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Le cœur du SR-71 "Blackbird" : le puissant réacteur J-58

Genèse

1.2 : Évolutions

par  Philippe Ricco

Les difficiles conditions de vol, encore relativement inexploré au point complexe. Le vol soutenu à plus de Mach 3 à haute altitude demanda de longs essais en caisson supersonique (dont certains initialement menés sur des J-75), mais aussi l'étude de carburants et lubrifiants nouveaux. De plus, en raison du domaine de températures de fonctionnement du moteur, chaque pièce dût être fabriquée avec des alliages spéciaux (acier inoxydable, Hasteloy X, titane,...), jusqu'alors utilisés seulement pour de petites pièces telles que les aubes de turbine. Les études menées jusqu'alors sur les avions expérimentaux des séries "X" ne pouvaient être d'un grand secours car la plupart d'entre eux étaient propulsés par moteur fusée, et ne volaient que durant des temps très courts.

À l'origine, la tuyère à géométrie variable faisait partie intégrante du réacteur. Il fut décidé, conjointement avec Lockheed, que celle-ci serait intégrée à la cellule, afin d'économiser de la masse. Par contre, Pratt & Whitney garda la responsabilité des performances du canal et de la tuyère de postcombustion. De plus, Pratt & Whitney s'occupa de la fabrication des mécanismes de commandes car les ingénieurs de Lockheed n'avaient aucune expérience concernant les matériaux pour les engrenages, paliers et soudures, ayant à soutenir de telles températures. Le motoriste n'avait guère plus d'expérience, mais devait forcément l'acquérir pour venir à bout de ce programme.

Le J-58 subit de nombreuses modifications telles que l'ajout, dès 1960, de conduits de dérivation, le passage du nombre d'étages du compresseur de 8 à 9, afin d'augmenter le taux de pression assez modéré, ou encore l'adaptation d'une réchauffe destinée à rester en fonctionnement continu durant toute la mission. Le J-58-P4, conçu pour le A-12 ne possède en fin de compte que très peu de pièces communes avec le J-58-P2 initialement étudié pour l'US Navy. Seuls l'encombrement et l'aérodynamique des aubes de compresseur et de turbine purent être conservés dans un premier temps. Mais même cela fut modifié quelque temps plus tard.

Les études menées alors conjointement avec Lockheed sur le nouvel appareil firent apparaître, dès le début, que pour des nombres de Mach élevés, le réacteur ne parviendrait plus à aspirer tout l'air fourni par l'entrée d'air. Il en résultait un engorgement du compresseur ainsi qu'une perte d'efficacité et de poussée aux grandes vitesses. Pratt & Whitney modifia donc son JT-11 en l'entourant d'une série de veines de dérivation fixes, en aval du quatrième étage du compresseur, absorbant l'excédent d'air à travers six longs tuyaux le long des flancs du réacteur. Le surplus est ainsi envoyé directement du compresseur dans la chambre de postcombustion, refroidissant les brûleurs et enrichissant le mélange, permettant aussi une élévation de la température de combustion, d'où un accroissement de poussée. Ce principe, très novateur à cette époque, fut par la suite plus largement développé dans d'autres moteurs dits "
double flux". Le J-58 n'est pas à proprement parler un double flux - principe encore méconnu à l'époque- la dérivation ne se présente que sous la forme de vannes de dérivation à l'écoulement irrégulier, ne servant qu'à soulager le compresseur dans certaines phases de vol, alors qu'un double flux envoie constamment une certaine proportion de l'air du compresseur vers la sortie de la turbine. Cette formule permit néanmoins de limiter les phénomènes de pompage et de décrochages du compresseur dus aux variations de la température d'admission, tout en réduisant la consommation spécifique de 10 à 15%. C'est ce dispositif que Ben R. Rich (le successeur de Kelly Johnson à la tête des "Skunk Works") qualifiait de "réacteur à double flux par prélèvement d'air".

©
Aérostories 2002                                                                    > suite

Sommaire du dossier

1 : Genèse

> 1.1 Développement
> 1.2 Évolutions
> 1.3  Les essais
> 1.4  Perfectionnements
> 1.5  Projets et dérivés
> 1.6  Notes sur les désignations

2 : Description technique

> 2.1  Le compresseur
> 2.2  La chambre de combustion
> 2.3  La turbine
> 2.4  La postcombustion
> 2.5  Le dispositif de dérivation
> 2.6  Équipements et accessoires
> 2.7  Régulation
> 2.8  Lubrification
> 2.9  Le carburant
> 2.10 Performances

3 : Utilisation (à paraître : N°13)

> 3.1 Introduction
> 3.2 Le combiné turbo-stato de Pratt & Whitney
> 3.3 L'entrée d'air
> 3.4 La tuyère
> 3.5 En vol
> 3.6 Désamorçages
> 3.7 Commande automatique
> 3.8 Mise à jour des techniques
> 3.9 Préparatifs

4 : En savoir plus sur le SR-71

Ce réacteur Pratt & Whitney J-58-P2 fut présenté au public français à l'occasion du salon du Bourget de 1963.
© Pratt & Whitney via Jane's

Autre variante avec postcombustion du JT11. Ce modèle n'était pas encore équipé des six veines de décharges caractéristiques J-58-P4 du SR-71.
© Pratt & Whitney