L’avion russe Irkut MC21 sera équipé des futurs réacteurs Pratt &Whitney PW1000G

L’aviation civile va devoir améliorer sa rentabilité et réduire ses émissions de GHG dans les années à venir. Les deux paramètres qui sont liés à la consommation de kérosène par passager x kilomètre vont heureusement de pair. Pour cela elle dispose d’une large panoplie d’actions possibles et parmi elles figure naturellement l’utilisation de réacteurs de nouvelle génération à rendement accru. Pour l’instant c’est Pratt & Whitney, avec son moteur PurePower PW1000G, qui semble avoir pris l’avantage par rapport à ses concurrents pour équiper les futurs avions monocouloirs de 100 à 200 places. Pour atteindre de meilleurs rendements il faut accroître la température dans la chambre de combustion, réduire les masses et accélérer ainsi la vitesse de rotation du réacteur. Afin d’éviter d’accroître inutilement l’arrivée d’air dans la chambre de combustion, outre d’augmenter le by-pass ratio en dérivant le flux d’air autour du coeur du réacteur il est nécessaire d’équiper le fan d’un réducteur de vitesse (FIG.). Ce moteur, plus économe et moins bruyant, constitue donc le premier exemplaire d’une génération complètement modifiée par rapport aux précédentes avec l’utilisation de nouveaux matériaux réfractaires et de matériaux composites plus légers.

P&W-PW1000G-réducteur 

P&W vient d’annoncer qu’après les choix de Bombardier et du japonais MHI pour leurs futurs avions monocouloirs c’est au russe Irkut de choisir ce réacteur de nouvelle génération pour son futur avion MC21 de 150 à 210 places qui devrait entrer en service en 2016.

Voila un bel exemple de greenbusiness de la part de P&W qui a perçu avant les autres, comme CFM International (alliance Snecma-GE), la nécessité de réduire de 10 à 15% les consommations en carburant des futurs réacteurs.

LIRE le communiqué relatif à cette information.

Le 13 Décembre 2009

Commentaires

12 réponses à “L’avion russe Irkut MC21 sera équipé des futurs réacteurs Pratt &Whitney PW1000G”

  1. Avatar de el gringo

    La Chine choisit le duo Safran-GE pour motoriser son futur avion.
    Ce nouveau moteur qui arrivera en 2016 contribuera à réduire la consommation de carburant des avions jusqu’à 16 % par rapport aux moteurs CFM56 Tech Insertion actuels.
    http://www.lesechos.fr/info/aero/020272679279-la-chine-choisit-le-duo-safran-ge-pour-motoriser-son-futur-avion.htm
    Mais la vraie innovation sera sans doute l’arrivée de l’open-rotor vers 2020 avec des gains estimés en 25 et 30%. Boeing et Airbus travaille activement même si on ne sait pas encore si il sera adopté.
    Vers 2020 devraient arriver les remplaçants de l’Airbus A320 et du Boeing 737. Les motoristes attendent ces 2 avions (avec les choix technologiques afférents) comme le marché du siècle.

  2. Avatar de ray
    ray

    Bonjour el gringo! Merci d’actualiser le papier.

  3. Avatar de JP
    JP

    el gringo = fayot !
    ;=)

  4. Avatar de el gringo

    Du calme JP 😉
    Je ne suis pas un fana du PW1000G qui n’offre pas que des avantages. Un réducteur génère beaucoup de frottements et donc de chaleur qui doit être évacuée via un circuit hydraulique grevant les gains de 25 à 30% et complexifiant encore le moteur.
    De plus, avec le PW6000 sorti en 2006 a été un cinglant échec pour PW (techniquement et économiquement) qui cherche aujourd’hui à rattraper son retard sur les autres constructeurs avec le PW1000G. Rolls-Royce a décidé de ne plus continuer son partenariat avec PW et préfère se lancer seul dans les réacteurs futurs (classique et open-rotor).
    De plus, le PW1000G et loin d’être opérationnel et le prototype du PW1000G a été réalisé sur la base d’un PW6000 alors que la version définitive qui doit sortir vers 2013 sera un réacteur entièrement neuf sans aucune pièce commune avec le PW6000. Donc l’avance de PW est minime et le timing mauvais car les remplaçants de l’A320/B737 ne sortiront qu’en 2020 laissant largement le temps aux autres motoristes de préparer leur moteur.
    Avec la hausse du pétrole, les recherches sur les gains en carburant ont repris de plus belle (ne pas oublier que les open-rotor avaient déjà été développé dans les années 80 avant d’être abandonnés avec la chute du pétrole) et les réacteurs classiques vont continuer à gagner environ 1% par an pendant quelques années mais risquent assez vite d’atteindre certaines limites car les gains vont devenir de plus en plus difficiles à réaliser.
    La vraie question est celle de la vitesse des avions et de leur consommation. Un avion turbo-propulsé volant à Mach 0.55 consomme presque 2 fois moins qu’un jet à Mach 0.84 sur la même distance avec le même nombre de passagers. Pour autant, faut-il remplacer tous les jets par des avions à hélice ? La réponse est non car peu de personnes accepteraient de voir leur vol durer 80% de plus (sauf sur de très courtes distances). Donc l’aviation commerciale continuera à voler à des vitesses élevées mais pas forcément à Mach 0.82/0.84 comme actuellement. Avec la hausse du pétrole, certaines compagnies ont déjà ralenti la vitesse des jets pour faire des économies et vers Mach 0.78/0.80 arrivent à 5% de gain sur la consommation.
    Concevoir un appareil spécifiquement conçu pour voler à Mach 0.75 (qui est la limite haute des open-rotors en terme de propulsion) permet de gagner 10% de consommation simplement avec une meilleure aérodynamique en utilisant les moteurs actuels. Ajouter des propulseurs de type open-rotor offrira un gain supplémentaire de 25% par rapport à un jet.
    Avec un pétrole à 80$ le baril, 1% de gain sur la consommation d’un avion représente plus de 80.000$ d’économie en carburant par an et par passager soit environ 15% du coût de maintenance. Mais le carburant ne représente que 25% du cout d’un billet.
    Maintenant, les constructeurs et les compagnies aériennes auront-ils le courage de sauter le pas en limitant la vitesse des avions? Offrir un avion court/moyen courrier 10% plus lent mais offrant plus de 30% de gain de consommation pour au final un billet 10% moins cher seulement.

  5. Avatar de JP
    JP

    De l’open rotor limité à mach 0,7? Ça reste acceptable pour du moyen-long courrier (disons 5000km max).
    Par contre les dates que vous annoncez sont bizarres. Moi j’ai remarqué que le proto européen avait été grassement subventionné, et qu’il avait récemment fait son premier vol. L’engin est encore rustique, mais la certification aviation civile est en cours. De plus l’aspect économique est privilégié puisque l’appareil peut utiliser les aéroports les moins couteux.
    http://www.flightglobal.com/airspace/media/a400m/images/16213/airbus-military-a400m-roll-out.jpg
    Notez qu’il s’agit d’un open rotor particulièrement économe en fuel, puisqu’il est réducté (comme le PW1000)

  6. Avatar de el gringo

    Les remplaçants de l’A320 et du B737 sont attendus vers 2018-2020. En fait les constructeurs attendent de voir les performances des open-rotors et de trancher sur les choix pour les 3 décennies suivantes car ces avions seront encore construits au-delà de 2050. Concevoir un avion qui serait dépassé quelques années après sa sortie par une technologie baissant significativement la consommation ne serait pas un très bon choix pour ces constructeurs d’autant plus que leur carnet de commande est bien rempli pour la prochaine décennie. Il ne faut pas oublier que les A320/B737 auront bientôt plus de 30 et 40 ans de carrières et que leur construction n’est toujours pas terminée. De plus, le gain en consommation sur un A320 n’a été que de 5% en 30 ans. Il y a quelques années, la proposition d’un A320 modernisé avec 12% de gain a été rejetée par les compagnies aériennes la jugeant très insuffisante. Voir aussi l’histoire de l’A350 dont la première version n’était qu’un A330 avec 5% de gain.
    Le TP400 qui est le turbopropulseur de l’A400M est basé sur le corps du M88 équipant le Rafale qui est un réacteur militaire. C’est une turbine de réacteur qui entraine un réducteur qui entraine une hélice. La vitesse en bout d’hélice doit toujours être inférieure à la vitesse du son sous peine de destruction sans compter que l’efficacité de l’hélice décroit avec la vitesse. De plus, la certification civile de l’A400M a entrainé une forte surcharge de l’appareil (82 tonnes à vide au lieu des 70 tonnes prévus initialement) ce qui pose des problèmes au niveau des performances.
    La puissance du TP400 (11000 chevaux) est un peu faible pour propulser un avion de la famille A320/B737 (70/90 tonnes) avec 2 moteurs surtout que leur successeurs risque de monter un peu en gamme (150-200 passagers). Mais sur un avion un peu plus petit comme un A318 (65 tonnes) cela devrait suffire. Réduire la vitesse à Mach 0.55 est bien plus économique pour ce type de propulseur car le rendement de l’hélice est bien meilleur. D’ailleurs un moteur de 7000 chevaux aurait largement suffit pour atteindre cette vitesse si ce choix avait été retenu au départ pour l’A400M.
    Ce type d’architecture s’adapte mal au transport civil en raison du bruit et du danger d’avoir les hélices montées au centre du fuselage. C’est pourquoi les études prévoient de placer les open-rotor à l’arrière de l’appareil pour limiter les risques en cas de pertes de pales tout en masquant une partie du bruit via les ailes et l’empennage.
    Dans le cas de l’open-rotor, les « hélices » sont directement montés sur l’étage de compression à la place des aubes du réacteur et il y souvent 2 étages d’hélices remplaçant les aubes du réacteur (parfois contrarotatives). Certaines études prévoit aussi d’utiliser un réducteur. Mais il vrai vrai que la différence entre l’hélice et l’aube de fan tend à s’estomper.
    Nombre d’A320/B737 sont utilisés sur des vols de moins de 2 heures ou la vitesse et l’altitude de croisière maximale sont rarement atteinte sur le parcours. Par exemple, sur Paris-Nice qui est la ligne la plus fréquentée de France, les avions de dépassent rarement les 700 km/h (1h20 de vol au total pour 700 km). Un avion volant à Mach 0.75 ne perdait que quelques minutes.
    Pour des vols long-courriers, il faut aussi se poser la question de savoir si il faut transporter tout le carburant sur toute la distance soit plus de 10000 km ou si il est plus intéressant de faire une escale à mi-parcours en perdant une heure pour ravitailler mais ce qui permet de concevoir des avions plus légers donc plus économique. Un moyen courrier consomme 10% de moins qu’un long courrier sur le même trajet avec le même nombre de passagers mais en faisant une escale pour ravitailler.

  7. Avatar de JP
    JP

    D’autant qu’ainsi on utilise naturellement un système basé sur des hubs, avec quelques méga-bétaillières (a 380) en place d’un plus grand nombre d’appareils de plus faible capacité faisant des liaisons longues et directes
    (dreamliner).
    Et pour les branches du hub à plus faible capacité ou distance, des engins plus petits.
    C’est là que l’A400M intervient. Je voudrais faire quelques remarques sur le TP400:
    – la version actuelle du moteur n’est pas tant liée à son ancètre militaire. L’arbre qui actionne l’hélice est un troisième arbre, indépendant des deux arbres qui font la compression/détente des gaz comme dans le réacteur originel. Donc l’ascendance militaire du TP400 n’entraine pas de contrainte particulière.
    – quant à la puissance du tp400, faible pour une sorte d’A320 bimoteur. Certes. Mais le système actuel a de meilleures qualités d’économie en configuration quadrimoteur. Parce que cela permet de faire tourner en sens opposés les deux hélices d’une aile, ce qui donne un gain assez net de performance ( je n’ai malheureusement pas pu retrouver le chiffre, mais j’ai souvenir que ce n’était pas du tout anecdotique). Et puis, du fait de sa complexité mécanique qui entraine une moindre fiabilité, le quadri moteur est plus souvent nécessaire qu’avec des réacteurs.
    -certes, on peut se demander pourquoi fallait-il que l’A400M evolue à mach 0,7. L’utilité de cette vitesse est par contre évidente pour les dérivés civils…. puisqu’en montant à 0,7 l’allongement des temps de transport par rapport au jet est généralement encore acceptable . Et, cerise sur le gateau, si le prix du baril explosait, les compagnies n’auraient pas à fermer boutique mais à vendre aussi du voyage à Mach 0,5 après avoir changé quelques hélices.
    -je m’interroge sur le lien entre surpoids et certification civile. Le surpoids résulterait-il d’avoir apporté des solutions au problème de bruit et des conséquences des ruptures de pale du turboprop?
    -on est bien d’accord, il y a un problème de vitesse transonique en bout de pale. Et si on augmente le pitch de la pale, la force sur la pale finit par être trop mal orientée. C’est là que le contra-rotatif permet de récupérer de la marge.
    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/An-50_takeoff.jpg
    Avec le doublement de l’hélice, et en multipliant les pales, l’augmentaion de surface permet de diminuer le diamètre, donc augmenter ses rpm. Et plus encore en passant de mach 0.5 à 0.7. D’où la possible élimination du réducteur, bienvenue lorsqu’il faut en même temps faire de la contrarotation. Et voilou, vous avez un turboprop amélioré qui est identique aux esquisses d’open rotors que l’on nous montre.
    Je suis de plus en plus convaincu qu’il ne s’agit que de marketing derrière le concept de « réacteur » open rotor.
    Un truc est connu dans l’industrie des avions d’affaire: il est plus facile de vendre un jet qu’un turboprop, même dans le cas où le turboprop est supérieur en cout et en performance. Parce que l’avion à hélice c’est ringard.
    Alors lorsqu’on prend un schéma de moteur turboprop amélioré afin d’augmenter la vitesse de vol, on prétend qu’il s’agit d’un réacteur sans carénage de souflante, on le baptise open rotor. Et hop, voila votre ringard avion à hélice magiquement promu à la noble classe des jets, et donc l’aristocratie de la planète ( la jet set et ses dignes représentants, Massimo Gargia, Paris Hilton et Polou Sulitzer) peut l’emprunter sans déchoir , et le peuple moutonnier en voudra aussi.

  8. Avatar de el gringo

    Sur le TP400 est basé sur la turbine du M88 qui est beaucoup moins fiable que les réacteurs civils en raison d’une température d’entrée d’air beaucoup plus élevée du fait de ses origines militaires (réacteur simple flux avec plus de 1500 °C en entrée). Il faut changer les réacteurs toutes les 700 heures de vol ce qui est très couteux et explique le cout de vol (c’était même 200 heures au début du programme Rafale).
    Un turbopropulseur a une configuration de moteur à turbine libre : l’arbre de puissance est mécaniquement indépendant du générateur de gaz. Sur un open-rotor cela n’est pas le cas. Les hélices sont partie du corps du moteur.
    Aujourd’hui, un réacteur civil doit pouvoir voler plusieurs milliers d’heures avant dépose et les futurs réacteurs visent les 20.000 heures avec un taux de panne de 1 pour 5000 heures sans dépose. On en sera très loin avec le TP400 qui n’est pas conçu pour voler 10 à 14 heures par jour 350 jour par an.
    Pour la bétaillère, certains proposent même de faire voler les passagers debout pour des vols très courts en étant attaché simplement entre 2 dossiers de « siège » mais sans les assises pour gagner de la place. On pourrait quasiment doubler le nombre de passagers pour une même taille de cabine avec classe très très économique.
    La certification civile est beaucoup plus contraignante que les normes militaires. Par exemple, dans un avion de ligne, les sièges passagers doivent résister à des décélération de 12G en cas de crash alors que dans les appareils militaires c’est loin d’être le cas et le banc est souvent une simple planche avec un harnais. Cela ajoute environ 10 kg par siège. De même, nombre d’équipements doivent être doublés ou triplés. Un circuit hydraulique pèse environ 2 tonnes et il en faut 3 dans l’aviation civile alors que généralement 2 seulement sont utilisés sur les appareils militaires.
    Pouvoir voler dans les couloirs aériens civils à 12000 mètres d’altitude nécessite aussi de renforcer la structure et le revêtement de l’appareil d’autant plus que la certification civil impose de garantir une pression équivalente à 2500 mètres à l’intérieur de l’avion aux passagers (sans parler des équipements de secours en cas de dépressurisation qui n’existe pas tout simplement pas sur les appareils militaires). Les appareils militaires sont souvent beaucoup plus rustiques et volent nettement moins haut avec moins de contraintes de pressurisation et donc de résistance et de poids.
    Sans parler du bruit des moteurs qui essaie de masquer tant bien que mal.
    Un turbopropulseur de plus de 10.000 CV au décollage fait beaucoup de bruit.
    http://www.airliners.net/aviation-forums/general_aviation/read.main/4553296/
    Pour les dates, on parle désormais de 2024 pour le remplaçant de l’A320 mais cela dépendra aussi du prix du pétrole.
    http://www.bloomberg.com/apps/news?pid=20601085&sid=a9.odUoPov0w

  9. Avatar de JP
    JP

    J’avais précisé l’existence du troisième arbre parce qu’il n’y en avait pas sur la première version du TP400.
    D’autre part, à propos du m88, il se dit sur wikipedia que non, il n’en reste pas grand chose dans le tp400 actuel. Et quant à la faible durabilité du M88, la première raison n’en est-elle pas qu’étant monté sur un avion de combat, on a poussé la puissance extractible au maximum, (ce qui augmentait la survivabilité et l’efficacité pratique de l’avion en condition d’utilisation réelle (guerre) et qu’il n’était pas question de brider le moteur pour améliorer sa durabilité. Si vous prenez un turbofan civil et que vous le maintenez la plupart du temps à sa puissance max (au niveau de ce qu’il subit lors du décollage pendant un court moment), il ne va pas durer beaucoup non plus. (ce n’est pas par hasard si le nombre de décollage qu’il a subi est un des premiers critères pour évaluer l’usure d’un turbofan).
    Bref, je ne suis pas convaincu par l’opprobre que vous essayez de mettre sur ce trophée de notre glorieuse industrie nationale, le tp400.
    Sinon, merci pour les détails sur la certification.

  10. Avatar de el gringo

    Le troisième arbre est justifié par la nécessité d’avoir 2 sens de rotation pour l’hélice ce qui a augmenté la masse du moteur de 50kg.
    Sinon, vous avez totalement raison, la première version (TP400-D1) basée sur le M88 a été abandonnée et le turbo-propulseur a entièrement été reconçu. Notre glorieuse industrie nationale a dû s’incliner face à la réalité et composer avec les autres motoristes européens.
    Certaines caractéristiques comme la température d’entrée d’air à 1500°C reste très élevée pour un usage commercial quotidien. Je crains qu’on ait essayé de tirer le maximum de puissance possible avec des contraintes de poids et de taille car l’A400M été déjà bien avancé lorsque cette décision fut prise.
    Il faudra pour le savoir suivre le taux de panne de ce moteur et ses besoins en maintenance pour savoir si il peut être utilisé commercialement ce qui n’est pas sa vocation première.
    La poussée d’un réacteur militaire dépent surtout de la post-combustion en combat mais la nécessité d’évoluer à des vitesses très élevées impose des contraintes sur un réacteur militaire que ne connaisse pas les réacteurs civils qui ne volent pas à Mach 2 et dont les parties chaudes sont beaucoup plus limitées. Pour rappel, une heure de vol d’un Rafale coute 35000 euros contre 12000 euros pour un mirage 2000 et ce n’est pas à cause du carburant.

  11. Avatar de Jean Vladimir Térémetz

    Bonjour
    http://www.nouvel-engin-volant-electrique.net de vol stationnaire
    Cordialement Jean Vladimir Térémetz

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