Microturbine

Fabriquer sa micro-turbine

Concevoir, fabriquer et tester son propre turboréacteur, un rêve…

Mon projet est de concevoir et de réaliser un micro turboréacteur « fait maison ». Pour mener à bien cette résolution, je me suis équipé d’un outillage d’ajusteur qui se résume à un tour et une fraiseuse avec bien sûr l’outillage ad hoc (outils de coupe, fraises, tarauds, filières, forets à centrer, plateau diviseur…). L’aspect matériel est important mais il ne doit jamais occulter la sécurité. Un turboréacteur chauffe, peut prendre feu et fait beaucoup de bruit. Soyons prudent et méthodique. Pas d’imprévu, c’est la règle…

A l’heure où j’écris ces quelques lignes et après deux ans de travail mon prototype est maintenant en phase d’essais.

Je dois vous préciser encore quelques détails afin que vous puissiez vous en faire une idée.

Tout d’abord, ce blog n’a pas vocation à expliquer le fonctionnement d’un turboréacteur. Il existe de nombreux médias qui le font très bien. Toutefois, s’il m’arrive de m’y aventurer, sachez que ce n’est que pour expliquer la démarche qui me conduit à réaliser telle ou telle chose.

J’ai entrepris de dessiner et de concevoir cette machine de a à z en ayant toujours à l’esprit l’aspect pratique. En effet, je ne dispose pas d’outils performants pour l’usinage de pièces réputées dures  (aciers spéciaux) et ne possède pas les compétences pour souder parfaitement avec un poste TIG, MIG-MAG…

Mon prototype a certainement un aspect robuste pour les raisons évoquées ci-dessus mais c’est aussi parce que je n’ai pas à me soucier du poids. Un jour viendra peut-être où j’aurai envie de l’accrocher à l’aile d’un avion rc. Une cure d’amaigrissement s’imposera alors ! En attendant, je me consacre à l’améliorer. J’entends par améliorer, l’amener à son régime nominal dans les meilleures conditions possibles de fonctionnement.

Pour parvenir à ce résultat, je me suis inspiré de ce que propose la « concurrence » et de nombreux documents trouvés sur le web…

Parlons de ma micro-turbine !

Les deux pièces maîtresses que sont le rouet (roue compresseur, impeller) et la roue turbine (disk) ont toutes deux été achetées (première petite entorse à la règle du a à z). La roue compresseur est une Garrett TB03-T4, la roue turbine une Wren et les roulements à billes des GRW-D688 céramique. Voilà pour le corps tournant dit lié. Je n’ai donc pas pu choisir le sens de rotation puisqu’il est conditionné par l’impeller et le disk. Le distributeur (Nozzle Guide Vane) est également acheté (deuxième petite entorse à la règle du a à z).

J’ai adopté une structure modulaire pour construire ma machine. Sa mise au point en est maintenant plus facile. Le cœur du réacteur est un bloc pré-monté qui reçoit, d’un côté, l’étage d’entrée et de l’autre, l’étage de sortie. Entre les deux, la chambre de combustion est elle-même un élément modulaire. Les seules soudures qu’elle comporte sont destinées à la fixation des buses (zone1). Ce choix me permet de tester et de reprendre chaque élément en cas de besoin sans pour autant tout modifier.

J’utilise en général l’aluminium (2017) et l’acier inoxydable (303). Le circuit d’alimentation en carburant se compose de deux réseaux distincts, d’un gaz pour la préchauffe et d’un kérosène pour le démarrage (mélange 70/30 de butane et de propane). J’ai conçu l’embrayage, par contre, le moteur électrique du démarreur est un Brushless.

Le système de tachymétrie se compose d’une sonde à effet Hall (TLE4539) et d’une roue phonique. La rotation des aimants sollicite la sonde qui génère des impulsions. Ces impulsions sont ensuite envoyées vers une platine interface, elle-même raccordée à une carte de développement sur PC Velleman K8055. La gestion de la turbine est pour le moment rudimentaire puisqu’il n’existe pas de régulation. Je me suis limité à écrire un petit programme sous VBA qui me renseigne sur le régime du moteur. Les modules de température et de poussée sont écrits mais la turbine n’est pas encore équipée d’un thermocouple…