Moteur rotatif

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.

Moteur Le Rhône 9C.

Il est courant d'appeler abusivement moteurs rotatifs les moteurs à piston rotatif tels que le moteur Wankel ou la 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 1893.

Le moteurs les plus connus sont les Gnome, LeRhone et Clerget, qui équipèrent 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 LeRhône (qui formèrent Gnome et Rhône après la première guerre mondiale, puis la SNECMA après la nationalisation de 1946), a également produit des moteurs rotatifs en quantité (environ 30 000). La société allemande Motorenfabrik Oberursel fabriquera également en grande quantité des copies de moteurs LeRhône capturés.

Bentley reprit et améliora les moteurs Clerget pour ses moteurs B.R.1 et B.R.2 ; de même Siemens-Halske (en) 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.

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:

  • dites automatiques, avec l'admission s'ouvrant sous l'effet de la différence de pression (comme un clapet) sur les premiers moteurs Gnome, tandis que l'échappement est commandé par came et poussoir
  • uniques, soit une lumière d'admission de deux-temps obturée par le piston, et une soupape d'échappement commandée classiquement par came et poussoir, sur les moteurs Gnome « monosoupape » ;
  • commandées classiquement par came, poussoir et renvoi, sur les moteurs Le Rhône et Clerget.

Sur les premiers moteurs 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[1].

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, leur rotation 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 très compliquée, le problème étant 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 le shunt, agissant sur l'allumage pour ne faire fonctionner que trois ou six des neuf cylindres ;
  • la maintenance est délicate.

Principaux avions équipés de moteurs rotatifs

Galerie d'images
  • Gnome Delta 9 cylindres
  • Gnome et Rhône 9N - 150 ch
  • Oberursel UR-II
  • Une autre photo de l'UR-2
  • Monosoupape 14-cylindres en double étoile
  • Bentley BR2
  • Moteur rotatif Cornu, conçu et fabriqué en 1898 à Lisieux.
  • Moteur rotatif Cornu ouvert.

Utilisations hors aéronautique
Moteur rotatif à l'avant de la Megola

Il y eut quelques essais d'utilisation sur des motocyclettes comme celle de Félix Millet équipée d'un moteur rotatif dans la roue arrière ou la Megola dans la roue avant, sans succès durable.

Notes et références
  1. Les premiers moteurs d'aviation - Dominique Otello, Aviation-fr.info [PDF]

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