Un moteur à REACTION, comment ça marche?

obiyann

Bonjour les padawans de la physique. Aujourd'hui je vous explique comment fonctionne un avion. Enfin, plutôt comment fonctionne un moteur à réaction d'un avion . N'hésitez pas à partager cette vidéo, c'est gratuit  Ma chaine twitch: https://www.twitch.tv/obiyann Facebook: https://www.facebook.com/obiyannexplique twitter: https://twitter.com/obiyannexplique instagram: https://www.instagram.com/obiyannexplique/?hl=fr  source: https://www.youtube.com/watch?v=x8DK4rM6Y90&list=WL&index=49 https://www.youtube.com/watch?v=kMZ7Hu8TNps&list=WL&index=53 https://www.youtube.com/watch?v=YDeQXPNpLeY&list=WL&index=55 https://www.youtube.com/watch?v=L24Wf0VlTE0&list=WL&index=57

Transcript

00:00 C'était quoi déjà le sujet de la vidéo ?

00:02 Ben l'avion, c'est toi qui as écrit la vidéo que je sache.

00:04 Ah ouais c'est vrai.

00:05 Et est-ce que vous saviez que Sabine a piloté toute la nuit ?

00:08 Mais qu'est-ce que tu racontes encore ?

00:10 J'ai contre-pété.

00:11 Ah ça y est, on va encore prendre pour un con là.

00:12 Fusion !

00:13 Gaaaaaah !

00:14 Bonjour les padawans de la physique,

00:18 Obi-Wan pour vous servir.

00:19 Bienvenue sur la chaîne qui répond à vos questions.

00:22 Et pour ce faire, laissez-les en commentaire et je répondrai lors d'une prochaine vidéo.

00:25 Aujourd'hui, on répond à Arthur et on voit comment marche le moteur à réaction.

00:29 Mais avant de commencer, je vais devoir faire un petit rappel.

00:32 Parce qu'on va voir ce qu'est la portance.

00:34 Mais la portance, j'en ai parlé dans une vieille vidéo où je vous expliquais un peu ce que c'était l'avion.

00:37 Elle a très très mal vieilli.

00:39 Donc on va reprendre un peu les bases.

00:40 D'accord, faisons comme ça.

00:42 Alors la portance, qu'est-ce que c'est ?

00:43 Déjà, on va expliquer que c'est le principe physique qui fait lever l'avion dans les airs.

00:47 Mais on va rentrer un peu plus dans le détail pour voir exactement comment ça marche.

00:50 Bon déjà on va commencer par la géométrie de l'aile.

00:52 Vous savez certainement qu'une aile d'avion n'est pas plate.

00:55 Elle est bombée sur le dessus et plate sur le dessous.

00:58 Et c'est cette forme qui va nous permettre de créer une portance.

01:00 Car comme le dit le principe de Bernoulli, lorsqu'un fluide est mis en accélération, il y a création d'une dépression.

01:07 Il y a un autre principe à savoir avant qu'on explique ce qu'est la portance.

01:10 C'est que les flux d'air qui passent au-dessus et en dessous de l'aile se rejoignent en même temps après l'aile.

01:15 Donc le fait que l'aile soit bombée, la distance à parcourir est plus élevée au-dessus qu'en dessous.

01:21 Donc la vitesse de l'air est constante en dessous.

01:24 Alors qu'il y a une création d'accélération sur le dessus de l'aile.

01:28 Parce que l'air doit parcourir une distance plus importante sur le même laps de temps.

01:32 Donc s'il y a une accélération sur le dessus de l'aile, il y a la création d'une dépression.

01:36 Donc il y a une pression plus basse au-dessus de l'aile qu'en dessous.

01:39 Ça veut dire que ça pousse en dessous de l'aile et donc que l'avion monte.

01:44 C'est ça la portance.

01:45 C'est donc maintenant qu'on va quitter Bernoulli pour rejoindre quelqu'un qui va être important pour tout le reste de la vidéo,

01:50 à savoir Sir Isaac Newton.

01:52 Si vous suivez la chaîne depuis un certain temps, on a déjà vu les trois principes de Newton.

01:56 Et là, on va avoir besoin du troisième, le principe des actions réciproques,

01:59 plus communément appelé le principe d'action-réaction.

02:02 Et qu'est-ce que dit ce principe ?

02:03 Ce principe dit que si un corps A exerce une force sur un corps B,

02:08 eh bien le corps B va exercer une force sur le corps A de même intensité mais de sens opposé.

02:14 En pratique, qu'est-ce que ça veut dire ?

02:16 Eh bien on va imaginer qu'on met une grosse patate dans le mur.

02:20 Mon poing est donc l'objet A.

02:22 Et je vais donc exercer une force dans le sens de par là, sur le mur.

02:27 Bim !

02:28 Sauf que le troisième principe de Newton nous dit que le mur va exercer une force de même intensité sur mon poing,

02:35 mais dans l'autre sens.

02:38 C'est pour ça que si je tape assez fort, je vais me casser la main.

02:41 C'est à cause du troisième principe de Newton.

02:45 Bref, peu importe, c'était pour imager.

02:47 Revenons à notre aile qu'on a vue tout à l'heure.

02:49 Cette aile est toujours bombée sur le dessus et plate sur le dessous.

02:52 Et tout à l'heure, on a vu que les flux d'air qui arrivaient sur l'aile étaient parallèles au sol.

02:55 Et une fois qu'ils ont passé l'aile, ils redevenaient parallèles au sol.

02:58 Que nenni !

02:59 Parce que, oui, les flux d'air qui passent en dessous de l'aile, ils restent parallèles au sol.

03:05 Le problème, c'est que vu la courbe de dessus de l'aile, le flux d'air va être dévié vers le bas.

03:10 Ce qui fait qu'on a des flux d'air parallèles au sol avant de taper l'aile,

03:14 mais des flux d'air qui vont vers le sol en sortie de l'aile.

03:19 Vous voyez où je veux en venir ?

03:20 L'aile va créer une force sur l'air qui va vers le sol.

03:23 Et donc, avec le troisième principe de Newton, l'air va créer une force d'intensité égale,

03:27 mais de sens opposé, donc du sol vers le haut.

03:30 Et c'est ça aussi qui va créer la portance.

03:32 Le problème, c'est que pour avoir une portance suffisante,

03:34 donc une force suffisante qui amène l'avion vers le haut,

03:37 il faut une vitesse de vent très importante.

03:40 Et le vent qu'on va avoir ne va pas être suffisant.

03:42 Il va donc falloir créer ce qu'on appelle un vent relatif.

03:45 Déjà, le vent, tout le monde sait ce que c'est.

03:47 Surtout toi, vu tout ce que tu as pris dans ta vie avec les gonzesses.

03:50 C'est bon, c'est bon, c'est bon.

03:52 Du coup, pourquoi on dit relatif ?

03:53 On va imaginer qu'on est au vol dans une voiture à 130 km/h

03:56 et qu'il n'y a pas un pet de vent dehors.

03:58 Juste le fait de rouler à 130 km/h, si vous mettez la main dehors,

04:02 vous sentez qu'il y a un vent qui va pousser vers l'arrière.

04:05 On vient donc créer un mouvement d'air qui n'existait pas.

04:08 On vient le créer avec la vitesse.

04:10 C'est pour ça que l'avion va avoir besoin de ce qu'on appelle une poussée

04:13 pour créer un vent relatif, pour pouvoir créer assez de portance,

04:16 pour pouvoir décoller.

04:17 Mais donc, pour avoir cette poussée,

04:19 il va falloir augmenter la vitesse de l'avion.

04:21 Et l'augmenter drastiquement.

04:23 Et on arrive enfin au sujet de la vidéo,

04:25 à savoir le moteur à réaction.

04:27 C'est pas trop tôt.

04:28 En même temps, il fallait bien que j'introduise ma bite.

04:30 Ah non, pas encore, il y en a marre.

04:32 La vanne, elle a été faite, refaite, refaite, change de disque.

04:35 La première chose à savoir pour comprendre comment marche la poussée d'un avion

04:38 grâce au moteur à réaction,

04:40 c'est la troisième loi de Newton.

04:42 Encore !

04:43 Eh oui, encore la loi d'action-réaction.

04:45 Pour comprendre la poussée,

04:46 imaginons que notre réacteur d'avion,

04:48 c'est un ballon de baudruche bien gonflé en air.

04:50 On va le mettre sur un petit chariot,

04:52 et quand on va le laisser se vider de son air,

04:54 eh bien le chariot va avancer.

04:55 Montre-leur, Jamy.

04:56 Le ballon, lui, part dans la direction opposée.

05:00 Eh bien, pour le réacteur d'avion,

05:02 c'est le même principe qui est en jeu.

05:04 Mais bien sûr, le principe du moteur à réaction

05:06 n'est pas aussi simple qu'un ballon de baudruche.

05:07 On va rentrer un peu plus dans les détails maintenant.

05:09 Il est composé de cinq éléments.

05:11 Le carter d'admission,

05:12 le compresseur,

05:13 la chambre de combustion,

05:15 la turbine,

05:16 et le canal d'éjection.

05:18 Voyons maintenant à quoi sert chaque élément.

05:20 Commençons par le premier élément,

05:21 à savoir le carter d'admission.

05:23 Le carter d'admission, c'est pas bien compliqué.

05:25 En gros, c'est le tube qui va nous permettre

05:27 d'acheminer l'air vers le compresseur.

05:29 Donc, obligatoirement, on arrive maintenant

05:31 à l'entrée du compresseur.

05:32 Mais le compresseur, ça va servir à quoi ?

05:34 Déjà, on va faire simple.

05:35 Le compresseur, ça va servir à comprimer l'air,

05:36 à faire monter l'air en pression.

05:38 Mais pas que !

05:39 On a déjà vu dans une vidéo passée

05:40 que le fait de comprimer un fluide

05:42 va le faire monter en température.

05:44 Le compresseur a donc deux buts

05:45 dans le réacteur d'un avion,

05:46 à savoir faire monter en pression l'air

05:48 qui vient du carter d'admission,

05:50 mais aussi à le faire monter en température.

05:52 Mais cette fois-ci, on va rentrer un peu plus dans le détail

05:53 sur le fonctionnement du compresseur.

05:55 On voit donc qu'un compresseur est composé

05:57 de plusieurs étages de compression.

05:58 Un étage de compression, qu'est-ce que c'est ?

06:00 C'est un ensemble de pales mobiles

06:02 qui sont en rotation,

06:04 et de pales fixes qui sont sur le stator.

06:06 Les pales mobiles vont permettre

06:08 d'augmenter la vitesse de l'air

06:10 qui vient de rentrer dans le compresseur,

06:12 tandis que les pales fixes vont convertir

06:14 l'énergie cinétique en pression.

06:16 Donc pour faire simple,

06:17 l'air rentre dans le compresseur,

06:18 et c'est parti pour augmentation de vitesse,

06:20 augmentation de pression, puis augmentation de vitesse,

06:22 puis augmentation de pression, puis augmentation de vitesse,

06:24 puis augmentation de pression, jusqu'à arriver au dernier étage.

06:26 On se retrouve donc en sortie du compresseur

06:28 avec un air comprimé et chaud, très chaud.

06:30 On arrive donc maintenant dans la chambre de combustion.

06:33 Et comme son nom l'indique, il va y avoir de la combustion.

06:35 La combustion de kérosène.

06:37 Et comme vous le savez certainement,

06:38 la combustion d'un hydrocarbure est une réaction exothermique.

06:41 Exothermique, ça veut dire qu'il va faire de la chaleur.

06:43 Donc le but de la chambre de combustion va être d'augmenter

06:45 encore plus la température de l'air,

06:47 bien qu'il n'y aura pas que de l'air en sortant.

06:49 Donc ce qu'on va faire, c'est qu'on va pulvériser

06:51 le carburant dans la chambre de combustion.

06:53 Et on veut que la combustion soit spontanée,

06:55 qu'elle se fasse toute seule.

06:57 Et il y a une condition pour que cette combustion spontanée arrive.

06:59 Il faut que l'air soit assez haut en pression

07:01 et en température.

07:02 D'où l'intérêt du compresseur.

07:03 Donc maintenant c'est fini.

07:04 Il n'y a pas que de l'air.

07:05 Il y a aussi des gaz d'échappement qui sont avec.

07:07 Ce mélange est donc extrêmement chaud grâce à la combustion.

07:10 On va envoyer donc ce mélange de gaz vers la turbine.

07:14 La turbine, elle a deux rôles.

07:15 Son premier rôle va être de convertir l'énergie des pressions

07:18 des gaz d'échappement de la chambre de combustion

07:21 en énergie cinétique,

07:22 puis en énergie mécanique,

07:24 afin de faire tourner l'axe

07:26 où tous les organes du moteur sont.

07:28 C'est-à-dire que si le compresseur tourne,

07:29 c'est grâce à la turbine par exemple.

07:31 Le deuxième rôle de la turbine est induit du premier.

07:34 Qu'est-ce que j'entends par là ?

07:35 En fait, la conversion d'énergie au sein de la turbine

07:38 va permettre de détendre les gaz,

07:40 de faire baisser la pression.

07:41 Il en découle une accélération de ces gaz.

07:44 Et ça, ça va être important pour la dernière partie du moteur à réaction,

07:48 l'éjection des gaz.

07:49 Et donc qu'est-ce que c'est la dernière partie ?

07:50 On l'a dit tout à l'heure, il s'agit du canal d'éjection.

07:53 Le canal d'éjection, qu'est-ce que c'est ?

07:54 Eh bien c'est l'espace qui est derrière la turbine.

07:56 Et qu'est-ce qu'on voit ?

07:58 On voit que la section se réduit au fur et à mesure.

08:01 Pourquoi il y a une réduction de section ?

08:02 Eh bien tout simplement parce que ça va permettre

08:04 de détendre encore plus les gaz de sortie.

08:06 Et on a vu tout à l'heure qu'une détente entraînait une accélération des gaz.

08:09 Donc on va encore plus s'accélérer grâce à cette réduction de section.

08:13 Eh bien cette accélération finale en sortie du réacteur,

08:16 c'est comme l'air qui sortait du ballon de baudruche.

08:18 Ça va nous créer le phénomène d'action-réaction

08:21 qui va nous permettre de créer la poussée sur l'avion.

08:23 Voilà, c'est tout pour moi.

08:25 Bon déjà, j'ai un petit message pour tous ceux qui sont pilote d'avion

08:28 ou qui adorent l'aviation.

08:29 J'ai extrêmement simplifié pour que ça soit compréhensible

08:32 pour l'ensemble des gens qui vont venir voir la vidéo.

08:34 Donc ne me tenez pas rigueur des petites approximations que j'ai pu faire.

08:37 Mais par contre, je serai ravi de discuter avec vous en commentaire

08:40 de ces approximations, voire peut-être des petites erreurs qui se sont glissées.

08:43 Ça sera avec plaisir.

08:44 Si la vidéo vous a plu, n'hésitez pas à vous abonner et mettre un petit pouce bleu.

08:46 Si vous voulez rater aucune des vidéos à venir, activez la cloche.

08:49 C'était Obilian qui vous dit que la science soit avec vous.

08:52 *musique*

09:07 *bruit de porte qui s'ouvre*

09:09 *silence*

09:11 Son Goku, il est mort !

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