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Le Rafale, le turboréacteur à double flux dans le domaine militaire
À l'issue de notre visite à la base aérienne 118 du colonel Rozannoff de Mont de Marsan, nous avons comparé le turboréacteur équipant actuellement le chasseur Rafale dans l'Armée de l'Air et les turboréacteurs "classiques" équipant la plupart des gros porteurs civils. Bien qu'ils diffèrent par leur taille, leur poids et leurs performances (les 2 réacteurs du Rafale sont susceptibles de supporter des accélérations de 10 G et de continuer à fonctionner même lorsque l'avion effectue des loopings ou des tonneaux), ces deux turboréacteurs présentent un fonctionnement similaire grâce au double-flux.
I. Présentation du M88-2 |
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| Type de turboréacteur | double flux, double corps avec postcombustion |
| Constructeur |  |
| Poussée maximale certifiée | 48,7 kN (sans PC) à 72,6 kN (avec PC) soit 11 250 à 17 000 lb |
| Longueur | 3,5 mètres |
| Poids | 897 kg |
| Taux de dilution | 0,28 |
| Flux d’air aspiré par la soufflante | 65,2 kg/s |
À titre de comparaison avec le moteur ATAR 9K50 (moteur du Mirage F1), le M88 est 45 fois plus léger et 40% plus court.
Les performances des avions de combat étant fixées par la finesse aérodynamique et le rapport poussée/poids, ceci se traduit pour le moteur par une volonté de réduire encombrement et masse à poussée donnée.
Le moteur M88-2 équipe aujourd’hui les différentes versions du Rafale air et marine, le premier moteur de série ayant été livré en 1996. Il est particulièrement adapté aux missions de pénétration basse altitude et d’interception haute altitude. Les progrès ont porté sur la surface frontale et la longueur et ont permis d’aboutir à un moteur extrêmement compact aux dimensions divisées par deux par rapport aux premiers ATAR. Le cycle thermodynamique est réalisé par un turboréacteur double corps, double-flux avec postcombustion sur les deux flux.
Léger et compact, le M88-2 intègre les technologies les plus récentes : disques de compresseur aubagés monoblocs (DAM), chambre de combustion non polluante, aubes de turbine haute pression monocristallines,disques en métallurgie des poudres, revêtements céramiques, matériaux composites...
L’utilisation de codes de calcul 3D a permis de réaliser une optimisation globale portant à la fois sur la définition aérodynamique des veines et le comportement thermique et mécanique des pièces. Grâce à sa régulation numérique entièrement redondante, ce moteur dispose d’une pilotabilité et d’une manoeuvrabilité exceptionnelles, et peut ainsi satisfaire aux multiples missions des forces aériennes.
II. Les caractéristiques du turboréacteur |
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A. Les caractéristiques mécaniques |
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Le réacteur du Rafale M88, construit par la Snecma, est décomposé en 21 modules :
- Compresseur basse pression à 3 étages avec directrice d’entrée (rapport de compression 3,75)
- Compresseur haute pression à 6 étages dont 3 à calage variable (rapport de compression 6,3; pression d'entrée 3,9 bar)
- Chambre de combustion annulaire (température d'entrée 794 K, de sortie 1850 K)
- Turbine haute pression refroidie à 1 étage (régime mécanique 16 907 tr/min)
- Turbine basse pression refroidie à 1 étage (régime mécanique 13 194 tr/min)
- Système de postcombustion de type radial (température de sortie du canal PC 1 998 K)
- Tuyère convergente multivolets (section variable de 1 548 cm² à 2 270 cm²)*
remarque : L'étanchéité de l'air est assurée par des abradables (dits "labyrinthes"). Les turbines et les compresseurs sont équilibrés, c'est-à-dire qu'ils ont des positions et des poids précis, afin d'éviter le phénomène de "balourd". Enfin, la consommation en kérosène double lors du recours à la postcombustion.
*Pour les avions supersoniques, les tuyères sont convergentes-divergentes ; les débits provenant du piège à couche limite et des circuits de refroidissement sont réinjectés généralement au voisinage du col de la tuyère principale. Les sections du col et de sortie sont réglables de manière à assurer un bon fonctionnement de la tuyère dans tout le domaine de vol (subsonique, supersonique avec et sans réchauffe).
Chacun de ces modules a un rôle bien précis durant le cycle thermodynamique :
- Le carter d’entrée d’air dimensionne le débit d’air total.
- Les compresseurs BP(Basse Pression) et HP(Haute Pression) ont pour rôle d’apporter l’énergie de pression.
- La chambre de combustion a pour rôle d’augmenter l’énergie en chauffant l’air comprimé.
- Les turbines BP et HP ont pour rôle de transformer l’énergie des gaz comprimés et chauds, en énergie mécanique d’entraînement des compresseurs HP et BP.
- Le canal d’éjection a pour rôle de canaliser le flux des gaz et d’apporter une énergie thermique supplémentaire de "réchauffe" en postcombustion.
- La tuyère a pour rôle de transformer l’énergie de pression en énergie cinétique (poussée).
B. La régulation numérique |
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Grâce à sa régulation numérique entièrement redondante (FADEC), ce moteur dispose d’une pilotabilité et d’une manœuvrabilité exceptionnelles, et peut ainsi satisfaire aux multiples missions des forces aériennes.
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