| accueil>techniques>motorisation>carburant>4nitrométhane | |
  figure 4 | 4 Effet dopant du nitrométhane | |
Dans ce chapitre est analysé l'influence du nitrométhane sur les caractéristiques des gaz brûlés. Cette information sera utile pour connaître la fréquence d'accord d'un résonateur. La combustion du nitrométhane est réalisée selon la formule suivante 2 CH3NO2 + 3/2 O2 + 6 N2 Þ 2 CO2 + 3 H2O + 7 N2 + chaleur avec : CH3NO2 : nitrométhane O2 : dioxygène de l'air N2 : azote CO2 : gaz carbonique H2O : eau sous forme de vapeur La chaleur dégagée par la réaction ci-dessus est de 10 kJ/g de nitrométhane une fois que tous les gaz sont revenus à la température ambiante. La première constatation en observant cette formule est que le nitrométhane semble 2 fois moins énergétique qu'une masse identique de méthanol. Par contre, une mole de nitrométhane nécessite deux fois moins d'air et la masse molaire du nitrométhane est plus importante que celle du méthanol. Or ce qui compte pour un moteur thermique, c'est l'énergie dégagée d'un volume carburé composé d'air et du carburant vaporisé. Ceci est illustré par le tableau comparatif de la figure 4. Un mélange à base de méthanol est de 17 moles : 2 de méthanol, 3 d'oxygène et 12 d'azote, ce qui représente un volume de 381 L (= 17 x 22,4 L/mole). Ce volume dégage une énergie de 1.280 kJ (= 20 x 64), soit 3,4 kJ/L (= 1280 / 381). La masse de 2 moles de nitrométhane est de m = 2 x (MoleC + (3 x MoleH) + MoleN + (2 x MoleO)) = 2 x (12 + 3 + 14 + 32) = 122 g. Un mélange à base de nitrométhane est de 9,5 moles : 2 de nitrométhane, 1,5 de dioxygène et 6 d'azote, ce qui représente un volume de 213 L (= 9,5 x 22,4) Ce volume dégage une énergie de 1.220 kJ (= 10 x 122), soit 5,7 kJ/L (= 1220 / 213). Ainsi, pour un même volume de mélange carburé, celui avec du nitrométhane est donc 1,7 fois (= 5,7 / 3,4) plus énergétique que celui avec du méthanol. Pour un moteur tournant à la même vitesse, cette augmentation d'énergie va se traduire par une augmentation de couple et par conséquence une augmentation de puissance. Pour mémoire, la puissance = vitesse de rotation x couple. La figure 5 illustre cette augmentation de puissance obtenue pour différente proportion de nitrométhane dans un volume de mélange carburé en tenant compte d'un pourcentage d'huile de ricin qui a été fixé, pour l'exemple, à 12%. La formule qui a été utilisée pour établir cette figure est : E = (((1 - 0,12 - %nitro) x 1280 ) + (%nitro x 1220)) / (((1 - 0,12 - %nitro) x 381) + (%nitro x 213)) avec : E : énergie en kJ/L obtenue d'un mélange carburé %nitro : pourcentage de nitrométhane du mélange Exemple, l'énergie d'un mélange carburé à 20% (= 0,2) de nitrométhane est de : 3,7 kJ/L = (((1 - 0,12 - 0,2) x 1280) + (0,2 x 1220)) / (((1 - 0,12 - 0,2 ) x 381) + (0,2 x 213)) Ainsi, le gain en puissance obtenu avec un mélange à 20% de nitrométhane par rapport à celui sans nitrométhane (3,4 kJ/L), est environ de 9% = 0,09 = (3,7 - 3,4) / 3,4. | ||
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 | Les cas d'utilisation du nitrométhane | |
Malgré le coût élevé du mélange comme cela sera démontré ultérieurement, l'ajout de nitrométhane est utile dans les 3 cas suivants : Puissance/poids plus élevé Pour obtenir un rapport puissance/poids plus important lorsque le transport de poids sur l'aéronef est gourmand en énergie. Ainsi, le même poids demande plus d'énergie pour être transporté par un hélicoptère que par avion. L'autre cas est la recherche de performance ponctuelle comme ceci est le cas des avions de voltige en compétition pour réaliser plus facilement certaines figures "musclées". Pour les autres aéronefs, la solution consiste bien souvent à augmenter la cylindrée du moteur pour obtenir plus de puissance. Grâce aux progrès réalisés par les motoristes, le poids et le coût du moteur augmentent faiblement par rapport au gain de puissance. Explosion plus rapide La température du front de flamme d'un mélange carburé avec du nitrométhane, est plus élevée. Elle est de l'ordre de 2.500 °K, tandis que pour un mélange avec le méthanol, cette température est environ de 2.100 °K. L'usage du nitrométhane devient intéressant lorsque le moteur tourne à des vitesses élevées afin que la combustion de tout le mélange ait lieu plus rapidement avant la phase d'échappement. Il est à noter que pour tout type de mélange, la température de front de flamme augmente avec un mélange légèrement riche puis baisse ensuite. Tandis que cette température baisse avec un mélange qui s'appauvrit. Ceci est une autre raison pour tourner avec une carburation légèrement riche. Carburant / quantité d'air plus facile à obtenir. Les proportions de carburant par rapport à la quantité d'air sont plus facile à obtenir avec du nitrométhane. Ceci est intéressant pour les moteurs de faibles cylindrées où la moindre goutte de carburant fait passer le mélange de pauvre à trop riche. Sur ce sujet, l'article intitulé " le carburant en modélisme" de D. Meier adapté par Peng dans MRA n° 657 de septembre 1994, pourra être relu avec intérêt. | ||
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bientôt sur les pistes pour de bons vols ...
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