Moteur à cycle variable

Pour concept de TSS VCE on peut citer le moteur de ventilateur tandem. Le moteur est équipé de deux ventilateurs, tous deux montés sur l'arbre basse pression, avec un écart axial important entre les unités.

En vol normal, le moteur est en mode « série », le flux sortant du ventilateur avant passant directement dans le deuxième ventilateur, le moteur se comportant un peu comme un turboréacteur classique. Cependant, pour le décollage, la montée, la descente finale et l'approche, le ventilateur avant est autorisé à se décharger directement à travers une tuyère auxiliaire située sous la nacelle du groupe motopropulseur. Des prises d'air auxiliaires sont ouvertes de chaque côté du groupe motopropulseur, permettant à l'air d'entrer dans le ventilateur arrière et de progresser dans le reste du moteur. Le fonctionnement des ventilateurs dans ce mode parallèle augmente considérablement le débit d'air total du moteur à une poussée, ce qui se traduit par une vitesse de jet plus faible et un moteur plus silencieux.

Dans les années 1970, Boeing modifia un Pratt & Whitney JT8D en une configuration de ventilateur en tandem et démontra avec succès le passage d'un fonctionnement en série à un fonctionnement en parallèle (et vice versa) avec le moteur en marche, bien qu'à puissance partielle.

Dans le concept de soufflante en tandem intermédiaire, une soufflante à un étage à débit spécifique élevé est située entre les compresseurs haute pression (HP) et basse pression (BP) d'un cœur de turboréacteur. Seul l'air de dérivation est autorisé à passer à travers le ventilateur, le flux de sortie du compresseur BP passant par des passages spéciaux à l'intérieur du disque du ventilateur, directement sous les pales du rotor du ventilateur. Une partie de l'air de dérivation pénètre dans le moteur via une admission auxiliaire. Pendant le décollage et l'approche, le moteur se comporte un peu comme un turboréacteur civil normal, avec un niveau de bruit de jet acceptable (c'est-à-dire une faible poussée spécifique). Cependant, en croisière supersonique, les aubes directrices à admission variable du ventilateur et la fermeture de l'admission auxiliaire minimisent le débit de dérivation et augmentent la poussée spécifique. Dans ce mode, le moteur agit plus comme un turboréacteur "fuyant" (par exemple le F404 ).

Dans le turbosoufflante à flux mixte avec concept d'éjecteur, un moteur à faible taux de dilution est monté devant un long tube, appelé éjecteur. Ce dispositif silencieux se déploie lors du décollage et de l'approche. Les gaz d'échappement du turboréacteur induisent de l'air supplémentaire dans l'éjecteur via une prise d'air auxiliaire, réduisant ainsi la poussée spécifique / la vitesse moyenne du jet de l'échappement final. La conception à flux mixte n'a pas les avantages de la conception du ventilateur mi-tandem en termes d'efficacité à basse vitesse, mais elle est considérablement plus simple.

Dans les moteurs d'avions de chasse, l'architecture à trois flux émerge comme concept ingénierique, où un troisième flux de dérivation peut être utilisé pour augmenter le taux de dérivation lorsque l'efficacité énergétique est requise; on peut aussi ajouter un flux d'air supplémentaire dirigé vers le cœur pour une plus grande puissance. Dans le cadre du programme Versatile Affordable Advanced Turbine Engines (VAATE), l'US Air Force et des partenaires de l'industrie ont développé ce concept dans le cadre de l'Adaptive Versatile Engine Technology (ADVENT) et du démonstrateur de technologie de moteur adaptatif (AETD) et du programme de transition de moteur adaptatif (AETP)[2]. Des exemples de moteurs à trois flux incluent le General Electric XA100 et le Pratt & Whitney XA101, ainsi que le système de propulsion pour la Next Generation Air Dominance (NGAD) qui était en développement (en 2017) dans le cadre du programme Next Generation Adaptive Propulsion (NGAP). [3]

Une autre application qui pourrait bénéficier de l'approche VCE est l'avion de combat. Les concepteurs doivent normalement faire un compromis sur la poussée spécifique du moteur: s'ils choisissent une poussée spécifique élevée, la consommation de carburant spécifique de réchauffage (SFC) sera très bonne, mais la SFC sèche sera médiocre. Une poussée spécifique élevée implique un rapport de pression du ventilateur élevé, ce qui indique une température de tuyère élevée en puissance sèche: l'augmentation de poussée en réchauffage est relativement faible. Par conséquent, les niveaux de poussée à sec et en réchauffage sont bons.

L'inverse est vrai pour un moteur à faible poussée spécifique ; c'est-à-dire, mauvais SFC de réchauffage, bon SFC sec et étranglé, bon boost de poussée de réchauffage et, par définition, faible poussée sèche et réchauffée.

Un moteur à forte poussée spécifique favoriserait un appareil nécessitant une bonne durée en combat réchauffé, mais il serait pénalisé sur la plage disponible en puissance sèche.

En revanche, un moteur à faible poussée spécifique, favoriserait un avion ayant besoin d'une longue portée en puissance sèche, mais compromettrait le temps passé en combat « réchauffé ».

Ainsi, les concepteurs de moteurs doivent souvent faire un compromis sur la poussée spécifique du moteur.

Cependant, le VCE de combat idéal aurait une poussée de réchauffage élevée couplée à un bon SFC de réchauffage, associé à un moteur à poussée spécifique élevée, mais aurait un SFC faible d'un moteur à faible poussée spécifique en puissance sèche et ralenti.

À la fin des années 1980, General Electric développe un moteur à cycle variable, connu sous le nom de GE37 ou General Electric YF120, pour la compétition d'avions de combat YF-22 / YF-23. GE utilisa un ventilateur à double dérivation/hybride; mais à ce jour la compagnie n'a jamais révélé précisément comment le concept fut exploité commercialement. Bien que le YF120 ait été un bon moteur (peut-être meilleur) lors du décollage, l' USAF a fait preuve de prudence et a choisi le Pratt & Whitney F119 plus conventionnel comme moteur pour la production du Lockheed Martin F-22 Raptor.