Lorsqu’un jet a besoin d’un coup de pouce supplémentaire pour décoller d’un porte-avions, dépasser Mach 1 ou échapper aux armes ennemies, il utilise sa postcombustion.
De cette histoire
Produisant une grosse secousse de poussée – et des flammes spectaculaires – la postcombustion est une conception simple datant de la Seconde Guerre mondiale, lorsque des ingénieurs en Allemagne, aux États-Unis et ailleurs ont bricolé des moyens d’augmenter la poussée des moteurs à réaction sous-puissants sans ajouter beaucoup de poids.
Les Américains ont testé leur premier moteur à postcombustion en 1943, et six décennies plus tard, les postcombusteurs restent utilisés parmi la dernière génération d’avions de guerre américains, qui peuvent atteindre des vitesses de croisière supersoniques sans eux, mais continuent de s’en servir pour les manœuvres critiques.
Un moteur à réaction typique n’utilise qu’environ la moitié de l’oxygène qu’il ingère, laissant une grande quantité d’énergie potentielle. La postcombustion, qui est une longue extension à l’arrière du moteur, combine une grande partie de l’oxygène restant avec le carburéacteur, giclé dans le flux d’échappement à grande vitesse de la turbine du moteur, et enflamme le mélange. Le chalumeau qui en résulte est projeté à travers une buse à l’arrière du moteur, fournissant un coup de pied dur de poussée supplémentaire.
La taille de la poussée varie. Les postcombustions des moteurs Olympus qui équipaient le jet supersonique Concorde n’ajoutaient qu’environ 17 % à la poussée de ce moteur.
Pour les moteurs qui équipent les chasseurs modernes, l’augmentation varie d’environ 40 à 70 %. L’une des caractéristiques d’un moteur à postcombustion est son inefficacité : Son utilisation consomme jusqu’à trois fois plus de carburant, de sorte que les pilotes limitent généralement son utilisation à quelques minutes par mission.
Bien que la conception d’une postcombustion soit simple, elle fonctionne avec des tolérances extrêmement sensibles. Le maintien d’une flamme stable est le premier défi, car l’allumage doit se produire dans l’air qui se précipite de la turbine du moteur dans la postcombustion à plusieurs centaines de pieds par seconde.
« C’est comme allumer un briquet butane quand vous le passez par la fenêtre de votre voiture et le tenez derrière le rétroviseur latéral », explique Derk Philippona, ingénieur boursier chez Pratt & Whitney, qui produit plusieurs moteurs équipés d’une postcombustion, y compris ceux du F-22A Raptor de l’armée de l’air américaine.
Le carburant entre par une série de petits tubes – généralement une dizaine – qui forment un anneau autour du moteur. Le carburant est pulvérisé par des centaines de petits trous dans les tubes dans le flux d’air, où il est enflammé, généralement par un dispositif d’étincelles électriques.
« Vous devez vous assurer que lorsque vous pulvérisez du carburant dans le flux d’air à haute vitesse, il n’est pas simplement soufflé par le tuyau d’échappement », explique Louis Povinelli, scientifique en chef pour les turbomachines et les systèmes de propulsion au Glenn Research Center de la NASA à Cleveland, Ohio. Le processus d’allumage est « encore un peu un art noir », dit-il.