Pratt & Whitney J57

J57
Vue du moteur
Un J57 exposé
Constructeur Drapeau des États-Unis Pratt & Whitney J57
Utilisation North American F-100 Super Sabre, Boeing B-52 Stratofortress, Boeing KC-135 Stratotanker, Boeing 707 (premiers modèles), Douglas DC-8 (premiers modèles)
Caractéristiques
Type Turboréacteur
Performances
Poussée maximale à sec env. 50 kN
Poussée maximale avec PC env. 75 kN
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Un moteur Pratt & Whitney J57

Le Pratt & Whitney J57 (désignation d'usine JT3C) est un turboréacteur conçu par la société américaine Pratt & Whitney, à l'origine pour motoriser le Boeing B-52 Stratofortress. Premier réacteur au monde à dépasser les 10 000 livres (4 536 kg) de poussée, il a été produit à plus de 20 000 exemplaires.

Le Pratt & Whitney JT3D est son dérivé à double flux.

Contexte

Au cours de la deuxième moitié des années 1940, alors qu'une première générateur de turboréacteurs est déjà en service dans le monde militaire, les constructeurs cherchent à améliorer aussi bien l'efficacité énergétique que le rapport poussée/poids des nouveaux réacteurs. Pour cela, une condition indispensable est d'augmenter le taux de compression, c'est à dire le facteur par lequel la pression de l'air est multiplié entre l'admission et la chambre de combustion. Sur les réacteurs de l'immédiat après-guerre, le taux de compression est modeste, par exemple il est de 5:1 sur le Allison J35, moteur testé en vol à partir de 1946. Augmenter le taux de compression pose cependant des problèmes de stabilité du moteur. Un taux de compression élevé se traduit par une réduction importante de la section du conduit d'air. Cela ne pose pas de problème lorsque le moteur fonctionne à plein régime, mais, à régime réduit, la circulation de l'air devient insuffisante, ce qui se traduit par un décrochage des pales de compresseur, et une chute de la puissance du moteur.

Trois solutions sont identifiées pour résoudre ce problème :

  1. Placer entre les étages du compresseur des vannes qui permettent, lorsque le moteur ne tourne pas à plein régime, d'évacuer l'excédent d'air vers l'extérieur du moteur.
  2. Disposer sur les premiers étages du compresseur, une incidence variable des pales, ce qui permet d'ajuster le taux de compression selon le régime moteur.
  3. Séparer les compresseurs en deux groupes, basse et haute pression, qui tournent à des régimes différents et non reliés mécaniquement.

La première solution est retenue par Rolls Royce pour développer le Avon. La deuxième est choisie par General Electric pour son J79.

Généralités

Remplacement d'un Pratt & Whitney J57 sur un B-52D en 1984.

Le J57 fit son premier vol en 1951. C'est un turboréacteur double-corps qui, afin de fournir une puissance supplémentaire, peut être équipé soit d'un système d'injection d'eau-méthanol (cas du Boeing B-52), soit d'une postcombustion (cas des avions de chasse).

Le J57 a été produit à 21 170 exemplaires de plusieurs versions successives (dont une version civile JT3), entre 1951 et 1965. Le principal utilisateur a été l'United States Air Force qui en avait 6 180 en inventaire en janvier 1957, et 13 450 en janvier 1959, le plaçant en troisième position à cette date derrière le General Electric J47 avec 24 098 exemplaires et le Pratt & Whitney R-4360 avec 13 497 unités dont la production avait cessé sur un total officiel (hors donc programmes secrets) de 98 739 moteurs d'aéronefs, l'US Navy en ayant, également en janvier 1959, 1 831 sur un total de 32 064 moteurs d'aéronefs. Il a équipé les avions suivants :

Caractéristiques techniques

Comparatif de deux versions du moteur Pratt & Whitney J57 :

Donnée J57-P-23 J57-P-43WB
Type turboréacteur avec postcombustion turboréacteur à injection d'eau-méthanol
Utilisation Convair F-102 Delta Dagger Boeing B-52G Stratofortress
Longueur 6,20 m 4,30 m
Diamètre 1,00 m 0,90 m
Masse 2 347 kg 1 757 kg
Poussée maxi 76,5 kN 49,9 kN
Taux de compression 11,5:1 12,0:1
Consommation à la
puissance maxi		 214,2 kg/(h·kN) 77,0 kg/(h·kN)

Moteurs basés sur le J57

Le J52, version réduite

Article détaillé : Pratt & Whitney J52. Cette section est vide, insuffisamment détaillée ou incomplète. Votre aide est la bienvenue ! Comment faire ?

Le J75, version agrandie

Article détaillé : Pratt & Whitney J75.

La J75 est, à l'inverse, un réacteur plus grand basé sur le J57. Le diamètre du premier étage du compresseur passe de 99 à 109 cm. Le J75 est approximativement 50% plus puissant que le J57, avec des poussées de l'ordre de 75 kN sans post-combustion et 110 kN avec. Ce moteur équipe notamment deux des premiers chasseurs bisoniques, le Republic F-105 Thunderchief et le Convair F-106 Delta Dart

Le JT3D à double flux

Article détaillé : Pratt & Whitney JT3D.

Le JT3D est un des tous premiers réacteurs à double flux admis en service civil régulier. Il a été conçu sur la base du J57, avec une modification remarquablement simple. Les trois premiers étages du compresseur basse pression sont remplacés par une soufflante à deux étages, d'un diamètre nettement plus (130 cm, ce qui permet de doubler le volume d'air admis, la moitié constituant le flux froid. D'autre part, côté turbine, un troisième étage est ajouté à la turbine basse pression afin de prélever plus d'énergie au flux chaud. Il est même possible de modifier des JT3C existants en JT3D, Pratt & Whitney fournissant un kit de transformation. Les JT3D sont les moteurs les plus vendus, au cours des années 1960, sur les Boeing 707 et Douglas DC-8. Ils équippent aussi, côté militaire, le Lockheed C-141 Starlifter.

Le turbopropulseur XT57

Ce moteur est développé pour équipper le Douglas XC-132, un très gros avion-cargo militaire. Il s'agit d'un turbopropulseur reprenant les parties intérieures du J57, couplées à un réducteur et une hélice à quatre pales. Le moteur fournit 15 000 CV, ainsi qu'une importante poussée résiduelle de 22 kN. Le moteur vole à partir de 1956, monté dans le nez d'un Douglas C-124 Globemaster II et les essais en vol sont plutôt positifs. Le développement du CX-135, et avec lui du XT-57 est cependant abandonné en 1957 .

Annexes

Notes et références

  1. T. R. WARD et JAMES NEELEY, « ALTITUDE PERFORMANCE EVALUATION OF TWO AFTERBURNER FUEL MANIFOLD CONFIGURATIONS IN AN IROQUOIS SERIES 2 TURBOJET ENGINE », {{Article}} : paramètre « périodique » manquant, Defense Technical Information Center,‎ 1er avril 1959 (lire en ligne, consulté le 20 mai 2024)
  2. « Hooker, Sir Stanley (George), (30 Sept. 1907–24 May 1984), Technical Adviser to the Chairman, 1977–81, Consultant, since 1981, Rolls-Royce Ltd », dans Who Was Who, Oxford University Press, 1er décembre 2007 (lire en ligne)
  3. (en) Gordon A. A. Wilson, Bomber Command: Men, Machines and Missions: 1936-68, Amberley Publishing Limited, 15 novembre 2021 (ISBN 978-1-4456-9094-0, lire en ligne), p. 1976
  4. (en) Aerospace Industries Association (en), Aviation Facts and Figures 1959 Edition, American Aviation Publications, 1959, 147 p. (lire en ligne), p. 33-34.
  5. (en) « Pratt & Whitney J75-P-13B Turbojet Engine | National Air and Space Museum » (consulté le 20 mai 2024)
  6. (en) Donald F. Hornig (dir.) et Colin Mac Leod, Alleviation of Jet Aircraft Noise Near Airports : A Report of the Jet Aircraft Noise Panel, Office of Science and Technology (Executive Office of the President), mars 1966, 167 p. (présentation en ligne, lire en ligne), p. 59.
  7. « Études économiques de l'OCDE : États-Unis 2005 », Études économiques de l'OCDE : États-Unis,‎ 6 mars 2006 (ISSN 1999-0111, DOI 10.1787/eco_surveys-usa-2005-fr, lire en ligne, consulté le 20 mai 2024)