Moteur en étoile - Définition

Introduction

Fonctionnement des cylindres en étoile

Un moteur en étoile, ou plus exactement à cylindres en étoile, est un type de moteur à pistons dont les cylindres sont placés sur un même plan autour du vilebrequin et axe de sortie moteur.

Types

Un moteur en étoile à 7 cylindres monté sur un avion

Le moteur peut être fixe ou rotatif :

• rotatif, le vilebrequin ou axe de rotation est fixé sur le bâti, ce sont les cylindres et le carter qui tournent (Gnome et Rhône).
• fixe, le moteur est fixé au châssis et le couple rotatif est disponible en sortie de vilebrequin.

Dans sa version classique, le vilebrequin, très court, ne comporte qu'un seul maneton auquel est connectée l'une des bielles dite « bielle maîtresse », sur laquelle viennent s'articuler les « bielles secondaires », de façon à ce que les courses soient égales (en fait, la course des bielles secondaires n'est pas tout à fait égale à celle de la bielle maîtresse, mais la différence est négligeable). L'architecture en étoile, en général, a été très utilisée en aviation. Le nombre de cylindres est obligatoirement impair pour des raisons d'équilibrage et de régularité cyclique, soit 3, 5, 7, 9 pour un moteur simple étoile.

Le moteur en étoile rotatif a été utilisé de manière intensive dans les années 1914-1918.

Cette architecture présente certains avantages :

• refroidissement par air permanent, même véhicule à l'arrêt,
• régularité de fonctionnement du fait de l'inertie importante (tout le moteur tourne),

Mais présente des inconvénients non négligeables

• l'effet gyroscopique est très important, masse en mouvement importante,
• la distribution est délicate à mettre au point (certains moteurs avaient une soupape d'admission intégrée au piston),
• généralement la consommation d'huile était prohibitive.

Le moteur rotatif le plus puissant qui ait été construit, (Gnome et Rhône), développait environ 240 ch réels. Le réglage de la puissance se faisait par coupure d'allumage sur un groupe de cylindres : la procédure utilisée avec ce dernier moteur : 3 cylindres au ralenti, 6 cylindres au décollage, 9 cylindres à pleine puissance. Sans action sur les commandes, l'avion partait en roulis par le seul effet gyroscopique, lorsque l'on enclenchait les neuf cylindres.

Production

Le moteur en étoile le plus puissant qui ait été construit en série a été le Wright Cyclone R-3350 à 18 cylindres turbo compound (avec turbine de récupération de la poussée des gaz d'échappement) en double étoile de 3 750 ch dans sa version ultime, qui a notamment été monté sur le Lockheed Constellation (sur cet avion, le moteur, en version 3 250 ch, disposait d'ailleurs d'une injection directe d'essence). Le dernier avion qui a volé en service régulier avec ce moteur est le Lockheed P2V-7 Neptune de la Marine nationale française.

Un autre appareil français célèbre récemment retiré du service actif (il en reste un seul maintenu en état de vol par une association), le Noratlas, était équipé de moteurs en étoile 14 cylindres sans soupapes construits par la Snecma sous licence Bristol : la distribution des sans-soupapes était assurée par des chemises louvoyantes (combinaison de rotation et de translation) qui découvraient des lumières : ce dispositif était très efficace et fiable, mais occasionnait une importante consommation d'huile.

Actuellement, seuls de petits moteurs en étoile sont encore fabriqués, notamment en Australie par Rotec (un sept-cylindres de 110 ch et un neuf-cylindres de 150 ch) et par HCI Aviation aux USA (un cinq-cylindres de 75 ch et un sept-cylindres de 125 ch : ces derniers sont à soupapes latérales pour réduire coût, encombrement et poids). Le plus gros moteur encore en fabrication est un neuf-cylindres de fabrication russe vedenyev M-14 de 360 à 450 ch qui est utilisé notamment sur des avions de voltige aérienne, ou sur des avions de nostalgiques des moteurs en étoile, en particulier américains. Ces moteurs, réputés extrêmement fiables, peuvent maintenant également être équipés d'une injection électronique (non certifiée) qui en améliore considérablement la consommation de carburant et la facilité de démarrage.

Il a également existé des moteurs en étoile Diesel 2-temps, les fameux Clerget d'avant guerre aux performances et à la fiabilité tout à fait étonnantes. Leur développement a été stoppé par la guerre et, après la seconde guerre mondiale, le temps des moteurs à pistons semblait révolu, les recherches s'orientant vers les turbomachines certes beaucoup plus gourmandes en carburant et d'un bruit peu agréable, mais moins lourdes et encombrantes, sans vibrations et nécessitant beaucoup moins de maintenance.