Les moteurs à réaction ne sont efficaces qu'à haute altitude et à grande vitesse (25 000 pieds et plus et plus de 300 nœuds de vitesse vraie). Le coût de fabrication et d'exploitation d'un avion capable de voler là-bas est très élevé, et la plupart des vols d'aviation générale n'ont pas besoin de telles performances (ou dépenses), donc les avions à hélices.

Les avions à hélices à moteur alternatif sont relativement efficaces à basse altitude et à basse vitesse, ils sont plus économiques pour les types moyens de vols d'aviation générale. Ils sont également beaucoup moins chers à construire et à exploiter qu’un avion à turbine.

Les turbopropulseurs comblent l’écart d’efficacité entre les moteurs à réaction à pistons et les propulseurs purs, étant plus efficaces à moyenne altitude et à vitesse moyenne. Encore plus de dépenses et de performances que la plupart des vols d'aviation générale n'en ont besoin.

Tout est lié à la mission.

Les moteurs à hélice - et j'inclus les turbopropulseurs - sont beaucoup plus efficaces à basse vitesse et à basse altitude. Exemple: l'avion cargo C-130 Hercules. Il peut entrer et sortir de champs beaucoup plus courts qu'un turboréacteur ou un turboréacteur à double flux, tout en transportant une charge importante, car il a ces énormes hélices qui griffent l'air. Les jets, comme indiqué précédemment, ont l'avantage élevé et rapide. Mais ce n'est pas la mission de l'Hercule.

Comme mentionné, ils sont efficaces à des altitudes plus basses (et servent assez bien la mission GA) mais à bien des égards, cela se résume simplement à un coût. Il existe des entreprises qui conçoivent et travaillent sur des jets plus petits comme Cirrus avec le SF50. Ensuite, il y a quelques jets comme le Cessna Citation Mustang qui sont certifiés pour un seul pilote et peuvent être pilotés avec des qualifications appropriées sur une PPL. Mais il n'en reste pas moins que ce n'est pas bon marché ni facile de commercialiser un nouvel avion. Cirrus a fait voler son jet pour la première fois en 2008 et il n'est toujours pas officiellement commercialisé. Cela les place à près de 8 ans entre le prototype et le déploiement et je suis sûr que les premières lignes de celui-ci ont été dessinées bien avant 2008.

D'un autre côté, des sociétés comme Piper et Cessna a des conceptions approuvées qui sont encore rapides et faciles à entretenir, même selon les normes actuelles. Très souvent le problème "Si ce n'est pas cassé, ne le réparez pas". Ce n'est pas un mystère que les ventes de GA sont en baisse et que certaines entreprises pourraient faire mieux.

Il y a un petit problème de sécurité. Les avions à hélices sont agréables et faciles à piloter avec une réponse rapide de l'accélérateur et des vitesses plus basses, ils font d'excellents entraîneurs. Certains diront peut-être que les jets sont trop d'avion à gérer pour un nouveau pilote.

Pour ce que ça vaut, il existe des singles à piston très rapides. Le Glasair revendique une croisière de 252 Ktas (bien que ce soit expérimental) et la production complète du Mooney Acclaim Type S arrive à 242 Kt lorsque ces deux avions approchent des vitesses de turbo hélice du moteur à piston tandis qu'une conception ancienne peut encore offrir des performances (et des vitesses élevées).

Il existe également des croisements avec les moteurs à pistons automobiles. Au cours de l'histoire, quelques moteurs automobiles ont été certifiés pour les avions. Il était une fois Ford avait des moteurs qui se retrouvaient dans les avions. Mooney a tenté d'utiliser des moteurs de voiture au moins deux fois, en commençant par le moteur Crosley trouvé dans les premiers Mites et en culminant avec l'épopée (si vous êtes un fan de Porsche comme moi) PFM3200 qui présentait le Moteur Porsche 3.2 de la Carrera de la fin des années 80. Alors que le PFM3200 était criblé de problèmes et que Porsche a finalement abandonné la certification FAA pour le moteur, c'était une démonstration intéressante de l'ingénierie. Les pièces du 3.2 étaient sans doute plus faciles à acheter et il y avait beaucoup de gens qui savaient comment les travailler. Actuellement, Diamond propose un diesel DA42 fonctionnant avec des moteurs de voiture modifiés. Encore une fois en utilisant un moteur qui a fait ses preuves sur la route. Ainsi, les coûts ne sont pas seulement dus au fait que les moteurs sont moins chers à fabriquer, mais ils sont fabriqués en quantités beaucoup plus élevées et permettent de compenser certains des coûts d'ingénierie avec ce volume.

Les groupes motopropulseurs à hélice à piston sont:

• Moins chers. Parce que le moteur est une conception éprouvée et bien comprise, ils sont moins chers à concevoir , à faire et à entretenir, ce qui réduit les dépenses du pilote. Vous pouvez acheter un Piper Cherokee plus ancien pour environ \ $ 40k bien équipé avec de nombreuses heures avant sa prochaine révision. Le turbopropulseur Piper le moins cher que je puisse trouver en effectuant une recherche rapide est un Cheyenne bimoteur pour 275 000 $, et il a probablement besoin de travail car ils se rapprochent en moyenne de 400 000 $. Les autres cellules à turbopropulseur approchent les 2 millions de dollars par habitant.

• Plus petit. Un moteur à quatre cylindres à piston atmosphérique refroidi par air n'est pas beaucoup plus gros que le V-twin sur une moto. Plus petit a tendance à être plus léger, et cela permet également plus d'espace dans la cabine dans un fuselage du même volume total, et moins de variance du centre de gravité avec le poids de la cabine (ce qui est un gros problème dans les petits avions).

• Plus simple. Il n'y a pas autant de problèmes avec un avion à moteur à piston refroidi par air à pas fixe. Ceci réduit à nouveau les coûts de maintenance mais augmente également la sécurité en allongeant le «temps moyen entre les pannes» qui exigerait des procédures d'urgence. Les accessoires à vitesse constante sont un peu plus complexes mécaniquement mais pas trop mal. Les turbopropulseurs un peu plus complexes encore.

• Plus performants à basse altitude. La plupart des turbosoufflantes sont conçus pour fonctionner au-dessus de 10 000 pieds, tandis que la plupart sont entraînés par hélice les embarcations sont conçues pour voler à 8 000 ou moins car leur cabine n'est pas sous pression. À des altitudes plus basses où l'air est plus épais, les moteurs à pistons fonctionnent plus efficacement et plus frais que les turbosoufflantes et bien mieux que les jets purs.

Les jets ultra-légers étaient à la mode il y a dix ans et n'ont jamais décollé: ils étaient trop peu économes en carburant. Les hélices font un bien meilleur travail pour convertir l'énergie chimique du carburant en poussée qui propulse l'avion vers l'avant, que les jets.

La poussée aérodynamique peut s'écrire $ T = \ dot {m} \ cdot \ Delta V $ , avec $ \ dot {m} $ le flux massique d'air en kg / s et $ \ Delta V $ l'augmentation de la vitesse de la masse d'air propulsé en m / s. Pour obtenir le meilleur rendement propulsif, accélérez la plus grande quantité d'air au plus petit $ \ Delta V $. Les hélices ont une surface de disque efficace beaucoup plus élevée que les moteurs à réaction purs et fournissent beaucoup plus de poussée par puissance de moteur installée que les jets purs.

Le turboréacteur à double flux est beaucoup plus économe en carburant qu'un pur jet car le grand bypass le ventilateur fonctionne un peu comme une hélice. Cependant, le turboréacteur est toujours moins efficace qu'un turbopropulseur, simplement en raison du plus grand rayon des pales.

La question du moteur à pistons par rapport au moteur à turbine pour l'aviation générale est totalement distincte. Les moteurs à pistons sont plus lourds mais ont une meilleure économie de carburant. En termes de poids, ils évoluent très mal, alors que c'est là que les turbines prennent tout leur sens: rien ne vaut une grande turbine en rapport puissance / poids. Les turbines plus petites ne sont pas très efficaces en raison des rapports de pression inférieurs des espaces entre les pales et les enveloppes.

C'est très simple: les avions à hélice sont fabriqués parce que la plupart des aéroports du monde ont des pistes trop courtes pour les jets.