RÉsumé Ce papier a pour but de présenter une architecture et une application particulières de Quasiturbines








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L’état de l’art en combustion interne



Dans le domaine de la combustion interne, peu utilisé malgré le nombre de projets par les motoristes, surtout en aviation, pour augmenter l'efficacité. Trois problèmes fondamentaux se posent: la complexité mécanique additionnelle, le poids ajouté à l'ensemble moteur et les limites de fonctionnement. Voyons trois exemples particuliers seront décrits ici: deux en aviation et un comme moteur expérimental.
Le premier, le turbo-cyclone 18 de la compagnie Wright Aero Nautical Corporation a été le plus connu et utilisé dans les années 1950-1960. Moteur d'avion Radial double de 18 cylindres avec 3 turbines à action à échappement libre servant 6 cylindres chacun avec liaison mécanique par convertisseur de couple pour amortir les vibrations torsionnelles générées par l'interaction des 2 systèmes piston-turbine. Avec une économie de carburant de 18-20 %, il équipa les avions Super-Constellation, DC-7, Neptune et plusieurs avions de transport et de patrouille. Au Canada, utilisé sur le Canadair C-120 ARGUS, avion de patrouille qui, jusqu'à la fin de sa vie active en 1983, cumula les records d'endurance et d'économie.
Le second, le Nomad Napier en Angleterre mis au point en 1953, était un moteur Diesel multicarburant à 2 temps, à 12 cylindres opposés, à balayage en boucle avec, en dessous, un compresseur axial actionné par une turbine alimentée par les gaz d'échappement, le tout relié à l'ensemble par une transmission à prise constante et variable de type BEIER. L'efficacité approchait les 36-40 % avec une très grande économie de carburant mais une grande complexité mécanique. Non utilisé à cause de l'arrivée des turbopropulseurs plus performants, moins lourds et plus fiables, et aussi à cause de la domination et de la disponibilité des moteurs de type radial pour les grandes puissances et la flexibilité d'opération acquise avec les années de recherche, de fabrication et d'utilisation.
Le troisième, un moteur expérimental de Rolls-Royce en Angleterre dans les années 1960, construit pour le compte du ministère de la Défense pour remplacer les moteurs des chars d'assaut utilisant l'essence très inflammable. Il est basé sur le moteur rotatif WANKEL mais avec une architecture originale, afin d'obtenir la compression pour le cycle Diesel, difficile à réaliser en configuration simple à cause des contraintes géométriques reliées à la grandeur du rotor et à son excentricité. C'est un moteur à deux rotors doubles superposés avec, comme particularité, que les rotors de la chambre inférieure occupent et balaient un volume double de ceux d'en-haut. Surcompression mécanique avec doublement du taux de compression. Donc double moteur Wanlel, moteur et compresseur de même type, de volumes balayés différents et superposés. Le fonctionnement est le suivant: les gaz d'échappement du rotor supérieur passent par un orifice de transvasement dans le second rotor de volume balayé plus grand pour compléter la détente. Le compresseur est simultanément actionné mécaniquement par le train d'engrenage de rapport 1:1 et la seconde détente. Toute puissance supplémentaire récupérée par la seconde détente et retransmise à l'ensemble moteur.


Fig. 1 - Operational cycle of the Rolls-Royce engine (Wankel type).
The rotors are geared together in 1:1 ratio and revolve in the same direction.

1 = Intake port.

2 / 3 / 4 = Compression chamber.

5 / 6 = Secondary compression chamber.

7 / 8 /9 / 10 = Combustion chamber.

11 / 12 = Exhaust from engine to compressor.

13 / 14 = Exhaust. 15 / 16 = Exhaust ends.

Selon les rapports techniques, le prototype serait le quart des dimensions d'un moteur Diesel conventionnel de même puissance et d'un poids de beaucoup inférieur et aussi la moitié des dimensions d'une turbine à gaz de puissance équivalente.
La Quasiturbine peut s'inspirer de la même architecture mais avec les avantages additionnels de la simplicité de construction et de la flexibilité d'opération.

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