Pourquoi les avions ont-ils besoin d'un démarrage pneumatique ?

Un moteur à pistons peut être entraîné par un moteur électrique et fonctionnera dès le premier cycle d'allumage. Une turbine à gaz ne le peut pas. Sa chambre de combustion ne fonctionne que lorsqu'un flux constant d'air comprimé la traverse, et cet air provient du compresseur, lui-même entraîné par la turbine, qui a besoin que la combustion soit en cours. Le cycle doit être entraîné depuis l'extérieur jusqu'à ce qu'il puisse s'auto-entretenir. Sur un gros turboréacteur, cela signifie faire tourner l'arbre haute pression jusqu'à environ 20 à 25 % de sa vitesse nominale avant d'introduire le carburant et l'allumage, puis continuer à l'assister jusqu'à ce que le moteur atteigne le ralenti. Faire tourner un compresseur de cette taille assez vite exige une grande quantité de puissance sur une courte période, plus que ce qu'un démarreur électrique conventionnel de poids raisonnable pourrait fournir sur des avions conçus dans la seconde moitié du vingtième siècle.

La réponse habituelle est un démarreur pneumatique, une petite turbine à air logée dans le boîtier d'accessoires du moteur. Elle nécessite de l'air comprimé à environ 3 bars, et l'avion dispose de trois façons de l'obtenir. La plus courante est le groupe auxiliaire de puissance (APU), une petite turbine à l'arrière qui fait aussi fonctionner la climatisation et l'électricité au sol. La deuxième est le prélèvement croisé : une fois qu'un moteur est en marche, l'air de son compresseur peut être dirigé par les conduits pneumatiques pour démarrer le suivant. La troisième est externe, l'unité de démarrage à air au sol, un compresseur monté sur une remorque qui se raccorde à une prise sous le ventre de l'avion. Les groupes au sol sont ce qui permet à un vol de partir quand l'APU est inopérant, et c'est pourquoi un avion avec un APU en panne peut décoller depuis un aéroport bien équipé, mais pas depuis un aéroport isolé.

Les petites turbines utilisent des démarreurs électriques depuis longtemps, et le Boeing 787 a étendu ce principe à un fuselage large. Ses moteurs n'ont aucun système de prélèvement d'air ; de gros moteurs-générateurs de démarrage sur chaque moteur agissent comme des moteurs pour faire tourner le cœur, puis passent en mode générateur une fois celui-ci lancé. Airbus a conservé le démarrage pneumatique sur l'A350, mais la tendance plus large vers des avions plus électriques devrait se poursuivre à mesure que l'électronique de puissance s'allège.

Les pilotes utilisent aussi ce terme pour désigner le rallumage d'un moteur qui s'est arrêté en vol. Dans ce cas, le flux d'air traversant le moteur maintient le cœur en rotation comme un moulin, et si l'avion se trouve dans l'enveloppe de rallumage en vitesse et en altitude, l'équipage réintroduit simplement le carburant et l'allumage ; en dessous de cette vitesse de moulinet, le démarreur est activé, alimenté par l'APU ou par prélèvement croisé depuis un moteur en marche.