Kouznetsov NK-93

Kouznetsov NK-93
Constructeur	Kouznetsov
Premier vol	1989[1]
Performances
Taux de dilution	16.6[2]
modifier

Le Kouznetsov NK-93 était un moteur d'avion civil, un turbopropulseur à soufflante carénée, soit une hybridation entre un turboréacteur à double flux et un turbopropulseur, et proche d'un moteur à soufflante non carénée mais carénée. Le moteur était également unique en ce sens qu'il possédait un flux séparé autour de ses hélices contrarotatives, car la plupart des autres propfans ne sont pas carénés. Autrefois décrit dans une encyclopédie aéronautique respectée comme « potentiellement le moteur à réaction d'avion le plus économe en carburant jamais testé »[3] (grâce à son taux de dilution extrême de 16.6[2]), le NK-93 était ciblé pour les dérivés d'avions de ligne soviétiques/russes tels que l'Iliouchine Il-96, le Tupolev Tu-204, et le Tupolev Tu-330 (en)[4]. Cinq essais de moteur en vol ont été menés sur le NK-93 de décembre 2006[5] à décembre 2008[6],[7],[8],[9].

Développement

Le moteur NK-93 a été développé à partir de la fin des années 1980[7], bien que la conception du moteur aurait été envisagée dès 1968[6]. De nombreuses caractéristiques de conception ont été adoptées à partir du Kouznetsov NK-92 (en), le complément militaire du NK-93[4]. Le noyau du NK-93 devait former la base d'une famille de turboréacteurs à entraînement direct et de propfans à engrenages, allant de 110 à 220 kilonewtons de poussée[10]. C'était le dernier projet majeur du fondateur de Kouznetsov, Nikolaï Kouznetsov[11].

Le NK-93 devait initialement être testé en vol fin 1993/début 1994[12] et certifié en 1997 afin de pouvoir être utilisé sur l'Iliouchine Il-96M et le Tupolev Tu-204M[13]. En mai 1994, sept versions grandeur nature du moteur avaient été construites, dont cinq proches de la configuration de production[14]. Cependant, en raison de l'effondrement de l'URSS, le calendrier a été retardé à plusieurs reprises en raison de graves pénuries de financement[15] et d'autres problèmes. Cependant, en octobre 2001, un dixième moteur NK-93 était presque terminé, sur un total de 15 prototypes de moteurs prévus[3].

Le moteur a finalement subi des essais en vol sur un avion banc d'essai Iliouchine Il-76LL à partir du 29 décembre 2006, avec un deuxième vol le 3 mai 2007. Un total de 50 heures d'essais en vol étaient prévues[4]. Les tests ont été suspendus de nouveau en juin 2007 en raison de problèmes de financement[16]. Les essais aéroportés n'ont repris qu'en octobre 2008[17] avec des vols les 2[18] et 6[19] octobre. Un autre vol d'essai a eu lieu le 15 décembre 2008[6] mais le NK-93 a été retiré du banc d'essai le 14 mai 2009[5].

Les partisans du NK-93 affirment que le montant nécessaire pour certifier le moteur est minime par rapport aux coûts de développement des nouveaux moteurs russes concurrents, qu'ils considèrent comme encore inférieurs au NK-93[20].

En avril 2014, Kouznetsov a annoncé qu'il reprendrait les travaux sur le moteur NK-93[21].

Intérêts à l'étranger

La nature avancée du moteur a attiré l’attention des avionneurs et des motoristes d’autres pays. En 1992, le NK-93 suscitait déjà l’intérêt de l’industrie aéronautique japonaise[1]. Des investisseurs sud-coréens faisaient partie des groupes discutant de l'investissement dans le NK-93 lors du Salon international aérospatial de Moscou de 2001[22]. En 2004, Airbus et Kouznetsov ont étudié la faisabilité d'utiliser le moteur pour propulser les avions commerciaux Airbus[23]. Le motoriste allemand MTU Aero Engines a acheté un rapport Kouznetsov sur les caractéristiques sonores du moteur NK-93 pour 600000 Deutsche Marks[24]. Lorsque le NK-93 a été exposé sur le démonstrateur Il-76LL au salon international aérospatial de Moscou 2007, les constructeurs aéronautiques chinois auraient fait une « offre alléchante » pour acheter tous les plans et la documentation du NK-93[25]. En octobre 2013, la Commission européenne a accordé une subvention de trois ans et demi pour étudier le système innovant de ventilateur contrarotatif pour moteur d'avion à taux de dilution élevé (Innovative Counter rOtating fan system for high Bypass Ratio Aircraft engine, COBRA). COBRA était un programme coopératif Union européenne-Russie visant à étudier un turboréacteur à double flux contrarotatif (counter-rotating turbofan, CRTF) à taux de dilution ultra-élevé (ultra-high bypass ratio, UHBR) similaire au NK-93. Les organisations participantes comprenaient Kouznetsov, le CIAM (en), le fabricant d'hélices russe Aerosila (en), le motoriste français Safran (Snecma), le laboratoire aérospatial français (ONERA), et l'agence spatiale allemande DLR[26].

Conception

Le NK-93 possède un noyau développé à partir du NK-110, un moteur à soufflante non carénée de Kouznetsov qui n'a jamais été construit[7]. Ses hélices contrarotatives Aerosila SV-92 mesurent 2 900 millimètres de diamètre, ont huit pales sur l'hélice avant et dix pales sur l'hélice arrière. Le moteur a une poussée nominale de 177 kN[27], une poussée maximale de 200 kN, une SFC de croisière de 0.49 kg/(kgf⋅h) et une SFC au décollage de 0,234 kg/(kgf⋅h). 13 % de la poussée est produite directement par le générateur de gaz, tandis que le reste de la poussée est produit par la rotation des soufflantes carénées[7]. Les soufflantes avant et arrière sont toutes deux des hélices à pas variable (en) ; en 1993, les soufflantes coaxiales pouvaient se combiner pour produire 85 % de la poussée inversée maximale souhaitée de 39 kN[28] et en 1995, la capacité d'inversion de poussée était de 37 kN. Le moteur a un taux de dilution de 17 et est conçu autour d'un réducteur mécanique épicycloïdale (turbosoufflante à engrenages) de 22 000 kW (30 000 ch) à sept satellites[7].

Applications

Le Kouznetsov NK-93 monté sur un avion banc d'essai Iliouchine Il-76LL au salon international aérospatial de Moscou 2007.

• Antonov An-70 (version bimoteur proposée)[29]
• Antonov An-124 (remotorisation proposée)[30]
• Iliouchine Il-76LL (avion banc d'essai)[5]
• Iliouchine Il-96[31]
• Soukhoï KR-860[32]
• Tupolev Tu-154M3[33]
• Tupolev Tu-204
• Tupolev Tu-330 (en)

Spécifications

Caractéristiques générales

• Type : turbopropulseur à soufflante carénée à 3 arbres, avec la soufflante avant à 8 pales absorbant 40 % de la puissance et la soufflante arrière à 10 pales absorbant 60 % de la puissance[6]
• Longueur : 5,972 m[34]
• Largeur :
• Hauteur :
• Diamètre de l'hélice : 2,9 m[4]
• Diamètre :
• Masse à sec : 3 650 kg[35]
• Masse de l'hélice : 1 000 kg[27]

Composants

• Compresseur : compresseur basse pression axial à 7 étages ; Compresseur haute pression à 8 étages[4]
• Chambres de combustion : annulaires[4]
• Turbine : turbine haute pression à 1 étage, turbine basse pression à 1 étage, turbine propfan à 3 étages[4]

Performance

• Poussée maximale : 180 kN[4]
• Overall pressure ratio (en) : 37[2]
• Taux de dilution : 16,6[2]
• Débit massique d'air : 976 kg/s[7]
• Température d'entrée de la turbine : 1 700 °C[7]
• Consommation spécifique de carburant : Décollage : 6,6 g/(kN⋅s)[7] ; Croisière : 14 g/(kN⋅s) à Mach 0,75, 14,7 g/(kN⋅s) à Mach 0,8[36]

Voir aussi

• Turbosoufflante à engrenages
• Soufflante non carénée

Développement connexe :

• Kouznetsov NK-12
• Kouznetsov NK-92 (en)

Moteurs comparables :

• Europrop International TP400
• General Electric GE36
• IAE SuperFan
• Pratt & Whitney/Allison 578-DX
• Progress D-27 / Progress D-627
• Progress D-236 (en)
• Rolls-Royce RB.3011

Notes et références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Kuznetsov NK-93 » (voir la liste des auteurs).

1. Julian Moxon, « Engines of recovery: Aero-engine manufacturers in the Commonwealth of Independent States must head off competition from the West while restructuring to compete in a market economy », Flight International, vol. 141, n^o 4315,‎ april 22–28, 1992, p. 19 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
2. « NK-93 » [archive du 8 juin 2010], sur JSC Motorostroitel (consulté le 23 août 2019)
3. « Kuznetsov NK-93 (Russian Federation) », dans Jane's Information Group, 27 novembre 2011 (lire en ligne [archive du 14 mars 2012]) (archive du 14 mars 2012)
4. (en) « NK-93 kicks off flight trials », Take-off: Russia's National Aerospace Magazine,‎ juin 2007, p. 20 (lire en ligne)
5. (ru) Sergey Drozdov, « С.В. Дроздов. Авиационный "спецназовец" Ил-76 » [« Aviation 'commando' Il-76 »], Kryl'ia Rodiny, n^o 3,‎ 2013, p. 39–45 (ISSN 0130-2701, lire en ligne [archive du 27 août 2018], consulté le 25 juillet 2019)
6. About the revolutionary NK-93 jet engine (Documentary) (English subtitles)
7. Alexander Velovich, « Power struggle: It is a familiar story, but Russian engine makers are suffering from a shortage of funds », Flight International, Moscow, Russia, vol. 148, n^o 4483,‎ august 2–8, 1995, p. 47–49 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
8. « NK-93 High-Bypass Turbofan », sur www.globalsecurity.org (consulté le 25 juillet 2019)
9. « Kuznetsov NK93 », sur avia.superforum.fr (consulté le 25 juillet 2019)
10. « Directory: Commercial engines », Flight International, vol. 162, n^o 4860,‎ december 3–9, 2002, p. 55 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
11. « Obituary », Flight International,‎ august 30 – september 5, 1995, p. 61 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
12. « Soviets working on big propfan for large transports --- Contra-rotating NK-93 should make first flight in 1993/1994 », McGraw-Hill, vol. 2, n^o 14,‎ 11 juillet 1991, p. 2 (ISSN 1050-5245)
13. Jeffrey Lenorovitz, « Samara engineers plan flight tests for counter-rotating shrouded propfan », Aviation Week & Space Technology, Samara, Russia, vol. 136, n^o 13,‎ 30 mars 1992, p. 57–58 (ISSN 0005-2175, lire en ligne )
14. « Lack of funding prevents NK-93 propfan flight test », Aviation Week & Space Technology, Moscow, Russia, vol. 140, n^o 22,‎ 30 mai 1994, p. 80–81 (ISSN 0005-2175, lire en ligne )
15. « First propfan test flight postponed », Flight International, vol. 145, n^o 4421,‎ may 18–24, 1994, p. 6 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
16. (ru) « Летные испытания двигателя НК-93 приостановлены » [« Flight tests of the NK-93 engine suspended »], TV Samara,‎ 8 juin 2007 (lire en ligne)
17. (ru) Vladimir Leonov, « Хватит гробить авиапром! В подмосковном Жуковском приступили к летным испытаниям "скандально" известного авиадвигателя НК-93 » [« Stop ruining the aircraft industry! In Zhukovsky near Moscow, they started flying tests of the 'scandalous' well-known aircraft engine NK-93 »], Argumenty Nedeli (Arguments of the Week), vol. 41, n^o 127,‎ 9 octobre 2008 (lire en ligne [archive du 13 octobre 2008])
18. (ru) Evgeny Volkov, « PhotoID: 58476; Type: IL-76LL; Onboard: 76492 », sur RussianPlanes.net, 2 octobre 2008
19. (ru) « Испытание нового самарского авиационного двигателя НК-93 » [« Testing the new Samara aircraft engine NK-93 »], TV Samara,‎ 6 octobre 2008 (lire en ligne [archive du 16 octobre 2008])
20. (ru) Oleg Falichev, « Тормозной путь НК-93: Российский двигатель пятого поколения, о чем только мечтают на Западе, объявлен устаревшим » [« NK-93 stopping distance: Russian engine of the fifth generation, which only dream in the West, declared obsolete »], Voyenno-promyshlennyy kur'yer (Military Industrial Courier), vol. 40, n^o 753,‎ 16 octobre 2018 (lire en ligne)
21. « Russian air forces to take delivery of 10 upgraded Tu-160 bombers », Russian Aviation,‎ 18 juin 2014 (lire en ligne)
22. Vladimir Karnazov, « MAKS 2001 - Moscow on show », Flight International, Moscow, Russia,‎ 31 juillet 2001 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
23. (ru) « Дмитрий Федорченко: Конструкторский бизнес может быть высокорентабельным » [« Dmitry Fedorchenko: Design business can be highly profitable »], Samara Review,‎ 4 octobre 2004 (lire en ligne)
24. (ru) Vyacheslav Tetekin, Nikolay Donkovtsev, Anatoly Kulakov, Boris Korovin et Dmitry Fedorchenko, « НК-93 – затянувшийся проект: Как демонстратор передовых технологий не пошел в серию » [« NK-93 - a protracted project: As a demonstrator of advanced technology did not go into a series »], Voyenno-promyshlennyy kur'yer (Military Industrial Courier),‎ 26 mars 2013 (lire en ligne)
25. (ru) Oleg Afanasiev, « Супердвигатель НК-93 может "уплыть" в Китай » [« Le supermoteur NK-93 peut « naviguer » vers la Chine »], Argumenty Nedeli, n^o 48,‎ 28 novembre 2007, p. 48 (lire en ligne).
26. « Project overview - context and challenges », sur COBRA Project (consulté le 26 juillet 2019)
27. « Propfans: Thrust class > 10000 kgf: Technical characteristics » [archive du 15 octobre 2017], sur Aerosila
28. « Trud's NK-93 reaches better than 45,000 lbst. --- Propfan seen making its first flight next year », McGraw-Hill, vol. 4, n^o 20,‎ 30 septembre 1993, p. 3 (ISSN 1050-5245)
29. « Ilyushin arrives, but Antonov...who knows », Flight Daily News,‎ 16 juin 1997 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
30. Alexander Velovich, « Volga-Dnepr considers propfan for An-124 », Flight International, Moscow, Russia, vol. 151, n^o 4572,‎ april 30 – may 6, 1997, p. 11 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
31. Guy Norris, « Soviets team up on 550-seater », Flight International, vol. 140, n^o 4275,‎ july 10–16, 1991, p. 6 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
32. « World airliners: Part 2 », Flight International, vol. 160, n^o 4796,‎ september 4–10, 2001, p. 72 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
33. (ru) Sergey Valerievich Drozdov, « МЕЖДУ Як-42Д И "СУПЕРДЖЕТОМ" (работы в Российской Федерации по созданию самолетов и вертолетов гражданского и двойного назначения в 1992-2011 гг.) » [« Between Yak-42D and "SuperJet" (work in the Russian Federation on the development of civil and dual-use airplanes and helicopters in 1992-2011) »], Kryl'ia Rodiny (Wings of the Motherland), n^os 5–6,‎ 2019, p. 106–118 (ISSN 0130-2701, lire en ligne [archive du 15 juillet 2019]) Alt URL
34. (ru) « NK-93 », sur Ulyanovsk Higher Aviation School of Civil Aviation, 2005, p. 49–50
35. « Directory: Military engines », Flight International, vol. 163, n^o 4879,‎ april 22–28, 2003, p. 51 (ISSN 0015-3710, lire en ligne)
36. (ru) Nikolay Alexandrov, « ТОТ САМЫЙ 'НК' - 2 » [« That most 'NK' - 2 »], Dvigatel (Engine), vol. 3, n^o 57,‎ 2008, p. 32+(57) (lire en ligne)