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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
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Classification de différents propulseursArticle inclus dans l'offre
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3. Notations et principales grandeurs usuelles
3.1 Unités de mesure SI et anglo-saxonnes
Les unités le plus souvent utilisées dans cet article sont celles du système international. Une vitesse s'exprime en mètres par seconde (m/s), une pression en pascals (Pa), voire en bars (1 bar = 105 Pa) ou en MPa. Les grandeurs thermodynamiques des fluides intervenant dans la propulsion mettant en jeu le joule (J) ou le watt (W), par exemple les capacités thermiques massiques (cp , cV , – et par extension r –), sont en J · kg–1 · K–1 que l'on écrira parfois J/kg/K. Les températures sont exprimées en kelvins (K).
Les principales unités anglo-saxonnes encore utilisées dans les articles et les ouvrages de propulsion sont rappelées ci-dessous :
Pour la pression, 1 psi (pound per square inch livre-force par pouce carré) correspond à 6 897 Pa (on verra que c'est pour cela que certaines pressions de référence pour les propergols sont données pour 70 bar). De même, 1 psf (pound per square foot livre-force par pied carré) correspond à 47,89 Pa.
Pour les longueurs, le pouce fait 25,4 mm, le pied 304,8 mm (et non pas 333 mm) et le mile (marin ou nautique, utilisé en propulsion aérospatiale) vaut 1 852 m.
La livre britannique (lb ou lbm) vaut 0,4535 kg tandis que le gallon américain équivaut à 0,003785 m3.
Une BTU (British Thermal Unit) vaut 1 055 J.
On se reportera par exemple au fascicule [23] des Techniques de l'Ingénieur pour les autres équivalences.
HAUT DE PAGE3.2 Notations employées
Les notations utilisées seront celles que les spécialistes des différents types de propulsion emploient couramment, en France. Elles ne sont cependant pas unifiées d'un type à l'autre, comme le montrent les exemples du tableau 1.
Le même mot ou la même expression peut désigner des grandeurs totalement différentes : la « vitesse caractéristique » peut caractériser l'énergie d'un couple d'ergols (c*) ou désigner un paramètre donnant l'intégrale de l'accélération dans l'étude de trajectoires optimales propulsées (c).
On...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ANDERSON (J.D.) Jr - Introduction to Flight. - Fourth Edition, Mc Graw Hill (2000).
-
(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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