Les moteurs rotatifs d'avions.

- novembre 08, 2017

"" The driving source for planes ""

Maquette Hasegawa au 1/8. Référence n°51994.

Historique : Le Monde Fascinant des Avions par David Mondey aux éditions Gründ 1977.

Réalisation de la maquette par Sylvain "Doudou" (surnom) du Maquette Club Thionvillois (57) France.

Les photos sont de l'exposition de Belvaux (Luxembourg) en 2017.

Historique : En 1680 paraissait De motu animalium, oeuvre posthume de Giovanni Borelli, qui affirmait que l'homme était incapable de voler en faisant appel à ses seuls moyen physiques. Il y a peu de temps qu'on a construit des machines ultra-légères, décollant et volant grâce à la traction d'une hélice mue par la force musculaire humaine. Ces avions utilisaient de la mousse de polystyrène expansé -- assurant la rigidité du système au moindre poids -- du balsa, de contreplaqué et un revêtement en plastique transparent, joints aux pièces métalliques essentielles; les distances parcourues en vol sont très faibles.

On ne découvrit la source d'énergie mécanique -- le moteur capable de propulser un plus lourd que l'air -- qu'au début du XXe siècle. Le XIXe siècle avait en vain tenté d'utiliser la machine à vapeur.

"" Moteur rotatif ""

La solution présentée par les frères Séguin fut le moteur à piston, moteur rotatif. Le carter des deux types précédents était solidaire de la cellule (structures de base de l'avion) et restait immobile quand le vilebrequin et l'hélice étaient animés d'un mouvement de rotation. L'hélice du moteur Séguin état fixée au carter moteur, de sorte qu'elle tournait en bloc avec le carter moteur et les cylindres, alors que le vilebrequin, solidaire de la cellule, restait fixe. Le problème du refroidissement était résolu, car les cylindres faisaient face au vent relatif et subissaient un refroidissement supplémentaire dû au mouvement en moulinet. Ainsi pouvait-on fabriquer un moteur plus puissant et d'un fonctionnement plus sûr. L'aspect du "Gnome", comme l'appelaient les frères Séguin, était bizarre, avec son hélice et ses cylindres tournant autour du fuselage.

Le "Gnome", moteur rotatif de 1908, fut conçu par Laurent et Gustave Séguin. Les sept cylindres du moteur, disposés comme les rayons d'une roue, tournaient en même temps que l'hélice, se refroidissant ainsi eux-mêmes, même lorsque le moteur était à l'arrêt. Ce "Gnome", qui développait 75 HP, avait un régime particulièrement régulier; ce fut le moteur le plus utilisé de sa génération.

Source: La conquête de l'Air, connaître notre monde aux éditions Gründ 1980.

Cette disposition lui procurait un avantage supplémentaire, la masse en rotation du moteur jouant le rôle d'un volant d'énergie important qui lui permettait de fonctionner avec régularité à tous les régimes. Il présentait en revanche deux inconvénients : par suite de la rotation du carter moteur et des cylindres, il n'était pas possible de les munir d'un système d'échappement et le fonctionnement était très bruyant. De plus, la conception du "Gnome" exigeait que l'alimentation en carburant et en huile se fît par l'intermédiaire du carter moteur et il fallait utiliser un lubrifiant non miscible avec l'essence, en l’occurrence de l'huile de ricin. La plus grande partie de cette huile était projetée par effet centrifuge jusque dans les cylindres, où elle brûlait avec le carburant, puis était expulsée par les soupapes d'échappement. La consommation d'huile des premiers moteurs "Gnome" était de 25 à 50% de la consommation d'essence, et l'avion et le pilote en étaient copieusement aspergés.

Le moteur fut utilisé, car son fonctionnement était sûr et sa puissance supérieure à 50 CV; il existait fin 1912, une gamme de six moteurs "Gnome" dont la puissance s'échelonnait entre 50 et 160 CV. Le plus puissant pesait 141,5 kg, ce qui représentait en poids 0,88 kg/CV. A l'époque, la Grande-Bretagne réalisait avec ABC, 115 CV et 1,510 kg, la France avec Auzain, 44 CV et 1,59 kg, les Etats-Unis avec Curtiss 60 CV et 2,39 kg et l'Allemagne avec Daimler-Mercedes, 100 CV et 2,31 kg. Ainsi, en moins de cinq ans, les frères Séguin avaient mis au point une gamme de moteurs d'avions qui fournissaient à poids égal, une puissance double de celle des autres moteurs.

Henri Fabre, jeune, en train d'inspecter le moteur "Gnome" qui allait lui permettre de réaliser des vols réussis dans son hydroaéroplane "canard" -- à moteur arrière.

Source: Le livre de l'Aéroplane par Jac Remise aux éditions Flammarion 1979.

Le 5 décembre 1912, à l'Aéro-Club de France, Jacques Schneider offrit un trophée de 1 000 £ et un prix annuel de 1 000 £ pendant trois ans pour une course d'hydravions, d'au moins 150 miles marins (278 km). Jacques Schneider était connu parmi les courses automobiles et les clubs d'aérostiers. Il pensait que l'organisation de compétitions aériennes permettait d'obtenir des perfectionnement rapides et que les hydravions se révéleraient la meilleure solution pour entreprendre des voyages aériens au long cours. La mer recouvrant 70% de la surface du globe. Schneider estimait qu'un préférable amerrissage forcé était préférable à un atterrissage. Le trophée Schneider se courut 19 ans et influença beaucoup les moteurs de grande puissance. Durant la Première Guerre mondiale, les moteurs "Gnome" prirent de l'importance grâce à leur puissance et leur sûreté de fonctionnement.

"" Progrès réalisés pendant la guerre ""

De nombreux spécialistes de l'aéronautique ont mentionné dans leurs écrits que la Première Guerre mondiale a été à l'origine d'un développement accéléré de l'aviation. Au début, les moteurs "Gnome" étaient parfaitement adaptés aux missions exigées, mais l'élargissement progressif du champ des opérations aériennes en mit rapidement les inconvénients en évidence : leur mouvement de rotation, qui produisait un effet gyroscopique très prononcé, entraînait des complications considérables lorsqu'ils étaient montés sur un avion de chasse; leur consommation très élevée en carburant et en lubrifiant les rendait totalement inadaptables aux avions destinés à des missions à longue distance; lorsqu'on tenta de construire des versions d'une puissance supérieure à 160 CV, on s'aperçut que les matériaux disponibles à l'époque ne permettaient pas une telle réalisation.

Moteur "Gnome" de 50 ch, 1908. Source: La conquête de l'Air, aux Albin Michel,Paris 1973.

On chercha à développer un moteur capable de satisfaire aux nouvelles exigences. Le moteur en étoile semblait à priori le mieux adapté à une utilisation militaire, car il était d'un entretien plus facile, son système de refroidissement était moins vulnérable et, à puissance égale, plus léger; de plus, la faible longueur de son vilebrequin éliminait les problèmes de vibration et d'usure de palier, inconvénient majeur des premiers moteurs en ligne. Mais les partisans du moteur en ligne faisaient remarquer que l'importance du maître-couple des moteurs en étoile, source d'une traînée importante, limiterait la vitesse.

Ils passaient, en revanche, sous silence que le bénéfice du maître-couple beaucoup plus petit du moteur en ligne, était annulé par la pénalisation du poids et la vulnérabilité de son système de refroidissement, que le radiateur de refroidissement induisait une traînée parasite et que son entretien était, à cause de son système de refroidissement, beaucoup plus difficile à assurer. Les moteurs en étoile avaient une capacité de refroidissement limitée qui avait empêché la mise au point de moteurs de ce type très puissants.

La percée effectuée par le moteur "Gnome" incita les constructeurs du moteur en étoile à étudier de plus près ce problème. Les recherches s'orientèrent d'abord vers des systèmes à refroidissement par eau, mais la solution résida dans la conception des cylindres, en particulier de leur forme, de la manière et la disposition des ailettes de refroidissement, de manière à ce qu'elles cèdent plus de calories au vent relatif; il fallait aussi mettre au point des chicanes, assurant une meilleure circulation de l'air autour des cylindres.

PS : "Gnome" s'écrit aussi "Gnôme"...