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8-10 Cellule moteur hélice (motoplaneurs) (voir la source)

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→‎Cellule, moteur et hélice
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== Cellule, moteur et hélice ==
== Cellule, moteur et hélice ==
=== Moteurs à combustion interne ===
=== Moteurs à combustion interne ===
Pour le vol en Motoplaneur, le fonctionnement du [[wikipedia:Moteur_à_quatre_temps|'''Moteur essence à 4 temps''']] à allumage commandé sera détaillé dans ce chapitre. Il existe cependant de nombreux autres types de [[wikipedia:Moteur_à_combustion_interne|moteur à combustion interne]]. Par exemple, les '''planeurs à dispositif d'envol incorporé''' utilisent notamment des [[wikipedia:Moteur_à_deux_temps|moteurs à 2 temps]] car le compromis poids/puissance/bruit/consommation leur est plus favorable dans le cas d'un moteur qui fonctionne très peu. Dans le cas des motoplaneurs, le moteur à 4 temps est un meilleur compromis. Les principaux types de moteurs utilisés par les '''motoplaneurs''' sont :
Il existe différents types de [[wikipedia:Moteur_à_combustion_interne|moteur à combustion interne]] :
*Les [[wikipedia:Moteur_à_deux_temps|moteurs essence à 2 temps]] : bon rapport poids/puissance mais bruyant et groumant en carburant. Régulièrement sur des planeurs à dispositif d'envol incorporé.
*Les [[wikipedia:Moteur_à_quatre_temps|'''moteurs essence à 4 temps''']] : Moins groumant en carburant et mois bruyant, ils sont un peu plus lourd que les moteurs deux temps. Choix majoritaire pour les motoplaneurs.
*...et d'autres types peu utilisé en vol en planeur comme Les [[wikipedia:Moteur_Diesel|moteurs diesel]], les [[wikipedia:Turboréacteur|turboréacteurs]] et [[wikipedia:Turbopropulseur|turbopropulseurs]]...


Dans ce paragraphe sera détaillé le [[wikipedia:Moteur_à_quatre_temps|'''moteurs essence à 4 temps''']]. Les principaux modèles de moteurs utilisé sur les motoplaneurs actuels sont :
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File:Rotax 912.jpg|Les moteurs Rotax comme les modèles 912 (80ch), 912S (100ch), 914 (115ch)...etc
File:Rotax 912.jpg|Les moteurs Rotax comme les modèles 912 (80ch), 912S (100ch), 914 (115ch)...etc
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'''Le contrôle du moteur par le pilote :''' ces commandes permettent le contrôle du moteur, elles sont détaillées plus loin dans ce chapitre :
'''Le moteur se contrôle par le pilote :''' ces commandes permettent le contrôle du moteur, elles sont détaillées plus loin dans ce chapitre :
*'''La commande de démarreur''' : Un bouton qui permet de lancer le moteur avec le démarreur électrique.
*'''La commande de démarreur''' : Un bouton qui permet de lancer le moteur avec le démarreur électrique.
*'''La commande d'allumage/magnéto''' : Un interrupteur qui autorise la création de l'étincelle par la bougie, et donc permet le fonctionnement du moteur.
*'''La commande d'allumage/magnéto''' : Un interrupteur qui autorise la création de l'étincelle par la bougie, et donc permet le fonctionnement du moteur.
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[[Fichier:4StrokeEngine Ortho 3D Small.gif|thumb|Cycle 4-temps à allumage commandé : <br />1) admission, <br />2) compression, <br />3) combustion, <br />4) échappement.]]
[[Fichier:4StrokeEngine Ortho 3D Small.gif|thumb|Cycle 4-temps à allumage commandé : <br />1) admission, <br />2) compression, <br />3) combustion, <br />4) échappement.]]


Durant son fonctionnement, le moteur à 4 temps enferme d'abord un mélange d'air et d'essence dans un cylindre, le comprime, puis lance la combustion avec une étincelle. L'augmentation de pression dû à la combustion permet de pousser un piston et de récupérer l'énergie mécanique pour le transmettre à l'hélice. Les gaz brulés sont ensuite évacués à l'extérieur avant que le cycle recommence. Les '''4 temps du moteur''' sont :
Durant son fonctionnement, le moteur à 4 temps répète un cycle de quatre étapes que nous appellerons "quatre temps" :
 
# '''Admission''' d'un mélange d'air et de carburant (préalablement mélangé par un [[wikipedia:carburateur|carburateur]] ou système d'injection) : Lors de ce temps, la soupape d'admission est ouverte et le piston descend, ce qui aspire le mélange air-essence dans le cylindre. Du fait de l'aspiration, la pression d'admission est inférieure à la pression ambiante (0.4bar au ralenti et environ 0.9 bar plein gaz pour un moteur atmosphérique. Dans le cas d'un moteur suralimenté par un turbo, la pression d'admission peut être plus forte) ;
# '''Admission''' d'un mélange d'air et de carburant, préalablement mélangé (par un [[wikipedia:carburateur|carburateur]] ou système d'injection) : Lors de ce temps, la soupape d'admission est ouverte et le piston descend, ce qui aspire par dépression le mélange air-essence dans le cylindre. La pression d'admission est inférieure à la pression ambiante (0.4bar au ralenti à 0.9 bar plein gaz pour un moteur atmosphérique. Dans le cas d'un moteur suralimenté par un turbo, la pression d'admission peut être plus forte) ;
# '''Compression''' du mélange : fermeture de la soupape d'admission, puis le piston remonte et comprime le mélange (jusqu'à 10 bar dans la chambre de combustion à puissance maximale) ;
# '''Compression''' du mélange : fermeture de la soupape d'admission, puis le piston remonte et comprime le mélange (jusqu'à 10 bar dans la chambre de combustion à puissance maximale) ;
# '''Combustion et détente''' ''(souvent appelé "explosion" par abus de langage)'' : lorsque le piston atteint approximativement son point culminant ([[wikipedia:point_mort_haut|point mort haut (PMH)]]), la [[wikipedia:bougie_d'allumage|bougie d'allumage]], connectée à un système d'allumage haute tension, produit une étincelle ; la combustion et la détente qui s'ensuit constitue le seul temps où le moteur produit une force mécanique (le temps moteur) ; les gaz chauds à une pression de 40 à 60 bar repoussent le piston, initiant le mouvement ;
# '''Combustion et détente''' ''(souvent appelé "explosion" par abus de langage)'' : lorsque le piston atteint approximativement son point culminant ([[wikipedia:point_mort_haut|point mort haut (PMH)]]), la [[wikipedia:bougie_d'allumage|bougie d'allumage]], connectée à un système électrique haute tension, produit une étincelle ; la combustion fait augmenter la température et la pression qui augmente jusqu’à 40 à 60 bar. Cette forte pression repousse le piston, ce qui constitue le seul temps où le moteur produit une force mécanique (le temps moteur) ;
# '''Échappement''' : ouverture de la soupape d'échappement et remontée du piston qui chasse les gaz brûlés dans le [[wikipedia:collecteur_d'échappement|collecteur d'échappement]].
# '''Échappement''' : ouverture de la soupape d'échappement et remontée du piston qui chasse les gaz brûlés dans le [[wikipedia:collecteur_d'échappement|collecteur d'échappement]].


[[File:Four stroke engine diagram.jpg|left|250px|Schéma d'un cylindre d'un moteur à 4 temps]]
[[File:Four stroke engine diagram.jpg|left|250px|Schéma d'un cylindre d'un moteur à 4 temps]]
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Les cylindres sont le cœur du moteur. Un moteur de motoplaneur en possède généralement 4, disposés à plat : On parle d'une [[wikipedia:Moteur_avec_quatre_cylindres_à_plat|disposition 4 cylindres à plat]]. Pour le bon fonctionnement des cylindres, plusieurs circuits ou équipement sont nécessaires : '''l'ensemble constitue le moteur à combustion interne.'''  
Les cylindres sont le cœur du moteur. Un moteur de motoplaneur en possède généralement 4, disposés à plat : On parle d'une [[wikipedia:Moteur_avec_quatre_cylindres_à_plat|disposition 4 cylindres à plat]]. Pour le bon fonctionnement des cylindres, plusieurs circuits ou équipement sont nécessaires : '''l'ensemble des cylindres et des circuits constitue le moteur à combustion interne.'''  


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===Système de mélange Air / Essence===
===Système de mélange Air / Essence===
Le moteur dispose d'un système qui réalise le mélange d'[[wikipedia:air|air]] (le [[wikipedia:comburant|comburant]]) et d'essence (le carburant). Le rapport air/[[wikipedia:Essence_(hydrocarbure)|essence]] idéal à injecter dans la [[wikipedia:chambre_de_combustion|chambre de combustion]] est de '''1 gramme d'essence pour 14,7 grammes d'air'''. Ce rapport idéal est appelé mélange [[wikipedia:Stœchiométrie|'''stœchiométrique''']]. Lorsque le mélange n'est pas stœchiométrique, il est soit trop pauvre en essence, soit trop riche en essence :  
Deux technologies différentes existent aujourd'hui pour réaliser le mélange parfait d'[[wikipedia:air|air]] et d'[[wikipedia:Essence_(hydrocarbure)|essence]]: le [[wikipedia:Carburateur|'''carburateur''']] et l'[[wikipedia:Injection_(moteur)|injection]]. L'objectif est de créer un mélange dont le rapport air/essence est de '''1 gramme d'essence pour 14,7 grammes d'air'''. Ce rapport idéal est appelé mélange [[wikipedia:Stœchiométrie|'''stœchiométrique''']]. Lorsque le mélange n'est pas stœchiométrique, il est soit trop pauvre en essence, soit trop riche en essence :  


*On parle de '''mélange pauvre''' si la proportion d'essence est inférieure à l'idéal : le moteur ne délivre pas sa pleine puissance et à tendance à chauffer.
*On parle de '''mélange pauvre''' si la proportion d'essence est inférieure à l'idéal : le moteur ne délivre pas sa pleine puissance et à tendance à chauffer.
*On parle de '''mélange riche''' si la proportion d'essence est supérieure à l'idéal : La combustion est incomplète, le moteur à tendance à s'encrasser avec des suies noires.
*On parle de '''mélange riche''' si la proportion d'essence est supérieure à l'idéal : La combustion est incomplète, le moteur à tendance à s'encrasser avec des suies noires.


La '''richesse''' doit être idéale tout au long du vol. La densité de l'air varie tout au long du vol (altitude, température...), il faut donc adapter la quantité de carburant pour garder les proportions idéales. La gestion de la richesse est souvent complètement automatique. Certains moteurs disposent toutefois d'une '''commande de richesse''' (ou commande de mixture) permettant d'ajuster manuellement la richesse, en fonction des paramètres moteurs (température des têtes de cylindres, des gaz d‘échappement...).
La '''richesse''' doit être idéale tout au long du vol. Mais comme la densité de l'air varie tout au long du vol (altitude, température...), il faut adapter la quantité de carburant pour conserver les proportions idéales. La gestion de la richesse est souvent complètement automatique. Certains moteurs à carburateur disposent toutefois d'une '''commande de richesse''' (ou ''mixture control'' en anglais) permettant d'ajuster manuellement la richesse, en fonction des informations données par les capteurs du moteurs (température des têtes de cylindres, des gaz d‘échappement...).






'''Le carburateur'''
'''Fonctionnement d'un carburateur'''
[[File:Carburetor Gaznik SVG.svg|thumb|Schéma du carburateur.<br/>1 - Entrée d'air, 2 - Gorge de buse, 3 - Cuve à essence, 4 - Flotteur, 5 - Pointeau, 6 - Gicleur, 7 - Papillon ]]
[[File:Carburetor Gaznik SVG.svg|thumb|Schéma du carburateur.<br/>1 - Entrée d'air, 2 - Gorge de buse, 3 - Cuve à essence, 4 - Flotteur, 5 - Pointeau, 6 - Gicleur, 7 - Papillon ]]
Le [[wikipedia:Carburateur|'''carburateur''']] est le système de mélange historique et le plus utilisé encore aujourd'hui. Il fonctionne de manière complètement mécanique : En amont des cylindres, dans un conduit qui provoque un [[wikipedia:Effet_Venturi|effet venturi]], l'air qui circule aspire le carburant du gicleur, puis le carburant se vaporise. La quantité de carburant dépend du débit d'air qui traverse le carburateur. Donc, le pilote agit sur le '''papillon des gaz''' pour faire varier la quantité d'air qui traverse le carburateur, ce qui permet de contrôler la puissance du moteur.
Le [[wikipedia:Carburateur|'''carburateur''']] est le système de mélange historique et le plus utilisé encore aujourd'hui. Il fonctionne de manière complètement mécanique : En amont des cylindres, dans un conduit qui provoque un [[wikipedia:Effet_Venturi|effet venturi]], l'air qui circule aspire le carburant du gicleur, puis le carburant se vaporise. La quantité de carburant dépend du débit d'air qui traverse le carburateur. Donc, le pilote agit sur le '''papillon des gaz''' pour faire varier la quantité d'air qui traverse le carburateur, ce qui permet de contrôler la puissance du moteur.
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'''L'injection'''
'''Fonctionnement de l'injection'''
[[File:PetrolDirectInjectionBMW.JPG|thumb|Vue en coupe d'un cylindre avec injecteur à injection directe (flèche rouge)]]
[[File:PetrolDirectInjectionBMW.JPG|thumb|Vue en coupe d'un cylindre avec injecteur à injection directe (flèche rouge)]]
L'[[wikipedia:Injection_(moteur)|injection]] est l'autre dispositif qui permet de réaliser le mélange air/essence. Préférée au carburateur afin d'améliorer le rendement moteur, l'injection fut à l'origine exclusivement mécanique, puis améliorée par l'utilisation de calculateurs électroniques. Un injecteur (tube perforé de micro-trous) piloté par un calculateur pulvérise à très haute pression le carburant directement dans le cylindre (injection directe) ou un peu amont des cylindres (injection dans les pipes d'admissions).
L'[[wikipedia:Injection_(moteur)|injection]] est l'autre dispositif qui permet de réaliser le mélange air/essence. Préférée au carburateur afin d'améliorer le rendement moteur, l'injection fut à l'origine exclusivement mécanique, puis améliorée par l'utilisation de calculateurs électroniques. Un injecteur (tube perforé de micro-trous) piloté par un calculateur pulvérise à très haute pression le carburant directement dans le cylindre (injection directe) ou un peu amont des cylindres (injection dans les pipes d'admissions).
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===Le circuit d'huile - lubrification===
===Le circuit d'huile - lubrification===
La [[wikipedia:Lubrification|'''lubrification''']] est une technique utilisant de l'huile, permettant de réduire le [[wikipedia:frottement|frottement]], l'[[wikipedia:usure_des_surfaces|usure]] entre deux éléments en contact et en mouvement dans le moteur. Elle permet aussi d'évacuer une partie de la chaleur engendrée par ce frottement, ainsi que d'éviter la corrosion. ''Note : on parle de "lubrification" dans le cas où le [[wikipedia:lubrifiant_(mécanique)|lubrifiant]] est liquide et de "graissage" dans le cas où il est compact.''
La [[wikipedia:Lubrification|'''lubrification''']] est une technique utilisant de l'huile, permettant de réduire le [[wikipedia:frottement|frottement]], l'[[wikipedia:usure_des_surfaces|usure]] entre deux éléments en contact et en mouvement dans le moteur. Elle permet aussi d'évacuer une partie de la chaleur engendrée par ce frottement, ainsi que d'éviter la corrosion. L'huile est injectée par la pompe à huile dans divers petits conduits présents à l'intérieur des pièces métalliques du moteur. Chaque zone de frottement est donc lubrifiée par un apport continu d'huile. L'huile s'écoule ensuite au fond du [[wikipedia:Carter_d'huile|carter moteur]] pour recommencer le cycle.  


Le '''circuit de lubrification''' d'un moteur est constitué d'une [[wikipedia:Pompe_à_huile|'''pompe à huile''']] (entrainé mécaniquement pas le moteur), d'un [[wikipedia:Filtre_à_huile|'''filtre à huile''']], d'un [[wikipedia:Radiateur_(échangeur_de_chaleur)#Huile_de_lubrification|'''échangeur de chaleur''']], d'un '''capteurs de pression''', d'un '''capteur de température''' et bien-sûr de l'[[wikipedia:Huile_moteur|'''huile''']] elle-même. Une jauge à huile manuelle permet de relever manuellement le niveau d'huile lors de la visite prévol:
Le '''circuit de lubrification''' d'un moteur est constitué d'une [[wikipedia:Pompe_à_huile|'''pompe à huile''']] (entrainé mécaniquement pas le moteur), d'un [[wikipedia:Filtre_à_huile|'''filtre à huile''']], d'un [[wikipedia:Radiateur_(échangeur_de_chaleur)#Huile_de_lubrification|'''échangeur de chaleur''']] et bien-sûr de l'[[wikipedia:Huile_moteur|'''huile''']] elle-même. '''Une jauge à huile manuelle''' permet de relever manuellement le niveau d'huile lors de la visite prévol tandis qu'un '''capteurs de pression''' et un '''capteur de température''' permettent de surveiller le fonctionnement du circuit d'huile tout au long du vol.
L'huile d'abord filtrée et refroidie est injectée par la pompe dans divers petits conduits présents à l'intérieur des pièces du moteur. Chaque zone de frottement est lubrifiée par un apport continu d'huile. L'huile s'écoule ensuite au fond du [[wikipedia:Carter_d'huile|carter moteur]] pour recommencer le cycle.  


Le pilote doit vérifier le niveau d'huile lors de la visite prévol. En cas de manque, le pilote peut parfois être autorisé à faire le complément d'huile (suivant les procédures d'exploitation de l'aéronef). Lors du complément d'huile '''le pilote doit porter une attention absolue à la référence d'huile qu'il ajoute''', ainsi qu'a la quantité ajouté pour ne pas dépasser le maximum. En cas de doute, le vol ne doit pas être entrepris sans le conseil d'un mécanicien habilité.
Les principales caractéristiques des huiles moteurs :  
Les principales caractéristiques des huiles moteurs :  
*le type : huile minérale, synthétique, avec ou sans additifs...  
*le type : huile minérale, synthétique, avec ou sans additifs...  
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*la capacité à bruler : au delà de son [[wikipedia:Point_d'éclair|point d'éclair]], l'huile devient combustible et brule en présence d'une flamme.  
*la capacité à bruler : au delà de son [[wikipedia:Point_d'éclair|point d'éclair]], l'huile devient combustible et brule en présence d'une flamme.  


Le pilote doit vérifier le niveau d'huile lors de la visite prévol. En cas de manque, le pilote peut parfois être autorisé à faire le complément d'huile (suivant les procédures d'exploitation de l'aéronef). Lors du complément d'huile '''le pilote doit porter une attention absolue à la référence d'huile qu'il ajoute''', ainsi qu'a la quantité ajouté pour ne pas dépasser le maximum. En cas de doute, le vol ne doit pas être entrepris sans le conseil d'un mécanicien habilité.  
Lors de la mise en route du moteur, le pilote surveille la pression d'huile qui doit s'établir rapidement*. Lorsque l'huile est froide donc visqueuse, un dépassement de la pression d'huile maximum est admis. Après quelques minutes de fonctionnement, l'huile atteint sa température minimale de fonctionnement*, la pression doit être à l'intérieure de la plage autorisée*.
(*Si ce n'est pas le cas, le moteur sera arrêté dès que possible).  


Lors de la mise en route du moteur, le pilote monitore la pression d'huile qui doit s'établir rapidement*. Lorsque l'huile est froide donc visqueuse, un dépassement de la pression d'huile maximum est admis. Après quelques minutes de fonctionnement, l'huile atteint sa température minimale de fonctionnement*, la pression doit être à l'intérieure de la plage autorisée* (*Si ce n'est pas le cas, le moteur doit être arrêté dès que possible). Durant tout le vol, le pilote doit monitore la pression d'huile et la température d'huile :
Durant tout le vol, le pilote doit surveille la pression d'huile et la température d'huile :
*Une température trop élevée peut être le reflet d'une sollicitation trop importante du moteur
*Une température trop élevée peut être le reflet d'une sollicitation trop importante du moteur
*Une pression d'huile trop faible peut être le reflet d'un manque d'huile.  
*Une pression d'huile trop faible peut être le reflet d'un manque d'huile.  
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