Ce cône de flammes qui jaillit du pot d'échappement d'un avion de chasse n'est pas décoratif. C'est ce qui se produit lorsqu'on injecte du kérosène pur dans un flux d'échappement à 1 500 degrés et qu'on y met le feu. Résultat : une poussée accrue de 40 à 70%, une accélération instantanée et une combustion si intense que la plupart des avions de chasse ne peuvent la maintenir que quelques minutes avant que leurs réservoirs ne soient vides.

La postcombustion — appelée “ réchauffage ” par les Britanniques — est la technologie la plus spectaculaire et la plus énergivore de tout avion militaire. Elle existe car, en combat, il y a des moments où l'efficacité n'a aucune importance. Ce qui compte, c'est de décoller le plus rapidement possible. Franchir le mur du son compte. Semer un missile compte. Pendant ces secondes, la consommation de carburant n'a aucune importance. Seule la puissance brute compte.

Voici comment ils fonctionnent réellement — et pourquoi ils sont bien plus ingénieux qu'il n'y paraît.

La physique de la force brute

Un moteur à réaction produit une poussée en accélérant l'air vers l'arrière. L'air entre par l'avant, est comprimé, mélangé au carburant, brûlé, puis expulsé à grande vitesse par l'arrière. Plus les gaz d'échappement sont rapides et chauds, plus la poussée est importante. En fonctionnement normal (à sec), le moteur brûle le carburant dans la chambre de combustion avec une efficacité maximale, et les gaz d'échappement s'échappent à une température d'environ 600 à 700 °C.

Voici le principe : seulement 25 % environ de l’oxygène de l’air traversant le moteur est utilisé pour la combustion. Le reste est évacué sous forme de gaz d’échappement chauds et riches en oxygène. La postcombustion exploite cet oxygène résiduel. Un anneau d’injecteurs de carburant, monté dans le tube d’échappement entre la turbine et la tuyère, pulvérise du carburant directement dans ce flux d’échappement déjà chaud. Le carburant s’enflamme instantanément – inutile d’utiliser une bougie d’allumage, la température des gaz d’échappement suffit – et une seconde combustion porte la température des gaz à environ 1 700 à 2 000 °C.

Les gaz plus chauds se dilatent plus rapidement et sortent de la tuyère à une vitesse beaucoup plus élevée. La tuyère d'échappement à géométrie variable s'ouvre largement pour accueillir le volume de gaz accru. Il en résulte une augmentation massive de la poussée. F-16’Le moteur General Electric F110 de l'avion passe d'une poussée à sec d'environ 7 700 kg à près de 13 150 kg en pleine postcombustion. Cela représente une poussée supplémentaire de 70%, disponible en quelques secondes, avec le même moteur.

Pourquoi c'est un tel gaspillage

La postcombustion est thermodynamiquement rudimentaire comparée à la chambre de combustion principale du moteur. Dans le moteur principal, le carburant brûle à des températures et des pressions précisément contrôlées au sein d'une chambre de combustion soigneusement conçue, et l'énergie est extraite efficacement par les aubes de la turbine. La postcombustion est dépourvue de cette élégance. Elle consiste simplement à injecter du carburant dans des gaz chauds et à le laisser brûler. La conversion de l'énergie du carburant en poussée est bien moins efficace.

Les chiffres sont éloquents. F-15 En mode de propulsion à sec, le F-15 Eagle consomme environ 25 000 livres de carburant par heure. En pleine postcombustion, cette consommation grimpe à environ 75 000 livres par heure. Le F-15 emporte environ 13 000 livres de carburant interne. Faites le calcul : en pleine postcombustion, il vous reste environ dix minutes d'autonomie avant que les réservoirs ne soient vides. Les pilotes de chasse plaisantent en disant que la postcombustion est l'interrupteur qui transforme le carburant en bruit. Ils n'ont pas tort.

C’est pourquoi l’utilisation de la postcombustion est tactique, et non prolongée. Une course au décollage : 30 secondes. Une accélération supersonique : quelques minutes. Un engagement au combat où il faut s’éloigner d’une menace : aussi longtemps qu’il le faut pour survivre. Chaque seconde de postcombustion est un choix entre carburant et survie, et les pilotes expérimentés gèrent leur utilisation comme un tireur d’élite gère ses munitions : avec parcimonie, précision et uniquement lorsque c’est nécessaire.

La flamme que vous voyez

Cette flamme spectaculaire en forme de losange qui apparaît derrière un avion de chasse en postcombustion a un nom : les losanges de choc. Ils se forment car les gaz d'échappement sortent de la tuyère à une pression différente de celle de l'atmosphère environnante. Le gaz se dilate, puis se comprime, puis se détend à nouveau, et chaque compression augmente suffisamment la température pour rendre le gaz incandescent. Plus il y a de losanges de choc, plus la différence de pression est importante, et plus la poussée produite est forte.

La couleur a aussi son importance. Une flamme blanc bleuté indique une combustion propre à des températures extrêmes. Une flamme jaune orangé signifie souvent une combustion riche en carburant — plus spectaculaire à regarder, mais moins efficace. Certains avions produisent des panaches de postcombustion à peine visibles en plein jour, car leurs tuyères sont optimisées pour l'efficacité plutôt que pour le spectacle. D'autres, comme le F-15 ou Su-27, produisent un tel mur de flammes que les photographes de meetings aériens en pleurent de joie.

Le son est tout aussi caractéristique. La poussée à sec produit le sifflement familier d'un réacteur. La postcombustion ajoute un grondement sourd et crépitant que l'on ressent dans la poitrine avant même de l'entendre. À courte distance, le bruit est physiquement douloureux, bien au-delà du seuil de lésion auditive. Ce grondement est le son des lois de la physique mises à l'épreuve : du carburant brut brûlant dans une chaleur brute, produisant une puissance brute, à un coût que seule l'armée peut se permettre.

L'exception : Supercruise

Quelques rares avions peuvent voler à vitesse supersonique sans postcombustion — une capacité appelée supercroisière. F-22 Raptor, Eurofighter Typhoon et Gripen L'E peut maintenir des vitesses supérieures à Mach 1 en mode propulsion seule, grâce à des moteurs au rapport poussée/poids extrêmement élevé et à une cellule conçue pour une faible traînée supersonique. Le vol supersonique est le Graal de la conception des avions de chasse : une vitesse supersonique sans la consommation excessive de carburant due à la postcombustion, offrant au pilote un avantage de vitesse constant en combat sans que sa jauge de carburant ne descende à zéro.

Le Concorde utilisait la postcombustion au décollage et pour franchir le régime transsonique, puis croisait à Mach 2 sans postcombustion. Le SR-71 constituait une exception remarquable : il utilisait la postcombustion en continu à partir de Mach 3, mais ses moteurs J58 uniques étaient si efficaces à cette vitesse que la postcombustion était en réalité le mode de propulsion principal, et non un complément. Aucun autre avion n'a réitéré cet exploit.

Pour tous les autres avions de chasse, la postcombustion reste ce qu'elle a toujours été : une explosion contrôlée que l'on déclenche en dernier recours. Gaspilleuse, bruyante, spectaculaire et – dans les moments décisifs – la différence entre la victoire et la défaite.

Sources : Rolls-Royce, General Electric Aviation, “ Moteurs à réaction : principes fondamentaux de la théorie, de la conception et du fonctionnement ” par Klaus Hünecke, Centre de recherche Glenn de la NASA