Moteurs PWG, le passage de la théorie à la pratique
C’est samedi dernier que la cinquième version des moteurs PWG, la série PW1400G, a pris les airs avec le premier vol de l’avion de ligne russe l’Irkut MC-21.
Pour les moteurs à engrenage, la période de conception est donc terminée; Pratt & Whitney peut donc se consacrer entièrement à leur mise en production. Au mois de septembre dernier nous avions écrit au sujet du défi herculéen auquel devait maintenant s’attaquer Pratt & Whitney dont voici un extrait : » l’accélération de la cadence de production qui est prévue afin de rencontrer les ventes est du jamais vu. Afin de fournir suffisamment de moteurs à Airbus, Bombardier, Embraer, MRJ et Irkut, la cadence de production des moteurs PWG devra passer de quelques moteurs par année en 2015 à environ 850 à 1000 moteurs par année dès 2020. Une telle accélération de la cadence de production à partir de zéro est un défi énorme qu’aucun fabricant de moteurs n’a osé relever jusqu’à maintenant. Si Pratt & Whitney a déjà atteint une production annuelle de 1000 moteurs avec son PT6, cela s’est fait alors que le produit comptait plusieurs décennies d’utilisation et que la production avait connu une accélération graduelle. En fait il existe en ce moment un seul autre exemple de moteur d’avion produit à plus de 1000 exemplaires par année et c’est le CFM-56 qui équipe les B737 NG et la famille d’A320ceo avec une cadence de production qui avoisine les 2000 unités par année mais cela a pris plus de trente ans pour y arriver. »
Pour l’instant, Pratt & Whitney semble être en bonne voie de reprendre le dessus sur la cadence de production après les ratés de 2016 avec les ailettes des soufflantes. Les moteurs PW1100G-JM qui équipent l’A320 NEO étant plus nombreux et ayant volé le plus grand nombre d’heures, ils sont aussi ceux ayant connu le plus grand nombre de problèmes techniques. Bien que ces problèmes causent des ennuis aux compagnies aériennes, il est normal qu’une toute nouvelle gamme de moteurs connaîsse ce genre d’ennuis. Il faut souligner qu’aucun problème n’est survenu avec la boîte d’engrenage, cela est très important puisque c’est cette boîte qui distingue les moteurs PWG des autres.
Les problèmes qui sont survenus au cours de la dernière année, ont ramené Pratt & Whitney sur terre et ils sont un rappel que malgré toutes les connaissances et la technologie dont elle dispose, passer de la théorie à la pratique n’est jamais chose facile. Étant donné le jeune âge de la gamme de moteurs PWG, il est à peu près certain que d’autres ennuis surviendront dans les mois et années à venir, mais c’est dans sa réaction et sa capacité à résoudre les problèmes que Pratt & Whitney sera jugée.
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Il faut tout de même souligner que le PW1400G n’est qu’une variante du PW1100G-JM au même titre que le PW1700G est une variante du PW1200G et le PW1900G une variante du PW1500G.
Pour confirmer mes dires, le PW1100G-JM et le PW1400G sont sur le même certificat de type, seul la poussée est différente mais dans la même gamme.
Notez qu’officiellement ces deux moteurs ne sont pas des moteurs Pratt & Whitney mais plutôt des moteurs IAE (International Aero Engines), consortium détenu à 49,5% par Pratt & Whitney, 25,25% par JAEC (Japanese Aero Engine Company) et 25,25% par MTU Aero Engines, d’où le JM dans PW1100G-JM.
http://rgl.faa.gov/Regulatory_and_Guidance_Library/rgMakeModel.nsf/0/ad2dcb1425a0f59f8625809e0068c42c/$FILE/E00087EN_Rev4.pdf
Le PW1200G http://www.journal-aviation.com/actualites/36919-le-pw-1200g-de-pratt-whitney-pour-le-mrj-certifie-par-la-faa
Le GTF n’est qu’un turbopropulseur avec une soufflante à la place des hélices.
N’importe quelle turbosoufflante peut toujours être vue comme un turbopropulseur, avec ou sans boîte. Mais la particularité du GTF est la vitesse de rotation de la turbine LP, qui toune à 2.5 fois la vitesse de celle du CF-34 par exemple. D’où une réduction majeure du nombre de pièces du compresseur LP ainsi qu’une meilleure optimisation de l’interface LP/HP.
Réduction du nombre de pièces mais pas mal plus lourd !
plus lourd parce que le diamètre du fan est plus grand, donc tout est surdimensionné incluant la nacelle.
C’est pas le cerclage en alu et des aubes en titane-fibre de carbone qui font le lourdeur du truc.
la nacelle à elle seule fait près de 1000 kg par moteur.
« C’est pas le cerclage en alu et des aubes en titane-fibre de carbone qui font le lourdeur du truc. »
Les aubes ne sont pas en titane-fibre mais plutôt en aluminium, avec un bord d’attaque en titane. Sur le GTF ce qui ajoute considérablement du poids au moteur est la boîte d’engrenage du réducteur, que l’on ne retrouve pas dans une turbosoufflante conventionnelle.
effectivement mais cette augmentation de poids est récupérée (et même plus) parce que le GTF nécessite moins d’étage qu’un moteur conventionnel. Si ce n’était pas le cas, le LEAP-1A serait supposé être plus léger vu qu’il n’est pas un GTF.
Ce sont les haut taux de dilution des nouveaux moteurs (pas seulement les GTF) qui font augmenter le diamètre du fan et du coup augmente le diamètre et le poids du moteur par rapport à la génération précédente (+ 300-400 kg).
Un moteur est plus efficace s’il déplace un grand volume d’air « lentement » que s’il déplace un plus petit volume d’air plus rapidement. Cela signifie que le fan à l’avant du moteur doit êtrede plus en plus grand, de sorte que la plus grande partie de la poussée provient du fan, et le reste du moteur sert davantage à actionner le fan que pour envoyer l’air vers arrière pour générer de la poussée.
j’ai trouvé cette image sur le net pour illustrer ce que je viens d’expliquer:
[img]https://qph.ec.quoracdn.net/main-qimg-44683b0997a48497dde64329658d82b3[/img]
https://qph.ec.quoracdn.net/main-qimg-44683b0997a48497dde64329658d82b3
« Si ce n’était pas le cas, le LEAP-1A serait supposé être plus léger vu qu’il n’est pas un GTF. »
– J’aimerais savoir lequel des deux est le plus léger, à puissance égale.
« Augmente le diamètre et le poids du moteur par rapport à la génération précédente (+ 300-400 kg). »
– Ils est intéressant de noter que le réducteur ajoute lui-même à peu près le même poids, c’est à dire environ 300kg.
« Un moteur est plus efficace s’il déplace un grand volume d’air lentement que s’il déplace un plus petit volume d’air plus rapidement. »
– L’idée derrière ça est d’optimiser la vitesse de l’air déplacée par le moteur de telle sorte que celle-ci soit le plus près possible de la vitesse nominale de l’avion à l’altitude de croisière. Idéalement le ratio entre les deux doit être de 1:1 (nombre de Proude).
« Un moteur est plus efficace s’il déplace un grand volume d’air lentement que s’il déplace un plus petit volume d’air plus rapidement. »
C’est ce qui rend le GTF plus silencieux en prime.
mais le LEAP également a un très taux de dilution presque autant que le GTF (11:1 vs 12,5:1) ce qui fait qu’il est pratiquement aussi silencieux que le PW1100G, même plus silencieux sur l’A321, ne me demandez pas pourquoi.
Nicholas, pourquoi le LEAP est-il plus silencieux que le GTF sur le A321? 🙂
Plus sérieusement, je suis intrigué par ce que tu rapportes concernant le niveau de bruit du GTF versus le LEAP. As-tu des références?
« J’aimerais savoir lequel des deux est le plus léger, à puissance égale. »
Poids à sec (moteur seulement):
A320neo
LEAP-1A: 3008 kg
PW1100G-JM: 2858 kg
A320ceo
CFM56-5B: 2500 kg
V2500-A5: 2404 kg
Donc plutôt une différence d’environ 500 kg par moteur mais selon moi la différence est légèrement inférieure avec la nacelle.
Il faut faire attention dans la comparaison de poids entre le LEAP et le PWG, car si je ne me trompe pas il y a un des deux fabricant qui donne le poids à sec tandis que l’autre donne le poids avec la nacelle. Il me semble avoir lu à ce sujet sur Airinsight en 2015 mais je n,arrive pas à trouver l’article en question. Je te reviendrai avec une réponse demain.
Non les deux à sec sans la nacelle, seul les fluides sont inclus. D’après ce que j’ai lu un peu partout, le PW1100G avec la nacelle fait 3800 kg et pour le LEAP-1A je ne sais pas mais la nacelle doit être un peu plus légère que le PW1100G.
PW1100G
https://www.easa.europa.eu/system/files/dfu/EASA%20TCDS%20IM.E.093_issue2_20152311_1.0.pdf
« The above dry weight value applies to the basic engine and include the IAE, LLC supplied engine build-up component (EBU1). EBU1 components include: Low Oil Pressure Switch, Core Nacelle Temperature Sensor, Gearbox Breather Tube, Engine Air Turbine Starter, starter attachment hardware and seals to gearbox, duct from starter to Starter Air Valve, Starter Air Valve, electrical harnesses, Mass Fuel Flow Meter, environmental control system Intermediate Pressure Check Valve. »
LEAP-1A
https://www.easa.europa.eu/system/files/dfu/EASA%20E110%20TCDS%20Issue%204%20LEAP%201A_1C.pdf
« Weight of the basic engine, including basic engine equipment, as given in the applicable engine “Installation Manual” document: «
Nicholas, je ne sais pas si je me suis mal exprimé, mais ce que je voulais savoir est la différence de poids entre le GTF et le LEAP, dans la même catégorie de puissance. Selon tes chiffres la différence ne serait que de 150 kg en faveur du GTF.
c’est exact, la différence est négligeable, et avec la nacelle la différence est probablement encore plus minime. Le 500 kg de différence est avec la génération précédente.
Le site mentionné dans ton commentaire précédent démontre très bien ton propos. Pour être claire,c’est claire,pas de doute possible.