- Le diamètre augmente surtout pour faire passer davantage d’air autour du cœur du moteur.
- Un fort taux de dilution améliore généralement le rendement propulsif et réduit le bruit.
- Poids, traînée, garde au sol et intégration à l’aile empêchent d’agrandir indéfiniment la soufflante.
Ce qui grossit à l’avant d’un réacteur moderne n’est pas principalement la chambre où brûle le carburant : c’est la soufflante. Derrière ce grand disque de pales se cache le principe du turboréacteur à double flux, ou turbofan. Une partie de l’air traverse le cœur chaud du moteur ; la plus grande partie le contourne dans un flux froid qui fournit une fraction majeure de la poussée.
Le rapport entre ces deux débits s’appelle le taux de dilution. Plus il est élevé, plus le moteur déplace une grande masse d’air autour de son cœur. Pour augmenter ce débit, les motoristes agrandissent la soufflante — donc le diamètre de la nacelle.
Beaucoup d’air, accéléré plus doucement
Produire une poussée consiste à donner de la quantité de mouvement à l’air. Deux stratégies sont possibles : accélérer fortement une petite masse d’air, comme les premiers turboréacteurs, ou accélérer plus modérément une masse beaucoup plus importante.
À vitesse subsonique, la seconde solution est généralement plus efficace. La NASA explique qu’ajouter une soufflante permet d’obtenir davantage de poussée pour une variation relativement faible du débit de carburant dans le cœur. L’énergie est mieux utilisée, car moins de puissance est perdue dans un jet très rapide derrière l’avion.
Ce principe explique le passage progressif vers des moteurs à fort taux de dilution. GE Aerospace donne au GE9X une soufflante de 134 pouces, soit environ 3,40 mètres, et un taux de dilution voisin de 10 pour 1. Autrement dit, environ dix unités d’air contournent le cœur pour une unité qui le traverse. Le constructeur annonce ainsi une consommation spécifique jusqu’à 10 % inférieure à celle du GE90-115B qu’il remplace dans sa catégorie.
Le gain concerne aussi l’acoustique. L’OACI relie l’arrivée des moteurs à plus fort taux de dilution à une baisse du bruit et à une amélioration de l’efficacité énergétique. Un flux plus lent réduit notamment le contraste de vitesse avec l’air ambiant, même si la soufflante elle-même reste une source sonore importante.
Le diamètre finit par coûter cher
Un grand moteur n’est pourtant pas automatiquement meilleur. La nacelle ajoute du poids, de la surface frontale et de la traînée. Elle doit supporter les charges aérodynamiques, contenir certains dommages et conserver une garde au sol suffisante. L’aile, le pylône et parfois le train d’atterrissage doivent être adaptés.
Les grandes pales posent aussi des défis de masse et de résistance. Les composites permettent d’alléger la soufflante, tandis que des formes plus sophistiquées améliorent le débit d’air. Sur le GE9X, seize pales composites remplacent une architecture plus nombreuse sur les générations précédentes.
Le compromis dépend donc de l’avion. Un long-courrier haut sur son train peut accepter une soufflante gigantesque. Sous l’aile plus basse d’un monocouloir, chaque centimètre complique l’intégration. Les ingénieurs recherchent l’optimum du système complet, pas le plus grand diamètre possible.
Après le carénage, la soufflante ouverte ?
CFM estime que les turbofans carénés approchent une limite lorsque l’augmentation de la soufflante fait croître la traînée de la nacelle au point d’effacer une partie du gain. Son programme RISE étudie donc une architecture Open Fan, sans carénage autour des pales.
CFM évoque des taux de dilution supérieurs à 60 pour 1 dans ses études. Il s’agit toutefois d’un objectif technologique, pas d’un moteur déjà en service commercial. Bruit, sécurité, installation et certification restent des enjeux majeurs.
Les réacteurs ont donc grossi pour une raison précise : produire la poussée en brassant plus d’air et en l’accélérant moins. Leur prochaine évolution pourrait consister non pas à agrandir encore la nacelle, mais à la supprimer.
