Moteur rotatif - Définition

Introduction

Moteur Le Rhône 9C.

Un moteur rotatif est un moteur à combustion interne tournant autour de son vilebrequin qui reste fixe. Ce type de moteur était très courant au début de l'aviation (dans les années 1910) quand le rapport puissance/poids était le critère principal devant la consommation et la fiabilité.

Il est courant d'appeler abusivement moteurs rotatifs les moteurs à piston rotatif tels que le moteur Wankel ou Quasiturbine.

Historique

Plusieurs précurseurs ont très tôt tenté l'aventure du moteur rotatif dont le trois-cylindres de Stephen Balzer dans un quadricycle de 1894 et le cinq-cylindres de Félix Millet sur sa motocyclette de 1897.

Le moteur le plus connu est le Gnome et Rhône, qui équipa les avions des pionniers de l'aviation avant d'être fabriqué en très grande série (plusieurs dizaines de milliers avec les fabrications sous licence) pour fournir les avions de combat de la Première Guerre mondiale. La société Clerget-Blin, principal concurrent de Gnome et Rhône, a également produit des moteurs rotatifs en quantité (environ 30 000). La société allemande Motorenfabrik Oberursel fabriquera également en grande quantité les moteurs Gnome et Rhône sous licence.

Bentley reprit et améliora les moteurs Clerget pour ses moteurs B.R.1 et B.R.2 ; de même Siemens-Halske perfectionna les modèles Oberursel avec un train d'engrenage, réducteur de vitesse et faisant tourner l'hélice en sens inverse du moteur, donc diminuant l'effet de couple.

Le prix de ces moteurs varie entre 12 000 FRF et 25 000 FRF de l'époque soit l'équivalent de 25 000 à 55 000 euros.

Cette technologie est rapidement abandonnée après la Première Guerre mondiale.

Avantages et inconvénients

Le principal avantage de ce type de moteur est son faible poids, car :

• le volant moteur est inutile, vu la masse des cylindres en mouvement,
• le carburateur est inutile, vu le principe d'admission air-essence via le carter,
• la dimension des ailettes est minimale, leurs rotations assurant un excellent refroidissement.

Les inconvénients sont nombreux mais étaient négligés pendant la guerre :

• le rendement est faible, conséquence du mauvais contrôle de l'admission du mélange air-essence ;
• l'effet de couple est fort en raison de l'importance de la masse en rotation, et très sensible sur les avions légers des débuts de l'aviation ;
  • tout changement d'attitude se traduit par une force de précession (résultant de l'effet gyroscopique ou force de Coriolis) considérable (voir l'article sur le Sopwith Camel) ;
  • pour une hélice dextrogyre, l'avion se cabre lorsqu'on veut tourner à gauche (ou pique quand on tourne à droite), et tourne à gauche lorsqu'on pique (ou tourne à droite lorsqu'on cabre) ;
• la lubrification est un cauchemar, le problème est résolu par un circuit d'huile ouvert : pour cinq litres de carburant, un litre d'huile est éjecté en tête de cylindre d'où la nécessité d'un capot supérieur pour sauvegarder la visibilité du pilote ;
• l'absence de réglage de puissance (pas de carburateur) obligeait à un fonctionnement en tout ou rien : atterrissage moteur coupé obligatoire. Des palliatifs seront trouvés, entre autres en agissant sur l'allumage pour ne faire fonctionner que trois ou six des neuf cylindres ;
• la maintenance est délicate.

Technique

Ces moteurs sont toujours en étoile (5 à 11 cylindres) avec quelques essais peu convaincants de moteur à double étoile. D'une cylindrée de 9 à 15 L, ils développent entre 50 et 140 chevaux. Le taux de compression est faible, aux alentours de 5:1. Dans les années 1910, leur poids est la moitié de ceux des moteurs conventionnels (par exemple 140 kg pour un 110 ch). Les ultimes développements seront des 9-cylindres de 150 ch, puis des 11-cylindres qui atteindront 200 ch (pour 23 L de cylindrée)

Suivant les constructeurs, les moteurs auront des soupapes:

• automatiques, commandées par la pression, sur les premiers moteurs Gnome ;
• l'une commandé par came et poussoir, l'autre automatique par la pression, sur les moteurs Gnome « monosoupape » ;
• commandées classiquement par came, poussoir et renvoi, sur les moteurs Le Rhône et Clerget.

Sur le moteur Gnome, l'admission d'air passe par l'axe du moteur. Le carburant est injecté dans le carter et le mélange gazeux est admis dans le cylindre par un conduit traversant le piston, fermé par une soupape flottante. Ce mode de carburation impose pratiquement un réglage fixe de l'alimentation.