2 - Historique

2.2 - Cas particuliers

2.2.2 - Configuration mécanique des moteurs thermiques

2.2.2.3 - La turbine à gaz

La turbine à gaz est un moteur à conditionnement hétérogène du mélange air-carburant et à flamme continue.

C'est un moteur polycarburant qui accepte des combustibles liquides, gazeux ou émulsifiés.

Le conditionnement est réalisé dans une chambre de combustion séparée où un injecteur répartit finement le combustible dans l'air comburant afin que le mélange se fasse de manière à obtenir un taux de combustion élevé.

La compression se fait et le travail s'obtient à l'aide de turbines à ailettes qui tournent sans frotter dans leur logement respectif.

La configuration ainsi obtenue autorise des régimes très élevés, le flux des gaz atteignant et dépassant parfois à certains endroits du système la vitesse du son, bien que les calculs soient basés sur une vitesse maximale des gaz de l'ordre de 0,8 à 0,9 Mach.

L'air aspiré est d'abord comprimé jusqu'à une valeur de 4 à 6 bars environ, traverse éventuellement un échangeur de chaleur dans lequel il monte en température, atteint la chambre de combustion où il s'allie au carburant pour former un gaz qui en brûlant monte en température, augmentant ainsi de volume. Les gaz cèdent une partie de leur énergie à une turbine de travail, le cas échéant une autre partie dans l'échangeur de chaleur et dissipent le reste dans l'atmosphère.

Comme les pressions de travail sont peu élevées, la puissance ne peut s'obtenir que par des régimes qui dépendent logiquement de la taille de la turbine. Ainsi, une turbine à gaz qui serait destinée à l'automobile fonctionnerait dans une plage de régime qui varierait entre 8000 et 70 000 tours par minute.

Avantages de la turbine à gaz :

- fonctionnement polycarburant ;

- marche régulière ;

- bon rapport p_max/p_me ;

- valeurs d'émission favorables sans équipement.

Inconvénients de la turbine à gaz :

- mauvais rendement : moins de 30% de l'énergie calorifique contenue dans le carburant est transformée en énergie mécanique ;

- faibles pressions de travail ;

- régimes souvent beaucoup trop élevés ;

- coût de fabrication élevé ;

- importante consommation de carburant ;

- mal adaptée aux faibles puissances ;