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General Electric CF6

Turboréacteur à double flux pour avions gros-porteurs

General Electric CF6 est le nom générique d'une famille de turboréacteurs d'avions civils à double flux et fort taux de dilution, développés par le constructeur américain General Electric Aircraft Engines. Ces turboréacteurs sont dérivés du General Electric TF39, l'un des premiers moteurs du type, qui équipe le très gros porteur Lockheed C-5 Galaxy.

General Electric CF6
Vue du moteur
Un CF6 dans les ateliers de la KLM.
Constructeur General Electric Aircraft Engines
Premier vol
Utilisation • Airbus A300
• Airbus A310
• Airbus A330
• Boeing 747
• Boeing 767
• McDonnell Douglas DC-10
• McDonnell Douglas MD-11
• Lockheed C-5M Super Galaxy
Caractéristiques
Type Turboréacteur à double flux à fort taux de dilution
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CF signifie « Commercial Fan ». En 2017, depuis 1971, les réacteurs CF6 ont effectué plus de 100 millions de vols en service[1]. Le dernier est livré début octobre 2021 alors que 460 millions d'heures de vol ont été effectuées.

La version CF6-50, utilisée sur les KC-10 Extender et Boeing E-4, porte la désignation militaire de General Electric F103.

Le cœur de ce moteur (le flux primaire, destiné à la combustion) est également employé par des turbomoteurs pour applications marines ou industrielles, les General Electric LM2500, LM5000, et LM6000. Dans un futur proche, General Electric devrait remplacer les moteurs de la famille CF6 par ceux de la famille « GEnx ».

Conception et développement

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Un CF6 en cours de préparation sur un banc d'essais en soufflerie.

Après avoir développé le TF-39 pour le géant C-5 Galaxy à la fin des années 1960, General Electric proposa une version dérivée plus puissante pour un usage civil, le CF6, et trouva rapidement un débouché au sein de la compagnie Eastern Airlines, qui avait émis un contrat pour deux nouveaux appareils, les Lockheed L-1011 TriStar et McDonnell Douglas DC-10. Le TriStar adopta finalement un moteur britannique, le RB.211 de Rolls-Royce, mais le DC-10 maintient son engagement envers General Electric et entra en service en 1971 en étant équipé de CF6. Le moteur fut ensuite également choisi pour équiper certaines versions du Boeing 747. Depuis, il a équipé de nombreuses versions d'avions civils de tous horizons : Airbus A300, A310, A330, Boeing 767, et McDonnell Douglas MD-11.

Le fort taux de dilution du CF6 représenta une percée historique dans l'efficacité énergétique[2].

En 2000, le conseil national de la sécurité des transports américains, le NTSB, a averti que le compresseur haute-pression pourrait se fissurer[3]. En 2010, le même organisme a averti que les disques de rotor de turbine basse-pression pourraient casser[4].

Versions

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Un schéma en coupe du moteur CF6-6.
  • CF6-6 : Le CF6-6 était un dérivé du moteur militaire TF39. Il fut utilisé pour la première fois par le McDonnell Douglas DC-10-10. Cette version initiale du CF6 était dotée d'une soufflante à un seul étage suivie d'un étage dit « booster », qui jouait à la fois le rôle de soufflante et d'étage de compresseur supplémentaire pour le cœur du moteur. Cet ensemble était entraîné par une turbine basse-pression à 5 étages, tandis que le corps central haute-pression était constitué de 16 étages de compresseur entraînés par une turbine haute-pression à 2 étages. La chambre de combustion, qui s'intercalait entre les compresseurs et leurs turbines, était de type annulaire. Des tuyères séparées sont employées pour les flux issus du cœur (la combustion) et du canal secondaire. La soufflante, d'un diamètre de 2 190 mm, génère un flux d'air de 590 kg/s, ce qui donne un taux de dilution assez élevé, de 5,72 pour 1. Le taux de compression global du moteur est de 24,3 pour 1, et à puissance maximale au décollage il produit une poussée statique de 185,05 kN ;
  • CF6-32 : Le -32 devait être une version dérivée du -6 produisant moins de poussée, pour le Boeing 757. En 1981, General Electric abandonna complètement le développement de ce moteur, laissant la voie libre à Pratt & Whitney et Rolls-Royce pour équiper le 757[5] ;
  • CF6-50 : Les CF6-50 étaient des turbofans à fort taux de dilution tarés entre 227,41 et 240,79 kN de poussée (« 25 tonnes »). Le CF6-50 fut dérivé en un turbomoteur industriel, le LM5000. Le moteur fut lancé en 1969 pour propulser l'avion long-courrier DC-10-30, et était dérivé du précédent CF6-6.
Peu de temps après l'entrée en service du CF6-6, une augmentation de poussée, et donc de puissance du cœur fut demandée. Incapable d'augmenter la température des gaz en entrée de la turbine à haute-pression du moteur , General Electric choisit la solution la moins économique de reconfigurer l'intégralité du cœur du moteur pour en augmenter sa taille. Les ingénieurs retirèrent deux étages de l'arrière du compresseur HP, laissant un espace vide à cet endroit. Deux étages « boosters » furent ajoutés au compresseur BP (la soufflante), ce qui augmenta le taux de compression global du moteur à 29,3 pour 1. Bien que la soufflante de 2 190 mm de diamètre ait été retenue, le débit d'air fut poussé à 660 kg/s, donnant une poussée statique maximale de 227 kN. L'augmentation de la taille du cœur et du taux de compression augmenta son débit d'air, et fit donc baisser le taux de dilution à 4,26 pour 1.
Fin 1969, le CF6-50 fut sélectionné pour équiper le nouvel Airbus, l'Airbus A300. Air France devint le client inaugural de l'A300, commandant six appareils en 1971. En 1975, KLM devint la première compagnie aérienne à commander la version propulsée par CF6-50 du Boeing 747. Ceci mena à de plus amples développements dans la famille CF6, par exemple le CF6-80. Le CF6-50 propulsa également le prototype d'avion de transport Boeing YC-14 de l’US Air Force.
Le moteur est désigné F103 au sein de l'armée de l'air américaine, alors utilisé sur les KC-10 Extender (CF6-50A) et Boeing E-4 (CF6-50E puis CF6-50E2, redésignés F103-GE-102) ;
  • CF6-45 : Le CF6-45 est un dérivé 10 % moins puissant du CF6-50 de base, proposé pour le Boeing 747SR (« Short Range », courte portée), une version à court rayon d'action du 747 employée par All Nippon Airways pour des dessertes locales sur le Japon ;
 
Moteur CF6-80C2K1F pour le Kawasaki C-2.
  • CF6-80 : Les moteurs de la série CF6-80 sont des turbofans à fort taux de dilution, avec une poussée produite allant de 214 à 334 kN. Bien que le compresseur haute-pression ait toujours 14 étages, General Electric fit le ménage dans la conception de ce moteur, en retirant l'espace vide à la sortie du compresseur. Les moteurs de la série -80 sont divisés en trois modèles distincts :
    • CF6-80A : Le CF6-80A, qui avait une plage de poussée de 214 à 222 kN, propulsa deux biréacteurs, le Boeing 767 et l'Airbus A310. Le 767 à moteurs General Electric entra en service en 1982, et l'A310 début 1983. Le moteur était conçu pour répondre aux standards ETOPS. Pour le CF6-80A/A1, le diamètre de soufflante restait le même, à 2 190 mm, avec un débit d'air de 651 kg/s. Le taux de compression global du moteur était de 28 pour 1, avec un taux de dilution de 4,66 pour 1. La poussée maximale statique produite était de 214 kN, et la configuration mécanique générale était similaire à celle des moteurs de la série -50 ;
    • CF6-80C2 : Pour le CF6-80C2-A1, le diamètre de la soufflante a été porté à 2 360 mm, avec un débit d'air de 790 kg/s. Le taux de compression global est de 30,4 pour 1, avec un taux de dilution de 5,15 pour 1. La poussée maximale statique produite est de 263 kN. Un étage supplémentaire a été ajouté au compresseur haute-pression, et un cinquième à la turbine basse-pression[6]. Le CF6-80C2 est actuellement certifié sur onze appareils gros porteurs, parmi lesquels les Boeing 747-400 et McDonnell Douglas MD-11. Il est aussi certifié ETOPS-180 pour les Airbus A300, A310, Boeing 767 et Kawasaki C-2 (CF6-80C2K). Sous la désignation de F138-GE-100, il équipe également le C-5M Super Galaxy de l’US Air Force ;
    • CF6-80E1 : Cette version, produisant une poussée allant de 300 à 320 kN de poussée, est en compétition avec les Rolls-Royce Trent 700 et Pratt & Whitney PW4000 pour équiper l'Airbus A330[7]. Le dernier est livré début octobre 2021[8].

Autres versions

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Le dérivé industriel et maritime du CF6-80C2, le General Electric LM6000, a trouvé de très nombreux débouchés dans l'industrie de la production d'énergie et la propulsion de navires rapides et puissants.

Caractéristiques techniques

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CF6 : Spécifications techniques[1]
Version CF6-6 CF6-50 CF6-80A CF6-80C2 CF6-80E1
Type Turbofan double corps, compresseur axial, chambre de combustion annulaire, fort taux de dilution
Compresseur Soufflante à 1 étage
+ 1 étage BP (booster)
+ 16 étages HP 		Soufflante à 1 étage
+ 3 étages BP (boosters)
+ 14 étages HP 		Soufflante à 1 étage
+ 4 étages BP (boosters)
+ 14 étages HP
Turbine 2 étages HP
+ 5 étages BP 		2 étages HP
+ 4 étages BP 		2 étages HP
+ 5 étages BP
Longueur 4 780 mm 4 650 mm 4 240 mm 4 270 mm
Diamètre 2 670 mm[9],[10],[11] 2 690 mm[6] 2 900 mm[6]
Masse[Note 1] 3 709 kg 4 003 à 4 104 kg 3 973 à 3 981 kg 4 300 à 4 470 kg 5 092 kg
Poussée maximale au décollage 185 kN 229 à 240 kN 210 à 220 kN 232,2 à 275,6 kN 296 à 310 kN
Taux de compression global 25 à 25,2 29,2 à 31,1 27,3 à 28,4 27,1 à 31,8 32,4 à 34,8
Taux de dilution 5,76 à 5,92[9] 4,24 à 4,4[10] 4,59 à 4,66[11] 5 à 5,31[6] 5 à 5,1[12]
Régime maximal du corps BP 3 810 tr/min 4 102 tr/min 4 016 tr/min 3 854 tr/min 3 835 tr/min
Régime maximal du corps HP 9 925 tr/min 10 761 tr/min 10 859 tr/min 11 055 tr/min 11 105 tr/min
Consommation spécifique de carburant
à puissance maximale 		9,9 g/kN/s[9] 10,4 à 10,9 g/kN/s[10] 10,1 g/kN/s[11] 8,7 à 9,7 g/kN/s[6] 9,4 à 9,8 g/kN/s[6]
Rapport poussée/poids 5,08 5,84 à 5,97 5,48 à 5,70 5,51 à 6,28 5,86 à 5,22
Applications[13] DC-10-10 747, DC-10-15/30, A300 A310, 767 A300/310, 747, 767, MD-11 A330

Applications

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Galerie photographique

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Notes et références

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Notes

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  1. ↑ À sec, avec les accessoires basiques et l'équipement optionnel.

Références

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  1. ↑ a et b (en) « The CF6 Engine », GE Aviation (consulté le )
  2. ↑ (en) Stephen Trimble, « ANALYSIS : Industry sees path to carbon-neutral aviation », Flight Global, (consulté le )
  3. ↑ (en) « Safety Recommendation A-00-104 » [PDF], National Transportation Safety Board (NTSB), (consulté le )
  4. ↑ (en) « SB-10-20 Four Recent Uncontained Engine Failure Events Prompt NTSB to Issue Urgent Safety Recommandations to FAA », National Transportation Safety Board (NTSB), (consulté le )
  5. ↑ (en) « New engine proposed as GE drops CF6-32 », Flight International magazine, Flight Global/Archives, vol. 119, no 3743,‎ , p. 271 (lire en ligne [PDF])
  6. ↑ a b c d e et f (en) « CF6-80C2 Engine », GE Aviation (consulté le )
  7. ↑ (en) « CF6-80E: Past, present and future » [PDF], Engine Yearbook, (consulté le )
  8. ↑ « GE Aviation a livré son dernier moteur CF6-80E1 de série », Air et Cosmos,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  9. ↑ a b et c (en) « Model CF6-6 », GE Aviation (consulté le )
  10. ↑ a b et c (en) « Model CF6-50 », GE Aviation (consulté le )
  11. ↑ a b et c (en) « Model CF6-80A », GE Aviation (consulté le )
  12. ↑ (en) « Model CF6-80E1 », GE Aviation (consulté le )
  13. ↑ (en) « Commercial Aircraft Engines > CF6 », MTU (consulté le )

Voir aussi

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Articles connexes

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