8-11 Systèmes alimentation carburant (motoplaneurs)
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Le circuit carburant
Le rôle du circuit carburant est de contenir une réserve de carburant et de l'amener jusqu'au moteur. Le circuit carburant d'un aéronef est constitué d'un ou plusieurs réservoirs, d'un robinet à carburant, d'un filtre, d'une ou deux pompes à carburant, du carburant lui-même. Tous ces composants sont reliés entre-eux par des tuyauteries dans lesquelles circulent le carburant. Une jauge à essence permet de mesurer la quantité de carburant présente dans le réservoir.
- réservoirs à carburant : ils permettent de stocker une certaine quantité de carburant. Ils sont étanches, mais disposent d'un orifice de remplissage, d'un petit orifice de mise à l'air libre, et d'un point de purge (appelé aussi drain). Le rôle de la mise à l'air est de permettre à l'air de rentrer ou sortir du réservoir due aux variations d'altitudes, mais aussi de permettre à l'air de rentrer dans le réservoir pour permettre à l'essence d'en sortir. Cette mise à l'air libre peut être faite dans le bouchon de l'orifice de remplissage, ou par un petit tuyau reliant le réservoir à l'extérieur de l'aéronef. Le point de purge est en fait une petite vanne pour faire sortir le carburant par le point le plus bas du réservoir : l'eau étant plus lourde que l'essence, elle reposerait au fond du réservoir. Une purge lors de la visite pré-vol permet de vérifier la présence d'eau et de l'éliminer. Cette eau présente dans l'essence peut résulter d'une pollution avant l'avitaillement (circuit d'approvisionnement), pendant l’avitaillement (pluie par l'orifice de remplissage), ou après l'avitaillement (condensation d'un air humide durant la nuit). Pour cette dernière raison, un avion métallique garé la nuit à l'extérieur avec les réservoirs vides est plus sensible au phénomène de condensation qu'un aéronef garé à l'intérieur avec les réservoirs pleins.
- tuyauteries : pour un motoplaneur, les tuyauteries sont de taille modeste, 5 à 10 millimètres de diamètres. Elle peuvent être rigides et faite de métal, ou souple et faite de caoutchouc avec une armature en textile.
- robinet carburant : il s'agit robinet présent dans le poste de pilotage pour fermer l'arrivé de carburant. Principalement en cas d'incendie dans le compartiment moteur mais aussi pour arrêter le moteur si les autres moyens de l'arrêter sont inopérant. Dans les autres moments, ce robinet doit normalement rester ouvert. Suivant la conception de l'aéronef et la quantité de carburant contenu dans le circuit en aval du robinet, un pilote qui décolle accidentellement avec un robinet en position fermé pourrait tomber en panne moteur à un moment critique à faible hauteur après le décollage.
- filtre à carburant : Le filtre a pour rôle de retirer les impuretés solides afin de ne pas colmater les équipements du moteur. Malgré ce dispositif, il est indispensable de prendre toutes les précautions préalables pour ne pas polluer le réservoir avec trop de particules solides qui pourraient même colmater ce filtre.
- pompes à carburant : Une pompe à carburant à pour rôle d'aspirer le carburant du réservoir pour l'envoyer vers le moteur. Une pompe mécanique est actionnée par le moteur lui-même, une pompe électrique est actionnée par un moteur électrique. Généralement, deux pompes de technologies différentes (une pompe mécanique plus une pompe électrique) sont installées de façon redondante. En cas de panne, une seule des deux pompes suffit à faire fonctionner le moteur à pleine puissance.
- Jauge à carburant : La jauge consultable depuis la place du pilote permet de connaitre la quantité de carburant restant dans le réservoir. La jauge peut être électrique, mais aussi un simple flotteur, ou encore une fenêtre transparente dans la paroi du réservoir permettant de lire le niveau de carburant. Contrairement aux apparences, la précision des jauges est génralement faible. Les graduations sont souvent imprécises et l'attitude de l'aéronef (s'il penche d'un côté au sol) peut fausser l'indication. Pour ces raisons, il est utile de prendre des précautions sur la quantité de carburant restante.
- Les carburants: Parmi tous les carburants aviation disponibles, les moteurs à pistons d'avions fonctionnent traditionnellement avec de l'essence aviation (Avgas 100LL : abréviation de aviation gasoline one hundred Low Lead), un carburant similaire à l'essence automobile mais à plus fort indice d'octane*, d'une formulation très peu agressive (pas d'alcools ni de solvants) et parfaitement asséché (pour éviter le givrage). En raison du coût élevé de l'essence aviation, les nombreux moteurs peu puissants des motoplaneurs peuvent fonctionner avec de l'essence automobile (mogas). Le type de carburant utilisé doit se faire en accord avec les précaunisations du constructeur de l'aéronef, et en accord avec les consignes du propriétaire de l'aéronef. Les principales essences utilisées dans les motoplaneurs en Europe sont :
- Avgas 100LL : Il se prononce one hundred low lead. Le carburant est de couleur bleu clair, disponibles dans les pompes a carburants des aérodromes.
- Avgas UL91 : UL est l’abréviation pour Unleaded = sans plomb. C'est une essence spécialement conçue pour les avions légers, sans composés oxygénés dont l’éthanol, conçue pour préserver réservoirs et circuits de carburant. En effet, les alcools peuvent être nuisibles pour certains matériaux et présentent l’inconvénient de capter l’eau.
- SP 98 : SP pour Sans-Plomb. C'est une essence automobile avec un indice d'octane de 98. Elle très couramment utilisée pour les avions légers car de nombreux moteurs sont compatibles, elle est moins polluante et moins couteuse. La version SP-95 est plus rarement utilisée car le taux d'octane est souvent insuffisant, et car la teneur en alcool peut être trop élevée (les versions "-E5" sont généralement acceptables, mais les versions "-E10" et "-E85" sont généralement incompatibles).
Par ailleurs, les moteurs à réaction utilisent du kérosène Jet-A, proche du gazole mais moins gras et dépourvu de paraffines. Aussi, de rares moteurs diesel équipent certains avions, ces moteurs étant souvent capable aussi d'accepter du kérosène Jet-A.
- Indice d'octane : appelé parfois taux d'octane, c'est un indicateur qui permet d'évaluer la capacité d'un carburant à résister à l'auto-allumage. L'auto-allumage est un phénomène néfaste qui survient lorsqu'un mélange air/essence est frottement comprimé (le mélange s'enflamme ou explose spontanément tout seul, au mauvais moment et sans contrôle possible). Un fort taux d'octane indique un carburant qui supporte de plus fortes pression avant de s'auto-allumer. Les moteurs performants avec des taux de compression élevés (généralement le cas des moteurs aéronautiques) ont besoin d'un carburant à fort indice d'octane. L'ajout de certains additif comme le plomb tétraéthyle dans la 100LL contribue à l'augmentation de l'indice d'octane.
- Le vapor lock : Il s'agit d'un phénomène de vaporisation de l'essence dans la tuyauterie. A cause d'une forte température (période estivale, tuyauterie dans le compartiment moteur...), et/ou d'une pression atmosphérique plus faible (altitude...), le carburant se vaporise et forme une bulle de gaz qui peut entraver l'alimentation en carburant. Les conséquences sont une perte de puissance puis l'arrêt du moteur. Les constructeurs d'aéronefs anticipent le phénomène par une conception adaptée du circuit carburant. Le pilote peut également activer une éventuelle pompe à carburant électrique pour augmenter la pression dans le circuit carburant aval dans les situations à risques.