Différence entre avion à hélice turbopropulseur et jet

Location d’avions privés : comment choisir entre hélice, ou turboprop, et jet?

Vous voulez louer un avion pour un vol privé, mais vous hésitez entre un avion à hélice et un jet. Voilà comment choisir.

Jet et avion à hélice, différence technique et de prestations

Les avions propulsés par des hélices sont idéaux pour les applications où l’efficacité et le coût l’emportent sur les exigences de vitesse. Les petits avions, les avions régionaux et les avions cargo sont de bons exemples. Ne vous méprenez pas en croyant que les avions à hélice sont des machines lentes et aérodynamiquement brutes. Au contraire, certains sont très high-tech, pressurisés et rapides.

Les hélices fournissent un moyen efficace de tirer un avion dans l’air. Ces avions sont économes en carburant et peu coûteux. Les avions équipés d’hélices peuvent généralement voler plus lentement et utiliser des pistes plus courtes. Donc, les aéroports qu’ils peuvent utiliser sont forcement plus nombreux. Les pistes de gravier présentent peu de danger pour les moteurs. Le bruit peut être un inconvénient, cependant, et le vol supersonique est tout à fait hors de question. L’altitude est limitée par le fait que les hélices ont besoin d’air atmosphérique plus épais à «mordre». Les moteurs à pistons ne seront jamais aussi sûrs et fiables que les moteurs à réaction. Les turbopropulseurs éliminent le moteur à pistons en le remplaçant par une turbine à gaz. Bien que coûteux, ils sont beaucoup plus sûrs et plus puissants.

Les turboréacteurs : fonctionnement

Certains avions exigent beaucoup plus de puissance ou de vitesse qu’une hélice pourrait jamais fournir. Les moteurs à réaction alimentent de gros avions, des avions de chasse et tout ce qui doit aller vite ou très haut aux dépens du coût. Le plus gros moteur à réaction GE produit 70.000 kg de poussée. Malheureusement, la consommation de carburant est une dépense vraiment horrible. Selon le site web de Boeing, le 747 brûle environ 12 litres par kilomètre!  150 000 l pour un vol de 10 heures comme Paris-Los Angeles. L’aile d’un jet nécessite une vitesse d’atterrissage plus rapide que celle des avions à hélices. Les moteurs à réaction sont également incroyablement coûteux. Un moteur Rolls Royce coûte 20 millions d’euros.

Les turboréacteurs (le premier type de jets en usage général) fonctionnent exclusivement par compression de l’air, ajout de combustible brûlant et utilisation de turbines pour faire tourner les pales du compresseur. Les turboréacteurs avec ventilateur (fan jet) prennent le concept de turboréacteur et ajoutent des lames qui poussent l’air autour de l’extérieur du moteur pour produire plus de poussée. Ils sont plus efficaces que les turboréacteurs et ont, pour la plupart, remplacé complètement les turboréacteurs dans l’utilisation de l’aviation.

Turbopropulseurs : plus écologiques, coûtent jusqu’à 10 fois moins cher

Les turbopropulseurs utilisent le même système de turbine de base qu’un turboréacteur mais sont optimisés pour générer un couple sur un arbre central au lieu de maximiser la poussée générée par le flux d’air / carburant dans le moteur. L’arbre est relié à une hélice autrement normale pour fournir la plupart de la poussée pour faire voler un avion. Ces moteurs produisent généralement moins d’énergie que les moteurs à jet d’air, mais sont beaucoup plus efficaces tout en produisant ce niveau inférieur de puissance, consomment moins de carburant et sont donc moins chers. Les avions équipés de turbopropulseurs sont nettement plus rapides que les avions équipés d’hélices alimentées par des moteurs à pistons, mais pas aussi rapides que les avions à réaction purs.

Les coûts d’exploitation des avions à turbopropulseurs représentent souvent le dixième du coût des avions à turboréacteur. Les avions turbopropulseurs sont généralement utilisés pour les vols de plus courte durée. Ils sont efficaces à des altitudes inférieures et à des vitesses d’air inférieures à celles des jets purs. Ils sont généralement plus petits en termes de sièges et de capacité de chargement, mais ont une large gamme de tailles, de quelques sièges à une centaine. Les turboprops peuvent également fonctionner à partir de pistes plus courtes que les jets purs, avec des capacités de charge utile similaires.

Les turbopropulseurs sont-ils vraiment plus efficaces que les jets ?

Si oui, cela signifie-t-il que les compagnies aériennes qui utilisent des jets dépensent du carburant pour des vols plus rapides?
La réponse courte aux deux questions est oui. La longue réponse est, ce n’est pas si simple. Nous pouvons voir que le ATR 72 dans la photo ci-dessus a une vitesse maximale de 580 km/h et une portée de 2.000 km. Il peut transporter environ 70 passagers. Il brûle environ 810 litres par heure. Un Boeing 737-400 porte environ 150 passagers, a une portée maximale d’environ 3.500 km, et une vitesse de croisière d’environ 900 km/h (presque double de la portée, et plus de 1,5 fois la vitesse). Mais son taux de combustion est d’environ 3 000 litres par heure (793 gallons).
Est-ce donc un compromis strict? Vitesse et efficacité? Eh bien, pas tout à fait.
En résumé:
Caractéristiques du turbopropulseur
• Efficace à basse vitesse : Mach 0.6 = 734.4  km/h, basse altitude
• Faible poussée
Cela conduit à des avions plus petits sur des itinéraires plus courts et plus lents, car ils n’ont pas à grimper ou à voler rapidement pour y arriver dans un laps de temps raisonnable. En outre, ces petits sauts nécessitent généralement moins de passagers, vu que faire un deuxième vol est mieux que d’avoir besoin d’un avion beaucoup plus grand.
Caractéristiques du Turbofan
• Efficace à haute vitesse : Mach 0.8 =  979.2 km/h, haute altitude
• Haute poussée

Les jets sont plus efficaces à haute altitude. Pour les distances courtes, les turbopropulseurs sont plus éconergétiques que les jets. Sur les vols plus longs, les moteurs à réaction (turbofan) gagnent la course.

Les moteurs Turbofan sont les meilleurs à haute altitude. Ils doivent combiner moins de carburant avec l’air plus fine, et il y a moins de traînée à des altitudes élevées. À moyenne et basse altitude, les turbopropulseurs sont des moteurs plus efficaces, mais moins efficaces à des vitesses plus élevées et des altitudes plus élevées. Comme tous les vols commencent et se terminent à basse altitude, le segment de croisière à haute altitude doit être suffisamment long pour que le moteur turbofan puisse compenser son désavantage pendant le démarrage et l’atterrissage. Le seuil de rentabilité se situe entre 500 et 800 km.

Les jets sont en effet plus rapides, mais sur les vols courts la différence de temps est marginale. Une grande partie du temps est consacrée à l’aéroport et à basse altitude où la vitesse est souvent restreinte. Plus le vol est long, plus le facteur temps devient un avantage pour le jet. Non seulement pour le passager, comme le vol plus court, mais cela signifie aussi moins de coût pour l’opérateur qui paie les pilotes et les agents de bord à l’heure.

Avions à turbopropulseur avec hélices contre rotatives

Il y a de plus en plus d’avions à turbopropulseur avec hélices contre rotatives, une technologie prometteuse qui augmente d’environ 20 %  les prestations de l’avion, en réduisant sa consommation.

L’avion à hélice avec turbopropulseur plus rapide du monde

Le Tupolev Tu-95 est un grand bombardier stratégique à quatre turbopropulseurs à hélices contre rotatives et une plate-forme de missiles. Le Tu-95 est entré en service avec l’Union soviétique en 1956 et devrait servir l’armée de l’air russe jusqu’à au moins 2040.

Vitesse max .: 925 km / h

Portée: 15 000 km

Vitesse de croisière: 710 km / h