètement descendu (ODP), l'autre soupape s'ouvre, la soupape d'échappement. Lors du mouvement ascendant du piston qui suit, les gaz de combustion peuvent être expulsés vers l'extérieur par la soupape d'échappement pour rejoindre ensuite le système d'échappement du moteur. Lorsque le piston se trouve en haut du cylindre (BDP), la soupape d'échappement se referme, la soupape d'admission peut s'ouvrir à nouveau et le cycle complet à 4 temps recommence.

Il s'agit donc d'une explication assez simple, mais suffisante pour comprendre plus tard à quoi servira le carburateur.  Pour améliorer le rendement du moteur, les constructeurs veillent également à ce que les soupapes d'admission et d'échappement s'ouvrent plus tôt et restent ouvertes plus longtemps, et le moment où la « bougie » délivre l'étincelle pour allumer le mélange est également avancé.

Il est également possible de prévoir plusieurs soupapes d'admission et d'échappement, ainsi que plusieurs « bougies » par cylindre. Pensez simplement à la mention « 16V » qui brille souvent à l'arrière d'une voiture.  En réalité, cela signifie simplement qu'il s'agit d'une voiture à 4 cylindres, chaque cylindre disposant de 2 soupapes d'admission et de 2 soupapes d'échappement.

Imaginez : un Robinson R44 Raven II 16V. J’ai donc expliqué le fonctionnement du moteur à 4 temps à partir d’un seul cylindre et de son piston. Tout comme pour les voitures, les moteurs à pistons utilisés dans l’aviation sont équipés de plusieurs cylindres.  Une configuration courante consiste en un ensemble de 4 ou 6 cylindres placés par paires face à face, également appelé moteur boxer (en anglais « Flat opposed »). Ce type de moteur est facile à monter et est généralement équipé d'un système de refroidissement par air.

Nous savons désormais que notre moteur a besoin d’un mélange de carburant et d’air.  Une façon d’alimenter le moteur en carburant consiste à l’équiper d’un système d’injection, comme c’est le cas sur le Robinson Raven II. Sur le Robinson R44 Raven I et le Robinson R22, cela se fait à l’aide d’un carburateur.  Dans notre prochain cours, nous verrons comment fonctionne un carburateur et quels en sont les avantages et les inconvénients.

Colophon :

• Photos, dessins et texte © C.Comyn – Toran Helicopter Academy

Source de l'article : https://www.helispot.be/hs/page/detail.asp?oid=e7e5c2D3