Le Forum Avions Piel, consacré aux Pierres Précieuses. Super Emeraude, Beryl, Saphir, CP80 etc

Bonjour à tous,

Comme le titre "Projet de turboréacteur pour Saphir" n'est plus très adapté, j'ai préféré créer une nouvelle rubrique pour vous exposer l'état d'avancement de notre projet de turbopropulseur à échangeur (dit à cycle régénératif).

Vous trouverez donc ci-après quelques photos du corps HP (ou générateur de gaz), avant et après sa fermeture.
Comme vous pouvez le constater, ce corps HP est dors-et-déjà équipé de toutes les sondes qui permettront d’en mesurer les caractéristiques.
Vous pourrez également y voir les prémices de l’installation sur le banc mobile, avec les réservoirs, câbles, durites, radiateurs, pompes… qui commencent à trouver leurs place.

Pour ce qui est des caractéristiques du futur moteur, les calculs donnent les valeurs suivantes.

Poids en ordre de marche : 55 kg (complet, avec hélice réducteur, échangeur, équipements)

Au décollage :

- T° en entrée de turbine :..........950°C
- Puissance :...............................86 kW
- Conso Spé :............................253 g/kW/h
- Rendement Th :......................33,8 %

En croisière 78% :

- T° en entrée de turbine :..........850°C
- Puissance :...............................67 kW
- Conso Spé :............................272 g/kW/h
- Rendement Th :......................31,4 %

Avantages concurrentiels:

- Capacité poly-carburant. La turbine fonctionne au : Jet A1, Diesel, 100 LL, SP98 et SP95, Fuel lourd, Biocarburant, Ethanol, Gaz liquéfié, hydrogène...
- Rapport poids/puissance : 0,639 kg/kW (contre 1,56 kg/kW pour le diesel)
- Consommation : inférieure de 10 % à un Lycoming/Continental
- Potentiel visé : 5000 H
- Peu polluant : pas d’imbrûlés, peu de NOx
- Pas de vibration
- Très faible niveau sonore
- Permet un gain de traînée important (jusqu’à 25%)

Toutes ces performances sont parfaitement réalisables : le dernier défit, comme souvent, c’est le coût de fabrication, surtout pour l’échangeur, dont la conception s’achève grâce à l’aide de l’ENSAM Paris.
En effet, de tels échangeurs existent déjà en acier inox 347, mais pour 100m^2 de surface d’échange, leur poids est de 110 kg.
Pour ma part, et cela répondra à la question de Philippe sur la techno permettant d’avoir un échangeur léger, je me suis orienté vers les composites thermo-structuraux.
Grâce à une densité de 1800kg/m^3, ces composites, constitués d’un renfort de fibre de carbone noyé dans une matrice de carbure de silicium, sont déjà grandement utilisés dans le domaine aérospatial (tuyères de fusées et de réacteurs militaires).
Mais si la fibre de carbone est abordable, le carbure de silicium est au contraire très onéreux… je suis cependant sur une piste low-cost… à suivre !

Allez trêve de blabla, voilà les photos :

Salut Damien

Merci pour les infos

Ce tout petit truc que tu tiens dans la main remplacera un moteur ?

Tu as trouvé la machine pour les tests grandeur nature ?

Les premiers essai grandeur sont prévus pour quand ?

J'ai hate de voir ça

Bonjour à tous,



Et oui, une turbine, ça surprend toujours par sa petite taille.
(Enfin, relativement à leur puissance : Les turbines que je côtoie habituellement ont des puissances qui varient de 600 à 1500 MW
- huit cent mille à deux millions de chevaux vapeur...
... ou encore pour les inconditionnels du Potez 4E20, l'équivalent de 10000 à 30000 moteurs en croisière,
Alors leurs 30 à 50 mètres de long, ce n'est pas si grand que ça, finalement !)

Plus sérieusement, ce qu'on ne voit pas sur la photo, c'est l'échangeur qui sera nettement plus gros qu'elle, mais d'une taille encore très raisonnable...
Se reporter aux vues CAO 3D qu'il avait postées dans le précédent sujet, où on voit que tout ça tiendra très bien sous un capot de CP750 bien profilé, et à plus forte raison sous un capot de RD

A suivre...

Et Bravo Damien !

Salut Laurent, salut Philippe (merci pour les encouragements),

Voici les réponses aux questions de Laurent :

Salut Laurent,

On ne peut pas vraiment dire que ce corps HP remplace à lui seul un moteur à piston.
En fait, il représente 1/3 du turboprop complet. Ce corps HP, que l'on appelle aussi générateur de gaz, est en fait l'élément qui fournira sa puissance au futur turboprop, sous la forme d’un jet d’air comprimé et très chaud. Pris séparément, le corps HP est un petit turboréacteur simple flux (un modèle réduit du réacteur Marboré du Fouga Magister), qui produirai environ 30kg de poussée en lui installant une tuyère, c’est d’ailleurs ce qui va être fait, afin de simuler la charge de la turbine BP, pour ensuite la dessiner « au plus juste ».

Comme tu l’a compris, il y a deux possibilités d’utiliser la puissance de ce corps HP :

- détendre les gaz dans une tuyère, et ainsi obtenir une poussée « directe », grâce aux gaz éjectés à très grande vitesse (1800 km/h)
- ou détendre les gaz dans une turbine de puissance (dit turbine BP), placée juste derrière le corps HP. On récupère alors non pas une poussée, mais une puissance motrice sur l’arbre de la turbine BP.

On peut donc tout-à-fait simuler l’influence d’une turbine BP sur les paramètres du corps HP en plaçant une tuyère possédant une section de fuite équivalente ( théorème de Bernoulli).

Comme je vous l’expliquais dans mes précédents messages, si l’on se contente de placer une turbine BP derrière le corps HP, on obtiendra bien un turboprop, qui sera certes très léger (15 ou 20 kg) pour 86 kW, mais avec les faibles taux de compression et T° du cycle , la conso serait faramineuse (3 fois celle d’un Lycoming !!!), d’ou la présence de l’échangeur, qui permet d’obtenir une conso proche d’un moteur diesel (le Thielert est à 220 g/kW/h à la BEP, et à 250g/kW/h en croisière 75%).

Donc, pour conclure, le corps HP que je tiens dans mes mains développe bien 86 kW au travers de son jet d’air comprimé, mais ce n’est pas le turboprop complet (il manque la turbine BP, le réducteur et l’échangeur).

Voici une vue du moteur complet, avec les différents éléments.

Le corps HP devrait tourner dans 2 ou 3 semaines.

Pour la cellule de test (on en est pas encore là), je ne l'ai pas encore trouvée !

Salut Damien,

Bravo pour ce beau projet très impressionant
Tu annonces que ce turboprop pourra tourner avec tout un panel de carburants dont l'éthanol. Qu'en sera t'il de la consomation et de la puissance avec ce carburant bio qui a le mérite d'êre un des moins chers ?

Bon courage pour la suite... et n'oublie pas d'aller faire un petit tour en emeraude de temps a autre pour t'aérer les neuronnes...

Maël.

Salut Mael,

Le problème de l'éthanol, s'est son pouvoir calorifique très faible : 29700 J/kg, contre plus de 43000 pour le diesel ou le jet A1 !

Il y a donc 30 % d'énergie en moins dans l'éthanol que dans le jet A1.

La conso de la turbine étant directement liée à la quantité d’énergie contenue dans le carburant (ce qui est vrai pour tous les moteurs), tu consommeras 30% plus d’éthanol que de kéro pour obtenir la même puissance.

Pour le régime de croisière, tu passe donc de 22,7 l/h (kéro) à 29,5 l/h (éthanol)…

C’est vous qui voyez, comme dirait l’autre !

la puissane du turboprop sera de combien j ai un avion a motoriser 150CV sont necessaires dans quel coin est tu?

Bonjour,

La puissance du turboprop a été calculée à 86kW au décollage, soit 117 ch.
Avec cette puissance, une bonne hélice constante speed, et surtout 70 kg de moins par rapport à un Lycoming 0-320 et 100kg de moins qu'un Thielert 2.0, les perfos devraient être assez voisines (sinon meilleures...???). Et sans parler des consos.

Je suis basé à StCyr l'école, en région parisienne.

moi j ai une cellule pour ton turbo prop il rest e plus qu a avionner tn turbo prop etl adapter dessus.
Actuellement l avion est est en repartion a cote de la ferte alais ( le train rentrant c est efface au roulage)
possibilte de venir voir l avion si interresse on est a 40KG l un de l autre environ

mais j ai peur que 117CH soit juste l avion accepte de 90cv a 200CV conventionnelle

Salut à tous, salut Damien

Une petite info pour dire que notre ami Damien n'est plus le seul sur le créneau !!!

C'est le forum Piel qui va donner un coup de pouce à Damien

Damien, il va falloir mettre les bouchers double pour être le premier, si besoin, n'hésite pas à faire appel aux bonnes volontés.

Laurent

Bonjour,



Effectivement, on trouve assez souvent des projets plus ou moins avancés de petites turbines utilisées en turboréacteurs et quelquefois en turbomoteurs...

Mais ils pèchent quasiment tous par une consommation spécifique prohibitive et/ou une inadaptation à la vitesse de l'avion à propulser (ce qui dégrade encore le rendement propulsif global)
Autrement dit, se sont de véritables gorets énergétiques !

Une des caractéristiques pratiquement unique du moteur de Damien, de moins pour cette gamme de puissance et de prix objectif, c'est l'usage d'un échangeur qui ramène la consommation spécifique à une valeur très raisonnable.

Avec en plus un réducteur et une bonne hélice adaptée, la turbine de Damien devient très compétitive, même face aux meilleurs moteurs à pistons !

Mais ce n'est malheureusement pas le cas de ses "concurents"...

C'est, à mon avis, la meilleure raison de soutenir le projet de Damien.

Bons vols à tous

Salut

On est tous avec Damien bien entendu

Il va peut être falloir passer ce message en section privé, pour ne pas que ses concurrents viennent y puiser des idées et que Damien garde une longueur d'avance

Bonjour à tous,

Quelques nouvelles « brûlantes » du projet de turboprop…

Le corps HP à démarré pour la 1ère fois ce samedi !!!

Il fonctionne parfaitement et a atteint 58 000 tr/min (pour 80 000 maxi).

Je vous joins une photo du démarreur, qui m’a donné beaucoup de fil à retordre, ainsi qu’un « print screen » du film tourné à cette occasion.

Je vous tiens au courant pour une prochaine démo…

A+

Bonjour à tous,

Je m'appelle Bertrand, j'ai 41 ans et dirige une société dans les nouvelles technologies. J'ai atterri sur votre forum au hasard de pérégrinations google-esques. D'une simple curiosité de départ, j'en suis venu à tout relire, capté par la qualité des échanges et le niveau technique. Et je dois dire que tout ça à l'air de bien tenir la route...

Félicitations Damien !!

Tes discours et les images de tes expérimentations montrent quelqu'un d'intelligent, organisé, travailleur et méticuleux. Bref, tout ce qu'il faut pour réussir.

Si ton moteur remplit les caractéristiques énoncées, alors tu as un avenir sur le secteur de l'aviation de loisir. Principalement les marchés ULM et LSA, sous quasi monopole ROTAX ; mais aussi le marché de l'aviation certifiée.

Passer de l'idée au plan, puis au prototype en moins de 3 ans, c'est bien. Maintenant, il faut passer à une autre échelle.
Pour une raison simple : si ton projet est viable, alors tu as forcément des concurrents qui développent en ce moment même un système similaire (à ce sujet d'ailleurs, attention à la confidentialité).

Je pense que tu en es arrivé à un point où il faut maintenant chercher des investisseurs.

Philippe Déjean a fait une remarque pertinente, sur la possibilité d'utiliser ton moteur pour des applications stationnaires. Le marché est certainement bien supérieur en volume à celui de l'aviation de loisirs. Ca vaut le coup de s'y intéresser.

Bref Damien, tu as toutes les cartes en main.

Je t'encourage, si ce n'est déjà fait, à :
- participer au concours 2008 OSEO technologies innovantes (dead line février 2008)
http://www.oseo.fr/a_la_une/actualites/ ... ation_2007
- monter une société avec statut JEI (jeune entreprise innovante)
- rechercher activement des investisseurs type "Business Angels", ce qui suppose la rédaction d'un business plan
- participer au concours BFM Académie (où avait participé l'an dernier un autre passionné d'aéronautique, David Loury, créateur de Cobalt-aircraft
http://www.radiobfm.com/index.php?id=bfm_academie#

Enfin, se tient la semaine prochaine (jeudi 25 octobre) le Paris Innovation Tour, portant sur l'Usine numérique, avec Dassault Aviation et Le journal La Tribune.
http://www.parisdeveloppement.com/la-te ... tuels.html
(note : c'est complet mais je peux avoir des places).

Dans mon parcours de création d'entreprise, je suis passé par toutes ces étapes. Je suis à ta disposition pou te filer un coup de main le cas échant (tél : 06 20 60 41 54).

Bon courage.

Bons vols à tous.

Bonjour à tous,

Merci Bertrand pour les encouragements, ça fait toujours plaisir !

Toutes tes remarques sont très pertinentes.

Pour répondre à la principale (le concours OSEO), j’ai déposé un dossier l’année dernière : nous sommes lauréats pour l’édition 2007, en catégorie « émergence ». En 2009, nous passerons en catégorie création/développement.

Nous avons également été reçus par un incubateur de la région parisienne.

Pour moi, il est encore un peu tôt pour monter une société, car le moteur complet n’a pas fonctionné, et il devra également subir des essais d’endurance.
Nous devons également bâtir un Buisness-model (buisness-plan, stratégie, examen des coûts de fab…), car peut-être que le moteur va très bien marcher et être très fiable, mais encore faut-il que les coûts de fabrication soient acceptables…(pas sûr, aux vues des technos utilisées).

Je te contacterai prochainement pour en discuter si tu veux.

A+

Félicitations. C'est justement la catégorie Création/developpement qui est intéressante car elle permet d'avoir pas mal d'argent. La seule contrainte étant de trouver la même somme de la part d'investisseurs privés, pour que l'OSEO accepte de débloquer (et ce n'est pas si simple).


L'idéal serait d'inscrire ton projet dans un pôle de compétitivité aéronautique (AeroSpace Valley à Toulouse).


Au point où tu en es arrivé, je ne pense pas. Pour la création Création/développement, c'est même un plus. Tu peux faire une simple SARL pour commencer. Tant qu'il n'y a pas de salarié, l'administratif est léger. A mon avis, ça peux te donner une crédibilité supplémentaire, nécessaire pour lever des fonds (tu en auras besoin : même si tout le monde sur ce forum est convaincu, c'est une autre paire de manches de convaincre des non-techniciens, compte tenu de l'ambition du projet).


Oui, c'est fondamental et c'est loin d'être simple. Il te faudra être accompagné par des spécialistes, ce qui coûte cher. Mais tu peux te faire financer l'essentiel de l'étude par OSEO. A condition d'avoir créé la société justement.


C'est pour cela que l'idée de l'utiliser en stationnaire est à creuser. La fabrication en petite série des turbines permettrait (peut-être) de faire baisser le coût de production. Le surcoût lié à la fabrication de l'échangeur restera lié à l'utilisation aéronautique. L'étude de marché devra étudier combien seraient prêt à mettre les acheteurs pour disposer d'un tel moteur.


Avec plaisir. Quand tu veux sur mon portable, ou à ce numéro : 03 83 46 91 78.

A bientôt.

Bonjour à tous,

Ca fait un petit moment que je n’ai pas donné de nouvelles du projet.

Nous avons franchi un cap décisif, puisque grâce à une subvention du ministère de la recherche, nous avons pu valider la technologie clé du moteur : l’échangeur céramique.
En effet, nous avons réalisé un premier prototype d’échangeur céramique (T° d’utilisation max de 1600°C) de taille réduite, et un proto taille réelle est en cours de fabrication (densité d’échange : 1300m^2/m^3, ce qui le classe dans les échangeurs « ultra-compacts »). La technique utilisée est brevetée.

J’ai donc monté une société, TURBOTECH INDUSTRIE, pour industrialiser tout cela (c’est pour cela que j’ai été pas mal occupé avec l’administratif).

Comme cet échangeur est capable de supporter de très hautes T°, je suis en train de re-concevoir une turbine avec un rouet en céramique (rouet lent pour diminuer au maxi les contraintes mécaniques, car module de weibull défavorable en céramique).

Par contre, je pense que les premières applications seront destinées à la génération électrique embarquée ou fixe (automobile, groupes électrogènes, APU…). Le turboprop arrivera ensuite , si il y a des débouchés, car je ne sais pas si vous êtes au courant, mais il semble que Thielert soit en cessation de paiement…

A bientôt pour le rassemblement Piel.

Heureux d'avoir de tes nouvelles...

Apparemment, tu as résolu le problème de rupture fragile en chaine des échangeurs céramique : A mon humble avis, c'est le point technologique le plus difficile de ton projet : Bravo !

Oui, Thielert a de très gros problèmes !
On peut avancer toutes sortes de raisons financières, stratégiques ou sociales, qui ont peut-être contribué aux difficultés de l'entreprise, mais il y a un gros problème technique au départ : le réducteur à engrenages sur un moteur à piston.

Malgré une fabrication soignée, c'est toujours un point faible.
Les Rotax 912/914 s'en sortent plutôt bien, mais cette pièce a tout de même un potentiel très limité (comparable à celui d'un moteur... deux temps à essence !)
Avec un diesel, qui par nature a des compressions plus élevées, je pense qu'en dessous du 8 cylindres (plat ou V) ou du 7 cylindres en étoiles, le réducteur doit utiliser une méthode qui supporte mieux les chocs :
- La courroie (à surveiller, mais léger...)
- La chaine sous carter d'huile (peu d'amateurs sauf en Amérique mais très efficace)
- La transmission électrique (un peu lourd et cher, mais possibilité de reporter le générateur, moteur thermique + alternateur, à l'arrière du fuselage et de faire varier le rapport de vitesse moteur thermique/vitesse de rotation hélice en fonction de la charge, et optimiser le rendement à charge partielle...)

Avec une turbine, il n'y a pas de chocs de couple côté moteur, par contre l'hélice introduit un couple pulsatoire... alors ce n'est pas forcément simplissime !

Tu prévois des application de génération électrique (fixe ou APU).
Si ton générateur est assez léger, ça pourrait être une base intéressante pour une transmission électrique :
1/ Ton générateur à l'arrière du fuselage, avec peut-être même une petite tuyère pour réccupérer la poussée résiduelle des gaz
2/ un moteur électrique (type brushless) sur l'arbre hélice, devant.

En tout cas, encore BRAVO

Bons vols

Philippe Dejean

Salut Philippe,

En effet l’échangeur est le point critique du projet, à cause de la ténacité des céramiques assez faible (2 à 3 Mpa.m^1/2). Nous devons tester l’échangeur en cyclage pour voir le comportement méca, mais j’ai bon espoir, car la techno de fabrication utilisée permet d’obtenir une matrice (type nid d’abeilles), très fine, mais d’un seul bloc (aucun assemblage).C’est très proche des formes que l’on rencontre dans les filtres catalytiques automobiles (en cordiérite)… mais bon, il faudra pas faire tomber la pièce par terre tout de même !!!

Pour Thielert , je suis d’accord sur la technique, et je rajouterai :

- problèmes de vilebrequin (plusieurs casses) => passage au 2L
- problèmes de potentiel (limité à 700 H pour le moment)

Bref c’est pas gagné.

Pour ce qui est d’un avion « Hybride », l’idée ma déjà traversé l’esprit, car le générateur sera assez léger (grâce à une T° du cycle élevée, et une vitesse de rotation de l’alternateur également élevée).

En résumé, pour faire une Toyota Prius volante, je me charge du moteur, et tu te charges d’une belle cellule de CP20 tout carbone … !!??

Damien

Bonjour Damien



Je ne pensais pas à un avion "hybride", c'est à dire avec des batteries tampon.
Effectivement, ça aurait l'avantage de fournir une puissance temporaire plus importante pour le décollage et la montée initiale, puis de recharger les batteries une fois en croisière... Le moteur travaillerait à une charge plus élevée, et à priori avec une meilleure conso.spécifique.

Mais c'est oublier que les batteries, c'est aussi de la masse et des Euros, et il n'est pas du tout évident que ça en vaille la peine.

Je pensais plutôt à une "simple" transmission électrique pour un avion dont le fuselage ressemblerait (en quadriplace) à celui du Stemme S10 VT.
L'idée, c'est de se passer de l'arbre et du réducteur à courroies, car même si le rendement de 98% et le poids sont difficile à égaler, j'ai un peu peur des effets dévastateurs de la rupture en vol de l'arbre carbone.

D'autre part, la liaison électrique permettrait facilement de faire varier en continu le rapport de réduction en fonction de la charge, (dans le but d'améliorer le rendement global à charge partielle.

Enfin, le moteur électrique dans la pointe avant pourrait être monté entre les deux plans d'une hélice contrarotative : L'ensemble étant monté libre sur le fuselage. (comme dans le cas d'un moteur de torpille)
La compensation en couple étant - par construction - totale, il n'y aurait aucune composante hélicoidale dans l'air soufflé (gain de rendement hélice de 4 à 5 %)

Dans l'arrière du fuselage, il y aurait donc le turbomoteur et son échangeur qui, même s'il est assez léger, représente un certain volume, et son alternateur.
Dans la pointe avant, il y aurait le moteur électrique entrainant l'hélice. Entre les deux, l'électronique de puissance.
La commande de puissance gèrerait donc simultanément la turbine, le moteur électrique et le pas de l'hélice.

On est assez loin du CP20, surtout ULM... qui bénéficiera probablement d'une motorisation beaucoup moins exotique (Rotax 447 ou 582 + hélice à pas fixe ou réglable au sol)

Aurais-tu la puissance max continue de ton moteur, et les conso spécifiques à différentes charges ? (Si c'est secret, envoie-moi un MP)

Merci d'avance, et encore bravo !

Bons vols

Philippe,

J'ai parlé d’hybride car la puissance continue du proto sera de 25 kW environ, ce qui peut être un peu juste. Avec des batteries tampon (Li-Po ou Li-Ion) et un bon moteur brushless, on aurai alors une bonne puissance au décollage.

Donc pour le proto, je prévois les caractéristiques suivantes :

25kW maxi
Cs : 0,280 kg/kW/h
Masse : entre 15 et 20 kg (incluant la génératrice électrique)

Bonjour Damien,

25 kW pour 10 à 15 kg, c'est 34 CV pour moins de 0,5 kg par CV !

Je pense que la CS de 280 g/kWh (1000 fois moins, ce serait plus fort que le mouvement perpétuel ) prouve que ces masses comprennent l'échangeur... Tu peux le confirmer ?

Ce serait parfait pour motoriser un MC30 luciole !
(ou un cricri au fuselage profondément modifié : un générateur et 2 moteurs électriques)

ça devrait aussi suffire à motoriser un CP20 (CP216?) pas trop lourd, le CP originel avait un VW de 1134 de cm3 qui était donné pour 25 CV...

Cordialement

Philippe

Oui, le poids comprend les 2 échangeurs (200x200x200mm, 4,5kg pièce).

La turbine est légère grâce à une TET de 1200°C, et un débit massique limité à 0,19kg/s sous 3 bars (T°qui pourra être augmentée si le moteur se comporte bien).

Bref, y'a pu-qu'a fabriquer tout cela !

.. et je n'avais pas compris pour ta ramarque sur le mouvement perpétuel, c'est bien 0.28 kg/kW/h (et pas 0.28 g/kW/h, je serais déjà milliardaire sinon).

Pour illustrer la discussion : matrice en céramique d’un pot catalytique soumise à la flamme d’une torche (matrice composée de canaux de 2x2mm, épaisseur de parois 0,2mm)…