Composés chimiques pouvant être à l’état solide, liquide, ou gazeux, et qui produisent par une réaction chimique l’énergie nécessaire au fonctionnement des moteurs à combustion.
Un comburant apporte l’oxygène nécessaire à la réaction de combustion dans les moteurs qui ne font pas directement appel à l’oxygène de l’air, c’est-à-dire les moteurs-fusées. En revanche, tout moteur nécessite un carburant, qui constitue l’élément brûlé dans la réaction de combustion.
Carburants pour moteurs à explosion
Ce sont essentiellement des hydrocarbures dérivés du pétrole. On peut même dire que c’est le développement de l’industrie du pétrole, au milieu du xixe s., qui a entraîné la naissance et l’intense développement des moteurs à pistons.
Les essences pour moteurs à explosion appartiennent aux fractions les plus légères issues de la distillation. L’une des caractéristiques les plus importantes de ces carburants est leur volatilité. Comme il s’agit de mélanges, la vaporisation ne s’effectue pas à température fixe, mais sur une zone plus ou moins étendue ; on caractérise la volatilité par la courbe donnant la proportion d’essence vaporisée en fonction de la température. La chaleur de vaporisation, qui est la quantité de chaleur nécessaire pour faire passer 1 g d’essence de l’état liquide à l’état de vapeur, doit évidemment être assez faible pour favoriser l’obtention d’un bon mélange air-vapeur d’essence. Enfin, l’indice d’octane traduit la plus ou moins grande aptitude du carburant à la détonation. Cette détonation, apparue lorsque l’on a cherché à augmenter le rendement des moteurs à explosion en accroissant le taux de compression, est évidemment nuisible à la tenue mécanique des organes du moteur.
Carburéacteurs
Les turbomachines pour avions utilisent des hydrocarbures moins volatils et plus lourds que ceux qui alimentent les moteurs à pistons. En général, on les obtient directement par distillation du pétrole, sans opération de raffinage complémentaire. Ces carburants, appelés carburéacteurs, diffèrent selon qu’ils sont destinés à des applications civiles ou militaires. Dans tous les cas, cependant, une condition importante à remplir est la limitation des composés aromatiques, responsables de dépôts dans les chambres de combustion.
Le carburant le plus couramment employé pendant longtemps sur les avions militaires a été le J. P. 4, dont l’intervalle de distillation va de 47 à 250 °C. Mais, avec les avions supersoniques, le phénomène d’échauffement des structures dû au frottement de l’air à grande vitesse conduit à faire appel à un carburant ayant une tension de vapeur plus faible, que l’on puisse éventuellement utiliser pour refroidir certains éléments de l’avion. C’est ainsi qu’est apparu le J. P. 6, dont l’intervalle de distillation est compris entre 120 °C et 260 °C et qui présente également une meilleure stabilité thermique. Pour les avions de transport civils, le facteur essentiel dans le choix du carburant est la sécurité d’emploi. C’est pourquoi on préfère au J. P. 4 le kérosène, qui s’enflamme à des températures beaucoup plus élevées, ce qui diminue les risques d’incendie en cas d’accident. La prochaine mise en service des avions de transport supersoniques va poser de nouveaux problèmes : les difficultés dues à réchauffement aérodynamique seront d’autant plus grandes que la durée des phases de vol à vitesse supersonique sera elle-même plus grande ; or, celle-ci dépassera deux heures sur les parcours les moins importants. Il faut donc rechercher une volatilité faible, en même temps qu’une bonne stabilité thermique réduisant les risques de décomposition. En outre, compte tenu de la masse de carburant nécessaire, qui, pour Concorde, sur un parcours Paris - New York, représente près de la moitié du poids total au décollage, on recherche des carburants de densité élevée afin de limiter le volume des réservoirs. Le kérosène pourra encore satisfaire à ces clauses plus sévères jusqu’à une vitesse de mach 2,2, qui est justement celle du Concorde et du Tupolev 144. Au-delà, il faudra procéder à certaines modifications, notamment en réduisant la teneur en hydrocarbures non saturés et en éliminant les composés sulfurés ou azotés.
