À la pointe de la technologie des moteurs à réaction

Bien que le Connecticut ne soit pas connu comme un foyer de fabrication, la vérité est que l'État abrite certains des plus grands acteurs de l'industrie, notamment Kaman, Praxair, Sikorsky, Gerber Scientific et bien d'autres.

L'une de ces sociétés , Pratt & Whitney, a récemment dévoilé une famille révolutionnaire de moteurs à réaction.

Noah Webster, l'homme derrière les dictionnaires Webster et un ancien résident du Connecticut lui-même, a défini la région comme frugale et industrielle. Il n'est donc peut-être pas surprenant que ces caractéristiques incarnent également la production de la nouvelle famille de moteurs à réaction Pure Power de Pratt & Whitney. Cette technologie innovante a coûté à P&W plus de 10 milliards de dollars et a nécessité plus de 30 ans de développement. Heureusement, cet engagement est sur le point de porter ses fruits.

PurePower PW1000G : 16 % plus économe en carburant et 75 % plus silencieux

Le moteur PurePower PW1000G est exactement ce que l'industrie aérienne perpétuellement à court de commandes a commandé. Il est plus propre, plus léger et plus silencieux que tout ce qui a précédé. Pour commencer, sa consommation de carburant est de 16% inférieure à celle de tout autre moteur sur le marché, et avec du carburéacteur actuellement d'environ 3 $ le gallon, les économies s'élèvent à près de 1,2 million de dollars par avion et par an.

Il utilise également une conception de chambre de combustion qui délivre des émissions 50 % inférieures aux normes d'émission CAEP/6, qui est la norme la plus stricte de l'industrie. Et, si vous êtes comme moi et vivez sous les trajectoires de vol des grands aéroports, alors la réduction de 75 % du bruit au sol sera certainement un cadeau.

Le PurePower est basé sur une conception de turboréacteur à engrenages, ce qui n'est pas un nouveau concept. Jusqu'à présent, cependant, personne n'a été en mesure d'en construire un assez grand pour répondre aux exigences de poussée élevée de l'industrie du transport aérien commercial. Et avec la fiabilité légendaire des moteurs P&W, il n'est pas non plus en proie aux problèmes de fiabilité communs à de nombreuses conceptions antérieures de turboréacteurs à double flux.

La nouvelle conception de P&W peut fournir jusqu'à 40 000 livres de poussée, jusqu'à présent. Cela permet aux moteurs PurePower d'englober l'ensemble du marché des avions à fuselage étroit. Le succès assuré de ce moteur verra certainement son expansion sur le marché des gros-porteurs. Comme les études de conception pour cette application existent déjà, ce n'est qu'une question de temps avant que les avionneurs n'appuient sur la gâchette.

Bien sûr, de nombreux détails techniques sont exclusifs. En fait, le secret entourant le moteur est si strict qu'on s'attendrait à voir le fumeur de cigarettes des X-Files se tenir en arrière-plan lors de la conférence de presse. Même mes contacts à East Hartford sont discrets en tant que sénateur devant un grand jury. Cependant, il y a encore suffisamment de bonnes informations pour impressionner les réducteurs les plus exigeants.

Pour les non-initiés, un turboréacteur à engrenages est, comme son nom l'indique, un turboréacteur à engrenages. Dans le cas du PurePower, l'entraînement permet au ventilateur principal de tourner 30 % plus lentement que les turboréacteurs conventionnels. Jusqu'à présent, la transmission par engrenages était la raison pour laquelle la conception n'a jamais été réalisée à plus grande échelle. Cet obstacle a été résolu par le développement par P&W d'une boîte de vitesses légère et très fiable, dont on dit qu'elle est dotée d'un système de lubrification de pointe, la principale raison de sa fiabilité et de ses performances. Cependant, la transmission par engrenage n'est qu'une des astuces que P&W a dans sa manche. Le ventilateur principal plus grand et à vitesse réduite signifie que le compresseur basse pression (LPC) fonctionne à des vitesses plus élevées, nécessitant moins d'étages. Les turboréacteurs nécessitent généralement six ou sept étages LPC ; le PurePower n'en utilise que trois. C'est une réduction de 1 500 pales. La vitesse de rotation plus rapide signifie également que l'air entrant dans le compresseur haute pression (HPC) se déplace sous une pression encore plus élevée. Les huit étages du HPC sont également beaucoup moins nombreux que ceux que l'on trouve généralement dans un turboréacteur standard.

Pour le HPC, l'innovation règne en maître. Le système utilise moins d'étages, constitués de rotors à aubes intégrales ou d'IBR plutôt que d'aubes et de disques de compresseur séparés. Aussi connu sous le nom de blisks, il s'agit d'un rotor monobloc avec disque et pales intégrés dans une structure unique. La chambre de combustion utilise également un système de paroi flottante à l'intérieur de la chambre de combustion annulaire. Cette technologie a déjà été déployée dans les moteurs P&W utilisés dans le F-22 Raptor : elle consiste en une série de panneaux thermiquement isolés composés d'un matériau à haute teneur en cobalt résistant à l'oxydation. Il y a encore plus d'avantages du côté de la turbine. La turbine basse pression (LPT) ne nécessite que trois étages au lieu des neuf requis par les conceptions antérieures de P&W. Cela équivaut à 3 500 pales de ventilateur en moins.

Dessous de ventilateur turbo standard supérieur PurePower

En parlant de pales de ventilateur, il y a un autre secret digne de Mulder & Scully : P&W utilise une nouvelle structure de pale de ventilateur creuse métallique hybride développée derrière la porte en fer à East Hartford. Comme on pouvait s'y attendre, les méthodes de fabrication et la composition restent un secret.

Les pales de ventilateur creuses sont une caractéristique distinctive de P&W - la conception innovante réduit le poids de la pale tout en conservant la même résistance que les unités beaucoup plus lourdes.

Tout ce que l'on sait des aubes de turbine exclusives de P&W, c'est qu'elles sont composées de superalliages, avec des revêtements de barrière thermique et une fonction de refroidissement avancée qui a été développée pour le F-35 Lightning. Ces fonctionnalités permettent au HPT de PurePower de fonctionner plus chaud et plus rapidement que tout autre produit jamais développé. Quand j'ai demandé à un ami à quel point il avait chaud, tout ce que j'ai pu obtenir était un haussement d'épaules et la réponse "vraiment chaud". Ok, donc je verrai quand il sera obsolète.

Lames PurePower HPT empruntées au F-35

Le PurePower HPT utilise des pales développées pour le moteur P&W F135 déployé dans le F-35. Ce moteur détient le record du monde de la chambre de combustion et de la turbine les plus chaudes jamais utilisées.

Les faibles émissions de NOx de ce moteur font partie intégrante du HPT et de la chambre de combustion ; il est également responsable de la réduction de 75 pour cent du bruit.

La chambre de combustion, nommée TalonX, a été conçue en collaboration avec la NASA et est basée sur le cycle de combustion riche-extinction-maigre de l'agence spatiale. Dans cette conception, les émissions sont contrôlées par la zone de trempe du stator du premier étage avant les aubes HPT du premier étage.

L'avantage majeur de toutes ces innovations est qu'il y a beaucoup moins de pièces mobiles. Moins de pièces signifie moins d'entretien et plus d'heures dans les airs. Pour l'industrie du transport aérien, le retour sur investissement est une évidence. Une autre chose à considérer est qu'il s'agit d'un tout nouveau moteur ; malgré la frilosité inhérente à l'industrie du transport aérien, P&W a déjà des commandes de 7 000 unités provenant de plus de 70 clients dans plus de 30 pays.

La prévoyance, l'engagement et la persévérance de Pratt & Whitney symbolisent les caractéristiques qui ont bâti l'industrie américaine et ramèneront certainement P&W à la prééminence de l'industrie aérospatiale.

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