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RÉSUMÉ
Les systèmes de propulsion aérospatiaux (avions, fusées, missiles, sondes, satellites...) sont généralement de deux types : les réacteurs et les propulseurs à hélice. Les réacteurs fonctionnent grâce à l'expulsion à grande vitesse du produit de la combustion d'ergol, tandis que les autres utilisent le brassage d'un débit important de l'air ambiant (au moyen d'hélices, par exemple). Cet article présente différentes catégories de propulseurs et définit les principales grandeurs utilisées dans le domaine de la propulsion, par exemple l'impulsion spécifique ou l'indice constructif. Les grandes tendances industrielles sont également évoquées.
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Marc BOUCHEZ : Diplômé de l'École catholique d'arts et métiers de Lyon et de l'École supérieure des techniques aérospatiales - Ingénieur au département Aérodynamique-Propulsion-Létalité de MBDA France - Professeur vacataire de propulsion dans plusieurs universités et grandes écoles
INTRODUCTION
L'ensemble des articles [BM 3 000] à [BM 3 003] se veut une introduction aux systèmes propulsifs d'avions, fusées, missiles, sondes, satellites... Le présent article, premier de la série, fournit le minimum indispensable sur le sujet.
Les articles suivants permettront de rappeler les notions essentielles du vol, les formules d'aérodynamique et de thermodynamique qui sont utilisées en propulsion, au stade avant-projet, ainsi que les différents niveaux de modélisation, les lois de conception simplifiées pour une croisière, une accélération, un vol balistique initialement propulsé.
Un intérêt particulier est porté dans ce traité au lien avec la conception du véhicule volant dont on veut étudier la propulsion et aux ordres de grandeur des paramètres liés à un niveau donné de technologie.
Les exemples et les données fournis sont tirés de la littérature ouverte, parfois volontairement laissés en langue anglaise, les applications de ces moteurs conduisant forcément à des restrictions sur certains points particuliers des systèmes propulsifs d'un point de vue commercial ou militaire.
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- Version archivée 2 de oct. 2018 par Marc BOUCHEZ
- Version courante de déc. 2025 par Marc BOUCHEZ
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Concevoir un système de propulsion aéronautique ou spatialArticle inclus dans l'offre
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1. Exemples de systèmes de propulsion aéronautique ou spatiale
Les systèmes de propulsion aérospatiaux sont en général de deux grands types : les réacteurs et les propulseurs à hélice. Pour simplifier, les uns – même quand ils utilisent l'air ambiant – expulsent à grande vitesse la masse des ergols qu'ils ont ingéré (on pense au poulpe par exemple) tandis que les autres brassent un débit important de l'air ambiant (on pense à la nage ou à l'aviron).
On verra dans [BM 3 002] les principaux types de propulseurs aérospatiaux mais on connaît les plus utilisés sur les aéronefs, les missiles et les lanceurs spatiaux :
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Les réacteurs-fusées (à propergol solide ou à ergols liquides) : combustion à forte pression et détente dans une tuyère éjectant les gaz chauds à grande vitesse (figures 1 et 2).
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Les turboréacteurs (ici dans la version « simple flux » : « turbojet ») : l'air est capté, comprimé par un compresseur, le combustible brûle avec lui avant de se détendre dans une turbine (qui entraîne le compresseur) et d'être éjecté dans une tuyère (figure 3). L'exemple de la figure 4 est dit « double flux ».
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Les statoréacteurs (même principe que le turboréacteur mais sans organe mobile) (figures 5 et 6).
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Les moteurs à hélice (que celle-ci soit entraînée par un moteur à combustion interne comme pour une automobile, par une turbomachine ou par un moteur électrique) (figure 7).
L'hélice peut être entraînée par un moteur thermique (motopropulseur: figure 8) ou par une turbomachine (turbopropulseur: figure 9).
La plupart du temps, l'énergie...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ANDERSON (J.D.) Jr - Introduction to Flight. - Fourth Edition, Mc Graw Hill (2000).
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(2) - Recherche et technologie dans le groupe Snecma, propulsion aéronautique. - Revue Scientifique et Technique de la Défense, no 59, mars 2003.
-
(3) - Collectif, sous la direction de JENSEN (G.E.), NETZER (D.W.) - Tactical Missile Propulsion. - Progress in Astronautics and Aeronautics, vol. 170, AIAA (1996).
-
(4) - GORDON (S.), McBRIDE (B.) - Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications. - NASA Reference Publication 1311 (1994).
-
(5) - RAYMER (D.P.) - Aircraft Design : a conceptual approach. - AIAA education series, second edition (1992).
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(6) - ISAKOWITZ (S.J.) - International Reference Guide to Space Launch Systems. - AIAA, second edition (1991).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Introduction.
-
Effet de la propulsion pour quelques missiles et classifications des différents propulseurs.
-
Lois simplifiées pour le dimensionnement et exercices d'applications.
-
Mécanique des fluiles
-
Matériaux énergétiques
-
Combustion en écoulement supersonique - Turbulence. Applications....
ANNEXES
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![L'horloge ultra-précise Pharao prête pour un départ en 2016 dans l'espace [AFP]](https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/wp-content/uploads/old_medias/articles/286915/L-horloge-ultra-precise-Pharao-prete-pour-un-depart-en-2016-dans-l-espace-AFP.jpg)
