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Calcul et Construction d'un Avion

Chapitre 2 - Les étapes de la construction

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moteur


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12 Moteur et carburants


12.1 Taux de compression
12.2 Auto-allumage
12.3 Détonation
12.4 Antidétonance
12.5 Indice d'octane: coefficient d'antidétonance
12.6 Essence auto
12.7 Bougies
12.8 Gicleurs
12.9 Choisir un moteur

... Moteurs Rotax, Limbach VW, Briggs & Stratton, diesel Isuzu

 


Le moteur représente à peu près la moitié du coût total de votre avion. Il peut être acheté neuf (à crédit) ou d'occasion et refait à neuf ou transformé à partir d'une base automobile : Par exemple le moteur VW 1200 ou 1500 à refroidissement par air ou le moteur diesel Isuzu qui équipe le Diesélis de Louis Pena. Prévoir une double commande.

 

12.1 Taux de compression



Avant l'allumage, on commence par compresser le mélange gazeux explosif. Son taux de compression initial peut varier entre 4 et 16 kg/cm2 par exemple. 

Ensuite, lorsqu'on allume ce mélange explosif, sa pression initiale est multipliée par 4: 
• Un taux de 4 produit 4 x 4 = 16 kg/cm2 
• Un taux de 16 produit 16 x 4 = 64 kg/cm2 

Un moteur est d'autant plus puissant qu'il tourne vite et que son taux de compression est élevé. 
Mais s'il tourne trop vite, les frottements absorbent toute la puissance. 
De même, le taux de compression a, lui aussi, ses limites.

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12.2 Auto-allumage



Le moteur cogne. 

Aidé du réchauffement dû à la compression, le mélange explosif s'enflamme au contact d'une partie de la chambre d'explosion restée trop chaude : une particule de calamine incandescente, une pointe de bougie portée au rouge ou un fond de piston mal refroidi.

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12.3 Détonation



Le moteur cliquette avec le bruit sec et piquant d'une bille d'acier qui rebondirait sur une plaque de verre. 

Le mélange explosif, s'il est trop compressé, détonne avant le moment voulu. Il s'enflamme d'un seul coup à partir d'une certaine compression. Cet effort violent fatigue le moteur et le fait chauffer. Il peut même aller jusqu'à casser le moteur. La panne est proche !

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12.4 Antidétonance



Le mélange qui alimente le moteur doit être étudié pour détonner le plus tard possible quand on élève le taux de compression. Le mélange air + essence ordinaire, par exemple, détonne aux compressions 4 ou 5. Il faut donc y ajouter un composant plus lourd: Mélangés à l'essence, le plomb ou l'alcool sont des antidétonants très efficaces. 

Mais l'alcool contient de l'eau qui est insoluble dans l'essence. Pour que le mélange essence + alcool devienne possible, on doit d'abord diminuer la teneur en eau de l'alcool et ensuite ajouter un liant qui le rendra miscible malgré les dernières traces d'humidité: on peut utiliser pour cela le benzol, l'éther, les alcools butyliques ou amyliques, etc. 

Exemples de proportions: alcool 10%, benzol 5% (huile 5%). Le benzol peut d'ailleurs remplacer totalement l'alcool. On peut dépasser 25% d'alcool dans un moteur surcompressé par exemple, et même aller jusqu'à supprimer l'essence. 

Inconvénients de l'alcool: par temps humide et froid, l'alcool contenu dans l'essence a tendance à se décanter car il est plus lourd que l'essence. Par ailleurs, si le mélange en contient, l'huile surnage à l'essence. Le moteur ne graisse plus et détonne. Ici encore la panne est proche ! 

Les additifs plombés ou substituts de plomb donnent également des qualités antidétonantes suivant leurs proportions. 

Le potassium et le sodium sont des substituts de plomb courants. L’absence de plomb élève la température de fonctionnement et provoque des microsoudures des soupapes sur leur siège. Pour y remédier, on peut appliquer aux soupapes des traitements à base de silicone, ou faire des sièges de soupapes en acier renforcé.

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12.5 Indice d'octane: coefficient d'antidétonance



Si l'on mélange de l'heptane, très détonnant, et de l'octane, très antidétonant, dans des proportions bien précises, ce mélange explose à un taux de compression connu. 

Par exemple, pour un mélange contenant 28% d'heptane et 72% d'octane, on dit que l'indice d'octane est de 72. 
• Indice d'octane 69 => explosion au taux de 4 
• Indice d'octane 72 => explosion au taux de 5 
• Indice d'octane 75 => explosion au taux de 6 

etc. 

L'indice d'octane est un indice de comparaison: tout autre mélange essence + benzol ou alcool, etc. dosé de telle sorte qu'il explose au taux de 5 est dit avoir un indice d'octane de 72.

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12.6 Essence auto


• SP 95 = essence sans plomb avec un indice d’octane 95 
• SP 98 = idem + éléments volatiles agressifs 
• SP 97 = SP 98 + potassium 

(Le potassium est un agent anti-récession. Il limite l’usure prématurée des soupapes et des sièges de soupapes) 

En fait, le taux de compression détermine l’indice d’octane nécessaire. Soit pour un moteur VW (Great Plains Aircrafts)

• 2180 cm3 • 1835 cm3
Taux de compression Indice d’octane Taux de compression Indice d’octane
10,7/1 105 9,4/1 100
9,6/1 100 8,9/1 99
9,0/1 99 8,5/1 98
8,1/1 96 8,1/1 96
7,5/1 94 7,1/1 92
7,0/1 91 6,7/1 89

 

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12.7 Bougies



Pour éviter l'auto-allumage, les moteurs rapides et surcompressés ont besoin de bougies "froides". Les électrodes sont très rentrées et massives. Grâce à une très bonne conductibilité, elles diffusent leur échauffement à leur masse ou vers l'extérieur. 

Malgré cela, la facilité des démarrages demeure grâce au volant magnétique.

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12.8 Gicleurs



Dans le carburateur, le diamètre du trou du gicleur est d'autant plus gros que le carburant est lourd. 

A titre d'exemple: 
• Benzol => gicleur de 140 
• Essence ordinaire => gicleur de 180 
• Essence à 25% d'alcool => gicleur de 240 
• Alcool pur (en course) => gicleur de 300

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12.9 Choisir un moteur



On a vu que le moteur à lui-seul représente à peu près la moitié du coût total de votre avion. J’aime bien citer aussi Henri Mignet, qui nous précise que le moteur représente la moitié du poids total de l’avion vide : par exemple pour un avion chargé de 180 kg, la cellule et les ailes pèseront 50 kg, le moteur 50 kg et le fret (pilote + carburant) 80 kg. Par ailleurs il faudra environ 15 à 30 CV pour enlever ces 180 kg dans les airs… si vous pesez plus de 70 kg il vous faudra hélas sérieusement envisager quelque-chose de plus puissant et plus lourd ! 

Bien, vous pouvez à présent faire votre choix. Bien entendu, la liste qui suit n’est pas exhaustive. Vous trouverez une liste de moteurs d'avions très complète surWikipédia et une liste moins complète dans le tableau ci-dessous :

Type de moteur Durée de vie Carburant / (consommation) Compagnie / adresse
AeroVee 2.1
moteur Coccinelle à l'américaine (voir aussi Limbach) 
2180 cm3 80cv à 3400 tr/mn.
??? Avgas 100LL
≈ 15 à 18 l/h
AeroConversions
Sonex Aircraft LLC 
P.O. Box 2521 Oshkosh,
WI 54903-2521 U.S.A.
Briggs & Stratton
(Vanguard Engines)
??? SP 95 auto Briggs & Stratton Commercial Power PO Box 702 Milwaukee
WI 53201 USA
Continental
2400 h Avgas 100LL plombé TCM - Teledyne Continental Motors Mobile, 
Alabama USA
D-Motor
D-Motor LF26, 80cv, 56 kg. 
4 cyl, 4 tps, refr eau
1500 h
à 2000?
Euro95 ou Avgas
≈ 11 l/h
D-Motor, Deerlijk - Belgique 
RANDKAR, Base ULM
Canal de la Martinière
F-44320 Frossay - France
Delta Hawk
turbo diesel 2tps 4cyl en V, 200cv à 2500tr/mn refr liquide 85kg
2000 h kerosène Douglas Doers Delta Hawk Inc
USA
Ecoyota
3 cyl 4 tps Toyota auto, 80cv à 2500tr/mn, refr eau, poids ???
2000h SP 95/98 ou Avgas 100LL
≈ 8 l/h
JLT motors s.a.r.l 
200 imp. des forrières
76520 Rouen-Boos - France
Isuzu
moteur auto diesel 4L E1, 4 cyl 4 tps 62cv à 2500tr/mn, refr eau
??? Gazole
≈ 12 l/h
Isuzu - Japon
Jabiru
Jabiru 85 80cv 2209cm3 56kg
(8000 us$)
??? SP 95 ou Avgas 100LL Jabiru (Queensland Australia)
import. BEFSARC Aérodrome
28150 Viabon - France
JPX
JPX 4TX 75A - 75cv
1000 h Euro 95 sans plomb JPX Zone Industrielle Nord
rue de l'Artisanat (Sarthe)
72320 Vibraye - France
Limbach
moteurs Coccinelle 
L2000-75cv et L2400-90cv
??? Euro95 sans plomb Limbach Königswinter
Allemagne
LOR 75
3 cyl, 4 tps Toyota auto, 75cv
refr eau, poids 75 kg
2000 h SP 95/98 ou Avgas 100LL
≈ 12,5 l/h
Lorraine Aviation (LORAVIA)
Aérodrome de Thionville-Yutz
F-57972 Yutz - France
Lycoming
2400 h Avgas 100LL plombé Lycoming (filiale Textron) Williamsport, 
Pennsylvania - USA
MWFLY
B22D : 2203 cm3, 95cv, 75 kg. 
(16800€ TTC)
??? Euro95 sans plomb
≈ 15 l/h
MW fly srl (Metal Work Fly) 
Via Trento 33
20017 Passirana di Rho (MI) Italie
Rotatif
Rotatif GAE 100R ou 50R
refr huile + air, 55,3kg
82000FF HT
1500 h kérosène, hydrogène? etc... Mid West Aero Engines Ltd
(MWAE - fil Diamond Aircraft)
Canada / U.K.
Rotax
Rotax 912 - 80cv
2000 h Euro95 sans plomb
≈ 16 l/h
Rotax Gunskirchen Autriche 
(fil. Bombardier Canada) 
importateurs : Avirex à Dreux, Loravia à Thionville-Yutz
Sauer
Sauer 1900 UL Turbo - 90cv
(11900€ TTC)
??? 98 RON ou AVGAS 100 LL 
≈ 12 à 14 l/h
Sauer Flugmotorenbau Allemagne
Dimension Light Power (DLP)
41 rue de Crussol 07500 Guilherand-Granges - France
UL Power
ULPower UL260i - 97cv
(13100€ HT + taxes 21%)
1500h / 10ans ssPb 95 ou Avgas 100 LL
(ssPb 95/98 recommandé)
≈ 22,4 l/h à 2800rpm
ULPower Aero Engines
Kasteelstraat 37
B-8980 Geluveld - Belgique
Vija
Vija J-10A - 100cv
(11400€ TTC)
??? ssPb 95/98 ou Avgas 100 LL
(Vija recommande le ssPb 98)
≈ 185g/cv/h
VIJA aircraft engines
96 av de la colonne
31 500 Toulouse - France
Zoche
Moteurs diésels en étoile
??? kérosène
ZO 03A ≈ 10,1 l/h
Michaël Zoche Antriebstechnik
Keferstrasse 13
80802 Munich - Allemagne
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Voici des détails pour quelques exemples classiques (par ordre alphabétique) :


 

Moteur AeroVee 2.1 (AeroConversions - Sonex Aircraft)


Le moteur VW "à l'américaine". Le kit moteur AeroVee 2.1 est une conversion complète du moteur VW. 
Il est distribué par la société AeroConversions. Une filiale de Sonex Aircraft LLC, P.O. Box 2521 Oshkosh, WI 54903-2521, USA 

Aéro-Max-Affaires distribue aussi en France le moteur AeroVee 2.1 avionné par Aeroconversions : AMA Aéro-Max-Affaires - aérodrome St Laurent (LFDU) - 33112 St Laurent de Médoc 

Le kit moteur AeroVee 2.1, est un 4 temps, 4 cylindres à plat, de 2180 cm3, à injection et quadruple allumage électronique. Il développe 80 CV à 3400 tr/mn. : Poids Moteur (sec) 76 kg pour 80 CV soit 0,95 kg par cheval, ce qui est très convenable. Consommation 15 à 18 l./h. d'AvGas ou de MOGAS moyennant des cales d'abaissement de compression. 

Prix du moteur en kit 6995$ (= 7350€), 8000€ prêt à voler. 

Le kit moteur AeroVee 2.1 (fig. Sonex Aircraft) 

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Moteurs Briggs & Stratton (Vanguard Engines)


Les moteurs Briggs & Stratton équipent par exemple les avions Cricri. Ils sont largement utilisés pour les tondeuses à gazon ou les débroussailleuses, ces moteurs à refroidissement par air et lubrification par huile auto consomment du SP 95 auto. Ils sont très robustes et de ce fait intéressants pour les tout petits avions légers. La gamme impressionnante décrite sur leur site anglais propose des puissances qui s'échelonnent de 2,4 à 36 cv, avec des moteurs de un à trois cylindres, verticaux, à plat ou en V. Par exemple, la série 800 correspond à des petits moteurs de 190 cm3, d'environ 7 cv. Si l’on compte un peu plus de 10 cv pour 100 kg il en faudrait 3 pour faire décoller un avion de 200 kg 

Leur adresse : Briggs & Stratton Commercial Power PO Box 702 Milwaukee WI 53201 USA Tel: +1 414 / 259 5333 

Sites internet : En Angleterre, www.vanguardengines.com ...ou en France, www.briggsandstratton.com/eu/fr/ 

A gauche, moteur monocylindre 7,5 cv - poids 21,3kg / à droite un moteur bi-cylindre en V 33-35 cv - poids 56,7kg 
(fig. Vanguard Engines)

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Moteurs Continental


Les moteurs Continental sont distribués par la société TCM - Teledyne Continental Motors Mobile, Alabama, USA , sont caractérisés par cent ans d'histoire et de fiabilité, mais sont un peu chers pour les avions légers. 

Le moteur O-200 Lightweight, par exemple, est un 4 temps, 4 cylindres à plat, donné pour 100 CV à 2750 tr/mn. : Poids Moteur (sec) 100 kg pour 100 CV soit 1 kg par cheval, ce qui est acceptable, mais un peu lourd. En croisière, le régime recommandé est de 75 CV à 2500 tr/mn. 

Le moteur Continental O-200 Lightweight (fig. Teledyne Continental Motors) 

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Moteur D-Motor LF26


Le moteur D-Motor LF26 : est un tout nouveau moteur, très léger, construit en Belgique par D-Motor, les essais en vol ont été réalisés sur Xair-F, Hanuman, etc. C'est un 4 temps à 4 cylindres à plat refroidis par eau (cylindrée 2512 cm3), avec réducteur à courroie. Il consomme 11 litres/h de SP 95 (sans plomb) ou d’AVGAS 100 LL à 75%. Il est donné pour 80 cv / 58,8 kW à 2930 t/min. : Poids Moteur 56 kg soit 0,7 kg par cheval
Pour plus de détails, visitez le site de Randkar (moteurs d'avions D-Motor). 

Le moteur D-Motor LF26 (fig. Moteurs d'avions D-Motor)

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Moteur diesel Delta Hawk


Les moteurs Delta Hawk sont distribués par la société DeltaHawk Engines, Inc. 2300 South Street Racine, WI 53404, USA. Ce sont des moteurs diesels expérimentaux non certifiés pour l'aviation. Trois modèles sont proposés : 160, 180 et 200 CV. 

Le moteur turbo-diesel Delta Hawk DH 160 A4/V4, par exemple, est un 4 temps, 4 cylindres en V, donné pour 160 CV à 2750 tr/mn. : Poids Moteur 148 kg pour 160 CV soit 1,08 kg par cheval, ce qui est un peu lourd. Consommation à 65 % = 20,8 l./h. de Jet A (kérosène). 

Le moteur turbo-diesel Delta Hawk DH 160 A4/V4 (fig. DeltaHawk Engines) 

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Moteur Ecoyota (de JLT Motors)


Le moteur Ecoyota : avionné à Rouen par JLT Motors, par exemple sur la base du moteur automobile Toyota de série qui équipe les voitures de type Aygo, C1, 107 (comme le Moteur LOR75), c'est un 4 temps à 3 cylindres verticaux refroidis par eau (cylindrée 998 cm3), à injection, à allumage électronique et à réducteur à courroie. Il consomme 8 Litres/heure de SP 95 (sans plomb) ou d’AVGAS 100 LL à 5500 rpm. Il est donné pour 80CV à 6000 RPM 'mesuré avant le réducteur) : Poids Moteur+kit 76kg soit 0,95 kg par cheval
Pour plus de détails, visitez le site de JLT Motors (moteurs d'avions Ecoyota). 
D'autres moteurs peuvent être avionnés avec le kit Ecoyota : voir ci-après. 

Un moteur Ecoyota (le 3 cylindres Toyota et son kit), et un autre monté sur Zenair (fig. JLT Motors)

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