Des moteurs Porsche dans des avions – Une longue tradition aéronautique

Des moteurs Porsche dans des avions – Une longue tradition aéronautique

La marque Porsche est principalement connue pour ses voitures mais beaucoup moins pour ses moteurs d’avion. Durant des décennies, Porsche a démontré son fort niveau de développement autant sur terre que dans les air. Tout a commencé en 1908 avec Ferdinand Porsche, bien avant qu’il imagine les premières voitures Porsche…

Origine de Porsche en aéronautique
Quand on évoque Porsche en aviation, on pense aussitôt au fameux moteur Porsche PFM 3200, dérivé du moteur 3.2 l de la Porsche 911 Carrera. Mais ce moteur n’était pas le premier de la firme de Stuttgart à équiper un avion.

L’histoire de Porsche en aéronautique a débuté en 1908. En tant que directeur technique de la société autrichienne Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) basée à Wiener Neustadt, Ferdinand Porsche a pris en charge la construction d’un moteur à quatre cylindres, destiné à équiper un dirigeable militaire pour le major von Parseval. Lors de son vol inaugural le 26 Novembre 1909, le tout nouveau moteur 4 cylindres a propulsé via des hélices pour la première fois le dirigeable, dans lequel a pris place Ferdinand Porsche, survolant la ville de Wiener Neustadt. Ferdinand Porsche était alors convaincu de la pertinence de sa construction.

Ses premiers moteurs d’avions
Un an plus tard, Ferdinand Porsche devient pilote de course sur la route. Avec la voiture de course que l’on surnomme « la voiture du Prince Heinrich », il gagne la course de 2 000 kilomètres. Le moteur de cette voiture, construit bien évidemment par Ferdinand Porsche, est un 4 cylindres de 80 ch, permettant de dépasser les 160 km/h.

Porsche voit rapidement le potentiel du moteur pour une troisième dimension : l’aviation. Il a ensuite développé une version du moteur quatre cylindres pour le nouvel avion du pionnier autrichien de l’aviation Ignaz « Igo » Etrich : le Taube (la colombe en allemand).

Durant les années suivantes, Austro-Daimler a construit sous la direction de Ferdinand Porsche nombreux d’autres moteurs d’avions: des moteurs quatre, six ou douze cylindres développant au maximum 400 ch.

Ces moteurs ont été utilisés par exemple dans l’avion de course Renntaube d’Etrich, dans des hydravions ou dans l’avion de reconnaissance (biplan) Lohner-Pfeilflieger.

Les premiers moteurs conçus par le Bureau d’étude Porsche
En 1935, quatre ans après la création de son propre bureau d’étude, situé au cœur de Stuttgart, Ferdinand Porsche se relance dans l’aviation. Il conçoit d’abord le moteur d’avion Type 55 développant 1000 ch.

A la demande du DVL (DVL Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt – Laboratoire d’essais allemand pour l’aviation), il développe par la suite en parallèle deux autres moteurs beaucoup plus gros : le Type 70 de 17,7 l avec 16 cylindres en V et le Type 72 de 19,7 l avec 32 ​​cylindres. Ils étaient refroidis par eau.

En 1937, un projet a été remporté, mêlant étroitement le monde de l’automobile à celui de la construction aéronautique : celui de la conception de la voiture de course Mercedes-Benz T 80 destinée à battre des records de vitesse. Le moteur choisi pour la propulser à très hautes vitesses est celui du équipant des bombardiers allemands de l’époque : le moteur Daimler-Benz DB 603 RS. Avec 44,5 litres de cylindrée, le moteur développe une puissance gigantesque de 3500 ch. L’objectif de cette voiture de record était de dépasser les 600 km/h sur une portion d’autoroute entre Dessau et Halle en Saxe (Allemagne).

En 1939, la voiture est testée pour la première fois sur un banc à rouleaux. Avec le début de la Seconde Guerre Mondiale quelques mois plus tard, le projet a dû être abandonné, empêchant l’établissement d’un nouveau record.

Avant la Seconde Guerre Mondiale, Ferdinand Porsche a beaucoup travaillé sur la KDF commandé par Hitler, qui deviendra la Volkswagen Coccinelle. Quelques années plus tard, en 1943, un moteur Flat 4 de Volkswagen développant 33 ch a été monté sur un petit avion dans le fuselage, derrière le cockpit afin de faire des tests. Cet avion avait la particularité de ne pas avoir de queue et l’hélice tout comme le moteur étaient placés à l’arrière. L’avion pouvait atteindre une vitesse maximale de 140 km/h. Le moteur était commandé par un démarreur électrique permettant de couper et de rallumer le moteur en plein vol.

Un moteur Boxer de Porsche 356 dans les airs : Le Type 678
En 1955, alors que le fils de Ferdinand Porsche – Ferry Porsche – dirige dorénavant la société, la législation allemande autorise de nouveau les vols des avions à moteur, alors que les planeurs étaient déjà autorisés à voler, suite aux restrictions d’après guerre. Porsche voit tout de suite le potentiel dans le domaine de l’aviation sportive. Un moteur approprié comme base pour de nouveaux développements existe déjà à Zuffenhausen : celui de la Porsche 356 qui se vend très bien. Il s’agit d’un moteur boxer à quatre cylindres puissant et efficient.

La première présentation d’un moteur Type 678 a eu lieu au salon automobile de Francfort (IAA) en septembre 1957, sur le stand Porsche. Il s’agissait du Type 678/3.

Au salon industriel allemand à l’aéroport de Hanovre-Langenhgen en 1959, Porsche a présenté le moteur d’avion allemand d’après-guerre : le Type 678/4 qui développait 75 ch doté d’un carter sec.

D’autres moteurs Type 678 ont vu le jour, développant entre 50 à 75 ch. Tous avaient une cylindrée de 1.6 l (1582 cm3). Le système électrique était en 12V, avec 2 bougies par cylindre. Le carburant utilisé était à la norme aviation en RON 80.

Porsche a installé ces moteurs à partir de 1959 dans le Rheinflug RW-3 (moteur Type 678/4), le premier petit avion allemand fabriqué en série après la Seconde Guerre mondiale et dans l’Elster, avion construit par l’ingénieur Alfons Pützer pour le compte de la Bundeswehr (armée allemande) nouvellement formée. Dans ce dernier, le moteur était le Type 678/1 développant 65 ch. Des deux avions étaient à 2 places avec un seul moteur.

Un exemplaire de l’Eslter datant de 1963 a été restauré en 2010 en collaboration avec le Porsche Museum et représente la marque lors de meetings aérien.

En 1962, après3 années de longs tests sur banc et en vol, la famille de moteurs d’avion Type 678 est passée à 4 moteurs, tous refroidis par air, soit via un refroidissement par l’hélice soit via un refroidissement backwash. Ces 2 moteurs ont tous été testés afin d’être homologués à l’international et leurs certifications ont été faites après 600 heures de vol.

Ces moteurs Porsche avaient de bonnes tolérances aux inclinaisons, démarraient bien dans toutes les conditions climatiques, toléraient les hautes températures, se montaient facilement sur différents avions avec différents types de refroidissement, avaient des dimensions compactes et enfin s’entretenaient facilement.

Moteur Type 678/1
Sa puissance au démarrage était de 65 ch à 4500 tr/min. Il consommait alors environ 21 l de carburant par heure. Une fois en vol, la puissance passait à 55 ch et consommait 17 litres à l’heure. Son refroidissement se faisait par l’air généré par l’hélice. Sans huile, il pesait environ 106 kg. Son prix était de 4940 DM.

Moteur Type 678/3
Sa puissance au démarrage était de 52 ch à 3200 tr/min. Il consommait alors environ 16,5 l de carburant par heure. En vol, sa puissance passait à 50 ch à 3150 tr/min et consommait 15,5 litres à l’heure. Son refroidissement se faisait aussi par l’air généré par l’hélice. Sans huile, il pesait environ 85 kg. Son prix était de 4115 DM.

Moteur Type 678/3A
Ce moteur a les mêmes caractéristiques que le Type 678/3. Il possédait en supplément un alternateur 12V et un démarreur électrique. Son prix était de 4345 DM, soit 230 DM de plus.

Moteur Type 678/4
Il s’agit du moteur le plus puissant avec 75 ch à 4600 tr/min. Sa consommation était de 24 l par heure. Une autre version moins puissante développait 70 ch à 4500 tr/min et consommait 22 l par heure. Dans cette version, le refroidissement se faisait par une ventilateur relié à la courroie. Deux carburateurs étaient aussi utilisés. Le démarrage du moteur se fait électriquement. Le poids du moteur était de 112 kg. Son prix était de 5860 DM. Il a été commercialisé en 1959.

Des moteurs pour hélicoptère
Le premier projet de Ferdinand Porsche avec un hélicoptère date de 1918. Alors directeur technique chez Austro-Daimler en Autriche, il a construit un hélicoptère pour l’usine aéronautique autrichienne Österreichische Flugzeugfabrik. L’hélicoptère n’a jamais volé mais il a servi pour réaliser des essais préliminaires.

L’idée de Ferdinand Porsche était que l’hélicoptère puisse être motorisé par un puissant moteur léger, sinon les performances seraient décevantes. Cette idée en tête, il a conçu un moteur électrique développant 300 ch, ne pesant que 250 kg, très étonnant et innovant pour cette époque 100 années en arrière.

Entre 1956 et 1961, le moteur Type 702 (une évolution du Type 678/3) a été développé par Porsche pour la marque américaine Gyrodyne qui avait développé un petit hélicoptère monoplace. L’hélicoptère a été présenté pour la première fois au salon aéronautique de Paris en 1961. Rapidement, il a gagné un prix dans sa catégorie. Le moteur a ensuite été commercialisé et produit en série.

Le moteur de la Porsche 911 prend son envol
Des moteurs de Porsche 911 SC dans des dirigeables
A partir de 1976, la société britannique Airship Developments développe le ballon dirigeable Skyship 500, long de 52 m, rempli d’helium, pouvant emporter 14 passagers. Son rôle est de faire de la publicité et de servir aux garde-côtes. Son vol inaugural a eu lieu le 28 septembre 1981. Il est entraîné par la puissance de la Porsche 911 SC – via deux moteurs Porsche Type 930 de 3.0 l de 205 ch de série (1 pour chaque hélice latérale) avec une modification du système d’injection du carburant Bosch K-Jetronic afin de pouvoir bien fonctionner à de hautes altitudes ( jusqu’à 33 000 pieds). La vitesse maximale du Skyship 500 était de 112 km/h. Le Skyship 500 a une charge utile de 2,5 t et une autonomie de 24 heures.

A une hauteur de seulement 160 m, le dirigeable est inaudible depuis le sol à une vitesse de croisière de 77 km/h. Les moteurs Porsche délivrent un bruit de 60 DB.

Plusieurs dirigeables seront construits avec ces moteurs Porsche développant 205 ch et 250 ch.

Moteur Porsche PFM 3200
On retrouve aussi un autre moteur Porsche dans les avions privés avec lesquels des pilotes privés et des pilotes amateurs ont pu tester ce nouveau moteur compact, puissant et sportif, issu de la Porsche 911 Carrera 3.2: le PFM 3200 (Porsche FlugMotor de 3.2 l). Sa fiabilité et son refroidissement à air prédestinent le moteur Boxer de la 911 comme un bon moteur pour voler. Il apporte également des performances élevées avec une relative faible consommation d’essence normale. La production en série d’un moteur d’avion spécifique est évident.

Le directeur général de Porsche de l’époque, Peter Schutz, est passionné d’aviation et veut que Porsche devienne un constructeur international de moteurs d’avions.

Au début des années 1980, les esprits créatifs du Centre R&D Weissach ont commencé à travaillé sur ce projet. Afin de pouvoir être certifié, quelques modifications ont dû être apportés au moteur Flat 6 de 3164 cm3 de cylindrée : double allumage (2 bougies par cylindre et 2 bobines) couplé à 2 alternateurs, optimisation du refroidissement, pistons, entrainement de l’arbre à came passant d’une chaîne à un système d’engrenages. Le moteur est couplé avec le système d’alimentation Bosch K-jetronic de la Porsche 911 SC. La puissance d’origine du moteur Porsche de 231 ch a été diminuée à 217 ch. Ce moteur consomme 40 litres de carburant à l’heure à charge maximale. Pour refroidir le moteur, une tubulure d’arrivée d’air spéciale a été spécialement conçue.

Porsche a dû développer un réducteur pour obtenir le bon ratio régime maximal moteur de 5300 tr/min par rapport au un régime maximal d’hélice de 2350 tr/min pour obtenir la bonne vitesse maximale de l’hélice. Afin d’être efficace, l’hélice ne doit pas tourner au-dessus de ce régime. Ce réducteur Porsche rehausse l’axe de l’hélice d’environ 20 cm par rapport à l’axe du vilebrequin pour éviter que l’hélice touche le sol et face ainsi des dégâts à l’avion.

Le 8 août 1982, un avion Cessna 182 Skylane motorisé par le Porsche PFM 3200 a décollé de l’aérodrome de Mindelheim-Mattsies au sud de Ulm en Allemagne. Il s’agissait du premier vol d’un avion propulsé par ce nouveau moteur Porsche.

2 avions prototypes basés sur le modèle Cessna Skylane ont été utilisés par Porsche pour faire tous les tests durant des centaines d’heures de vol et passer la certification de vol. : les Cessna immatriculés D-EGMT et D-EIMP. Le premier a été soigneusement bichonné et est actuellement basé en France appartenant à un passionné de Porsche. Le second a d’abord vu son moteur Porsche remplacé par un moteur Lycoming puis s’est crashé quelques années plus tard. Le Cessna D-EGMT était peint en couleur bordeaux (couleur officielle de Porsche à l’époque) et avait des inscriptions Porsche peintes en blanc sur les capots du moteur. Le second, DE-EIMP, était peint en rouge. Le pilote en chef était Heine Neumann, qui a réalisé la majorité des essais en vol.

De nombreux essais en vol ont été menés en 1983. L’avion prototype D-EGMT a même été équipé temporairement d’un moteur PFM 3200 turbocompressé développant 260 ch (191 kW), pouvant atteindre une altitude maximale de 24 000 pieds, mieux qu’avec le moteur standard. Sa vitesse maximale était alors d’environ 350 km/h. Ce moteur est d’ailleurs parfois visible au Porsche Museum reconnaissable à  son carter de turbine peint en bordeaux, à son échangeur noir et à son turbo situé en dessous du moteur.

La société a consacré environ 5 ans et plusieurs dizaines de millions de Deutsche Marks afin de développer le moteur de la 911 pour l’aviation.

Le 28 septembre 1983, Porsche a convié la presse à une conférence de presse afin de présenter officiellement son nouveau moteur PFM 3200.

Il fut certifié en Allemagne en 1984 puis aux États-Unis en 1985.

Après un tour du monde d’environ six mois, débuté en 1985, avec 300 décollages et atterrissages et 600 heures de vol,  Michael Schultz et Hans Kampik ont atteint le petit aérodrome à Donaueschingen le 16 Janvier 1986. Avec leur avion Mooney 231 (immatriculé D-EAFE) embarquant 700l de carburant, le voyage de fut pas de tout repos : tempêtes de glace en Alaska, tempêtes tropicales en Guinée, ne pas se faire passer pour des transporteurs de stupéfiants en Équateur, espace aérien très dangereux au-dessus de l’Angola avec des militaires très nerveux, … L’étape la plus longue, entre les Iles Marshall et Honolulu, a duré 17 heures au-dessus de l’océan.

Au moment d’atterrir, une tempête de neige faisait rage au-dessus de la piste. Mais le petit moteur fournit la dernière étape de leur tournée mondiale – un triomphe pour l’homme et la machine. Le moteur 3,2 litres Porsche PFM 3200 a consommé 23 000 litres d’essence Super et 30 litres d’huile. Ils ont bravé la chaleur et le froid et ont couvert un total de 100 000 kilomètres avec ce moteur Porsche. Cet avion existe toujours et vole régulièrement en Allemagne. Il est aux couleurs du sponsor de l’époque, l’équipe Porsche Rothmans.

En 1986, un nouvelle société a été créée pour commercialiser ce moteur : « Porsche Aviation Products Inc. » Elle était basée à Washington dans l’Illinois.

L’avion prototype D-EGMT équipé de ce moteur a été présenté au salon du Bourget 1987, à côté de Paris. À partir de 1987, ce moteur six cylindres était produit à Zuffenhausen.

Encore aujourd’hui, le moteur PFM 3200 n’a rien à envier aux autres moteurs fabriqués en série. Dans un Cessna 182, le moteur ne consomme que 13 litres d’essence aux 100 kilomètres en mode croisière. Le moteur insonorisé est beaucoup plus silencieux que les autres modèles. Il était rapidement surnommé « Flüstermotor » (le Moteur à voix basse). Cependant, son principal atout est sa facilité d’utilisation: il est livré qu’avec un seul levier de commande permettant de régler simultanément le mélange air-carburant, le pas de l’hélice et les gaz, le tout gérer par un ordinateur développé par Porsche. Les autres avions possèdent toujours plusieurs leviers de réglages. Enfin, sa maintenance est assez simple.

Malgré sa supériorité technique, ce moteur d’avion ne rencontre pas un grand succès. Le PFM 3200 est arrivé tout simplement au mauvais moment sur le marché. Les prévisions antérieures ont été mauvaises pour la vente des petits avions à la fin des années 1980 à travers le monde. Les prix du carburant relativement faibles, en particulier aux États-Unis, rendaient ce type de moteur moderne et efficient peu attractif.

De plus, Porsche arrivait sur un marché contrôlé par des constructeurs de moteurs américains comme Continental ou Lycoming qui ne se sont pas laissés faire et qui rencontraient des problèmes juridiques que Porsche connaître aussi plus tard.

En 1988, Porsche a passé un accord avec le constructeur d’avions Mooney à qui il va vendre 41 exemplaires du moteur Porsche PFM 3200, permettant à Mooney de vendre 41 avions avec ce moteur Porsche. Les avions Mooney sont des avions haut de gamme, très bien conçus et fabriqués, étant aussi rapides. L’image haut de gamme de Porsche était ainsi bien représenté dans ce partenariat.

Porsche a également vendu d’autres moteurs à des clients particuliers souhaitant équiper leurs avions d’autres constructeurs. En tout, Porsche a produit 80 moteurs PFM 3200 (hors versions prototypes).

En 1991, Porsche arrêtait officiellement ce programme aviation et a tout fait pour faire disparaître les avions et même les pièces de rechange. Porsche proposait à tous les propriétaires de moteurs Porsche d’acheter leurs avions pour éviter de fournir un service après-vente coûteux, non rentable et contraignant suite à la réglementation en vigueur. Environ la moitié des propriétaires ont refusé cette proposition, souhaitant garder leur avion.

Aujourd’hui, il ne reste plus beaucoup d’avions avions à moteur Porsche volant à travers le monde que cela soit des Mooney, des Cessna, Mooney, des Ruschmeyer, des Socata, des Siat, des Robin ou des Extra. Moins de 22 avions sont encore existants.

Pour les quelques propriétaires fiers du PFM 3200, il s’agit de l’un des moteurs phares de l’aviation de tourisme. Ce moteur Porsche jouit encore d’un statut culte parmi les pilotes amateurs, ses performances et sa fiabilité sont reconnus, notamment via le tour du monde de Michael Schultz et de Hans Kampik. Et malgré toutes les pertes économiques, ce moteur a servi pour l’évolution des moteurs Porsche pour voitures.

Vous pouvez découvrir le moteur PFM 3200 au Porsche Museum ou le Type 678 où ils sont parfois exposés. Il existe également un meeting annuel (fly and drive in) regroupant tous les propriétaires d’avions motorisés par Porsche, ouvert aussi aux anciennes Porsche. Cela a généralement lieu en juin, sur le petit aérodrome de Heubach à 70 km à l’est de Stuttgart. Cela permet de voir voler ces avions extraordinaires et surtout entendre le bruit de ce Flat 6 modifié pour voler.

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