Un motor cu turbopropulsie este un sistem de propulsie în care energia este furnizată de o turbină cu gaz și a cărei conductă principală de forță este obținută prin rotația unei palete elicoidale multiple .
Termenul francez „turbopropulseur” este alcătuit din turbo (desemnând turbina cu gaz ) și cuvântul propulsor, care descrie bine acest cuvânt de propulsie.
Alan Arnold Griffith a publicat un articol despre proiectarea turbinei în 1926. Lucrările ulterioare ale Royal Aircraft Establishment au investigat proiectele de turbine axiale care ar putea fi utilizate pentru alimentarea unui arbore și apoi a unei elice . Din 1929 Frank Whittle a început să lucreze la modele de turbine centrifuge capabile să ofere o tracțiune pură pe jet.
Primul motor turbopropulsor din lume a fost proiectat de inginerul mecanic maghiar György Jendrassik . Jendrassik a publicat ideea cu privire la motoarele turbopropulsoare în 1928 și,12 martie 1929, și-a brevetat invenția. În 1938 a construit o mică turbină experimentală cu gaz (100 CP; 74,6 kW). Cel mai mare Jendrassik Cs-1 , cu o putere estimată de 1000 CP, a fost fabricat și testat la companiile Ganz din Budapesta între 1937 și 1941. A fost proiectat într-un mod axial cu 15 compresoare și 7 trepte de turbină, o cameră de ardere inelară și alte caracteristici moderne. Lansat inițial în 1940, problemele de combustie și-au limitat puterea la 400 CP. În 1941, motorul a fost abandonat din cauza războiului, iar fabrica a fost preluată pentru producția de motoare convenționale. Primul motor turbopropulsor din lume a fost proiectat de un inginer german, Max Adolf Mueller, în 1942.
Multe aeronave folosesc acest mod de propulsie, care este mai eficient din punct de vedere al consumului de combustibil decât un turboreactor pentru viteze de croazieră medii.
Se găsește, printre altele, pe avioane mari, cum ar fi bombardierul Tupolev Tu-95 , aeronava cu rază medie de acțiune ATR 72 sau aeronava de transport militar A400M care poate atinge 882 km / h (Mach 0,72). Alte aeronave mai ușoare, cum ar fi avionul de transport Cessna 208 Caravan sau avionul de antrenament militar Pilatus PC-21 au turbopropulsor, permițându-le să atingă cu ușurință viteze de ordinul a 300 km / h pentru Cessna și 685 km / h pentru Pilatus.
Mai multe companii aerospațiale produc avioane cu turbopropulsor, inclusiv Antonov , ATR , Canadair , CASA , Beechcraft , Embraer , Pilatus Aircraft , Daher și Viking Air .
Turbo-propulsorul este potrivit în special pentru avioane cu o viteză de croazieră cuprinsă între 300 și 800 km / h . Dincolo de aceasta, scăderea eficienței aerodinamice a elicei , legată de fluxul transonic sau supersonic de la capătul palei, duce la o preferință pentru turboreactor .
Motorul turbopropulsor este o turbomachină a cărei funcționare este apropiată de cea a unui turboreactor , deși proiectarea lor urmărește un obiectiv diametral opus :
Prin proiectare, turbopropulsorul obține energia maximă posibilă pentru rotirea arborelui elicei, gazele de eșapament având o temperatură relativ scăzută și o viteză de ejecție foarte mică. Această rotație a arborelui motorului este returnată elicei printr-un reductor mecanic . Puterea de evacuare a gazelor reziduale este mică (mai puțin de 10%), cea mai mare parte a forței fiind produsă de elice cu o eficiență mult mai bună decât un motor convențional, dar cu dezavantajul de a nu putea aborda turații supersonice, din cauza riscului a depășirii vitezei sunetului la vârful palei elicei.
Un turbopropulsor furnizează energie pentru rotirea elicei , în timp ce turboreactorul asigură tracțiune .
Elicea se rotește, știm viteza sa (în rotații pe minut, de exemplu) și cuplul său care permite deducerea puterii furnizate conform formulei:
Cu:
Dacă dorim să obținem puterea în cai putere (CP), vom folosi viteza de rotație în rpm și cuplul în metru-kilogram (m · kg), precum și o constantă:
Principalele companii producătoare de motoare turbopropulsoare: