Le Gnome et Rhône 14K Mistral Major est un moteur aéronautique à pistons refroidi par air, à 14 cylindres en double étoile, conçu et produit par le motoriste français Gnome et Rhône. Grand succès de son constructeur au milieu des années 1930, il fut supplanté peu avant la Seconde Guerre mondiale par son évolution le Gnome et Rhône 14N. D'un design très abouti, ce moteur a été produit sous licence à des milliers d'exemplaires dans toute l'Europe et au Japon, et a été utilisé dans un très grand nombre d'avions.
Conception initiale Au sortir de la Grande Guerre, Gnome-Rhône qui avait tout misé sur les moteurs rotatifs, se retrouvait sans projet de développement alors que ce type de moteur se révélait une impasse irrémédiable. Les difficultés qui s'ensuivirent allaient provoquer l'éviction des fondateurs au profit d'un pool financier dirigé par le banquier Lazare Weiller.
Son fils Paul-Louis Weiller, ingénieur des Arts et Métiers, héros de l'aviation en 1914-1918, fut nommé administrateur délégué et devint rapidement l'artisan d'un redressement spectaculaire. Un de ses premiers actes fut d'acquérir la licence du moteur Bristol Jupiter. Ce moteur à neuf cylindres en étoile, refroidi par air, était alors au début de son développement, et il fut "francisé" (utilisation de visserie et boulonnerie métrique, accessoires nationaux, etc.) et peu à peu amélioré, tout en étant largement vendu ou licencié par le motoriste français dans les pays d'Europe, Bristol s'en étant réservé la commercialisation sur la seule zone du Commonwealth. Toutefois, le Jupiter et son petit frère le Titan (Jupiter à course réduite) souffraient d'une architecture des culasses extrêmement problématique, et subissaient de graves pannes chroniques liées à la surchauffe et au grillage des soupapesJacques Mousseau, « Le siècle de Paul-Louis Weiller », Stock 1999.. C'est sur une panne de son unique moteur Jupiter que s'écrasa au sol la berline SPAD 56 qui transportait Maurice Bokanowski, ministre du Commerce et de l'Industrie, des P.T.T. et de l'Aéronautique, en Louis Bonte L'histoire des essais en vol 1918-1940 Docavia , Editions Larivière. L'accident eut un retentissement considérable.
Mais au salon de 1930, Gnome-Rhône présenta un nouveau modèle, le "Titan-K", développé à partir du Titan (Jupiter à course réduite), mais avec une architecture haute entièrement revue : deux soupapes en V commandées par culbuteurs sur chacune des culasses d'un dessin totalement nouveau, en alliage léger, très ailetées et vissées sur les cylindres. Gnôme-Rhône annonçait des performances nettement supérieures au modèle d'origine, tant en puissance et consommation, qu'en endurance. La lettre K indiquait que le moteur avait été étudié et produit dans l'usine parisienne du boulevard KellermanRevue Gnome-Rhône, n° 18/19, octobre-décembre 1930..
En , Gnome-Rhône signalait la généralisation du cylindre K sur tous les moteurs de sa gamme, ce qui l'affranchissait de fait des licences Bristol. Très rapidement les modèles allaient se limiter aux moteurs homologués en 1932, les 5K "Titan", 7K "Titan Major" et 9K "Mistral". Ces moteurs étaient tous construits à partir du même cylindre monté en nombre variable (5, 7 ou 9) sur les cartersRevue Gnome-Rhône, n° 22, juin 1931..
La même année, le motoriste présentait le 14K "Mistral Major", version à double étoile du 7K. Homologué en à 660 ch, le moteur allait rapidement monter en puissance et se voir présenter en version suralimentée et équipée de réducteur. La mise en service des premiers modèles dans l'Armée de l'air amena de nombreuses modifications (nitruration des cylindres, notamment) et renforcements visant à améliorer la tenue en puissance et l'endurance.
En 1935, les versions du 14 K produites étaient les suivantes :
14Kdrs / 14Kgrs : compresseur tournant à la vitesse du moteur, pression nominale d’admission , en surcharge - puissance nominale au décollage, rétablis à , en surcharge au décollage, à . Compression 5,50 à 1, réducteur à pignons coniques type Farman de rapport 2/3. Les deux modèles ne diffèrent que par leur sens de rotation.
14Kirs / 14Kjrs : comme les précédents, mais pression d’admission nominale portée à , en surcharge - puissance nominale au décollage, rétablis à , en surcharge au décollage, à .
14Kdrs1 / 14Kgrs1 : compresseur tournant à la vitesse du moteur avec pression maximale d’admission de , en surcharge - puissance nominale au décollage, rétablis à , en surcharge au décollage. Autres caractéristiques comme les précédents.
14Kirs1 / 14Kjrs1 : compresseur de rapport 6,40, pression d’admission portée à nominaux, en surcharge - puissance nominale au décollage, rétablis à , en surcharge au décollage, à .
Une version « spéciale chasseurs » fut développée, le 14Kes. Ce moteur en prise directe avait son taux de compression porté à 6,1 à 1 ; il donnait au décollage ( en surcharge), et à .
Description vignette|240px|Carters des Gnome-Rhône 14K / 14N D'une cylindrée de , le 14 K est construit autour d’un carter central d'une seule pièce, obtenu par usinage intégral d’un bloc de duralumin forgé, et d’une résistance réputée supérieure à celle d’un carter acier en deux ou trois éléments. Ce carter central est fermé à l’avant par le carter de distribution, à l’arrière par celui du compresseur, qui tous les deux intègrent un voile portant les roulements principaux du vilebrequin, ainsi que d’autres entraînements (plateau à cames à l’avant, pignonnerie du compresseur à l’arrière). Les accessoires (magnétos, pompes à huile et à essence, génératrice, pompe à vide) et prises de mouvements sont rassemblés sur un couvercle arrière.
Le vilebrequin en acier au nickel-chrome est en trois parties assemblées par quatre boulons de serrage, selon une technique éprouvée par Bristol. Il tourne sur trois roulements, un à billes, deux à rouleaux, sans palier central. L’emploi d’un vilebrequin assemblé permet l’usage de deux bielles maitresses monobloc pourvues de paliers lisses, portant chacune six biellettes.
Les cylindres sont composés d’un fût acier, pourvu d’ailettes usinées dans la masse. Les culasses, en alliage léger coulé en coquille, sont vissées à chaud sur les fûts, avec une frette acier à portée conique assurant le serrage et supportant les contraintes radiales. Le tout est fixé sur le carter principal au moyen de huit goujons et écrous. L'ensemble de l'ailettage présente une surface de par litre de cylindrée, une valeur normale au début des années 1930 pour un moteur refroidi par air.
Les culasses reçoivent une soupape d’admission et une d’échappement, cette dernière remplie de sodium pour le refroidissement. On y trouve également les équipements classiques pour les moteurs français des années 1930 : double allumage et clapets de démarrage.
La distribution du 14K est particulière, en ce sens qu’il n’existe qu’un double plateau de cames à l’avant, d’où partent de tiges de culbuteurs agencées en « V » et donnant au moteur un aspect tout à fait caractéristique. Ce procédé permet entre autres d’utiliser les mêmes cylindres pour les deux étoiles, ce qui n’est pas le cas des moteurs concurrents où les cylindres arrière ont leurs culbuteurs inversés par rapport aux cylindres avant. En contrepartie, il impose un angle assez fermé entre les soupapes.
Les axes des culbuteurs ne sont pas solidaires de leur logement, mais sont maintenus via de longues tiges boulonnées à la base des culasses. Ce système complexe, que l'on trouve aussi chez d'autres motoristes, notamment Armstrong-Siddeley, est destiné à garantir les jeux aux soupapes indépendamment de la dilation de l’ensemble cylindre-culasse. Mis au point sur le 14K, il sera employé sur tous les moteurs suivants de la firme, à l’exception du petit 14M.
Les chambres de combustion sont hémisphériques. Les pistons en alliage RR49 forgé et entièrement usinés, portent 4 segments ; leur fonds concave procure un taux de compression de 5,5, compatible avec les essences en usage au milieu des années 1930.
Le circuit de lubrification repose classiquement sur une pompe de pression et une de vidange, toutes deux à engrenages. Le circuit, qui débite sous une pression de ( ou ), traverse le vilebrequin et intéresse l’embiellage, l’entraînement de la distribution et le double plateau à cames, et le réducteur. À l’arrière du moteur, l’huile sous pression parvient également au compresseur et son train multiplicateur, ainsi qu’aux différents pignons d’entraînement des magnétos, génératrice et pompes à essence. Curieusement, les éléments supérieurs de la distribution ne bénéficient pas de graissage sous pression, les boîtiers de culbuteurs étant simplement garnis de « graisse consistante ».
La transmission du mouvement à l’hélice se fait de différentes façons suivant les versions ; outre les modèles à prise directe, on en trouve certains équipés de réducteurs planétaires à pignons droits, d’autres de réducteurs type Farman à satellites coniques, de rapport 2/3, 5/7 ou ½, tous trois interchangeables et portés par un carter vissé sur celui de distribution.
À l’arrière du moteur, le compresseur est entraîné par un jeu d’engrenages multiplicateurs incluant embrayage centrifuge et « pignon élastique » pour préserver le rotor des à-coups de fonctionnement. Le rouet à admission tangentielle tourne à 6,40 ou la vitesse du moteur suivant les variantes. La chambre de tranquillisation annulaire porte d’admission, lesquelles reçoivent chacune un pare-flamme (anti-retour) Venus. La pression nominale d’admission s'établissait, suivant les versions, de 770 à ( à ).
Développement vignette|photo de ce moteur Le 14K ne donnait que lors de sa première homologation en . Rapidement, le potentiel du moteur fut développé, la gamme culminant trois ans plus tard avec les modèles présentés plus haut. Les perfectionnements portaient sur les compresseurs, les réducteurs, le renforcement des pistons et de l’embiellage, la nitruration des cylindres, l'augmentation du taux de compression porté à 6,1:1 sur certains modèles, et surtout une augmentation sensible des ailettages des cylindres et culasses, qui étaient assez réduits sur les premiers modèles présentés. Le pas des ailettes passa de sur les culasses et de sur les cylindres, portant les surfaces radiantes de par litre de cylindrée.
Toutefois, la nette augmentation de performances des dernières versions, qui approchaient les , imposa l'utilisation de nouveaux ensembles cylindre-culasse à l'ailettage très augmenté, initialement conçus pour le gros 18L, et assortis de nouveaux renforcements visant à améliorer l'endurance. Ce modèle, initialement présenté au printemps 1936 comme le "14 K 1937", allait donner naissance à un nouveau type, le Gnome et Rhône 14NPlein Ciel, (revue commerciale Gnome-Rhône), n° 50, Mai-Juin 1936., qui supplanta en quelques mois le 14K.
Parallèlement au développement du Gnome et Rhône 14N, le motoriste conçut un autre reprenant exactement les principes constructifs du 14K avec une cylindrée réduite de moitié. Ce fut le Gnome et Rhône 14M, l'un des plus beaux succès de la firme.
Approche critique