Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les systèmes de propulsion aérospatiaux (des 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 - Professeur vacataire de propulsion dans plusieurs universités et grandes écoles - Membre émérite de l’Association Aéronautique et Astronautique de France - Ingénieur, Expert technique pour la Direction « Aérodynamique, Propulsion et Létalité » de MBDA, Bourges, France
INTRODUCTION
La propulsion aérospatiale permet la mise en mouvement, l’accélération ou le maintien de la vitesse d'un véhicule volant dans l’atmosphère terrestre ou dans l’espace. Elle est obtenue en produisant une force de poussée orientée et modulable, dans une certaine mesure. Le propulseur – le système propulsif – est le moteur qui fournit cette poussée au véhicule volant. Il en existe différents types, les plus connus étant le moteur-fusée, le moteur à hélice, le turboréacteur, le statoréacteur.
Le présent article fait partie de la série [BM 3 001], [BM 3 002] et [BM 3 003].
Il fournit le minimum indispensable pour une introduction aux systèmes propulsifs d’avions, fusées, missiles, sondes, satellites…
Quels sont ces moteurs principaux ? Quels sont les principes, les avantages des moteurs-fusée, des propulseurs à hélice, des turboréacteurs, des statoréacteurs ?
Que traduit le mur du son, où le nombre de Mach de vol est proche de l’unité ? Pourquoi utilise-t-on la pression dynamique plutôt que simplement parler d’altitude et de vitesse de vol ? Quels sont les ordres de grandeur de l’impulsion ou de la consommation spécifique à avoir en tête ?
Comment classer ou combiner les différents cycles ou systèmes propulsifs suivant la mission à réaliser ? Qu’appelle-t-on moteur aérobie (airbreathing engine) ?
Si les principes de la propulsion aéerospatiale sont connus depuis longtemps, observe-t-on de nouvelles tendances dans la conception basée sur des essais et sur des calculs, comment réagissent les acteurs industriels ou scientifiques devant l’évolution du monde ?
Un intérêt particulier est porté dans son contenu 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.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2010 par Marc BOUCHEZ
- Version archivée 2 de oct. 2018 par Marc BOUCHEZ
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Accueil > Ressources documentaires > Mécanique > Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques > Turbomachines aéronautiques et moteurs aérospatiaux > Propulsion aérospatiale - Introduction > Notations et principales grandeurs usuelles
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Présentation
Classification de différents propulseurs3. 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 (SI). Une vitesse s’exprime en mètre par seconde (m.s−1), une pression en pascal (Pa), voire en bar (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. Les températures sont exprimées en kelvin (K).
Les principales unités anglo-saxonnes encore utilisées dans les articles et les ouvrages de propulsion sont rappelées ci-dessous :
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pour la pression, 1 psi (pound per square inch : livre-force par pouce carré) correspond à 6 897 Pa (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 ;
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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.
HAUT DE PAGE3.2 Notations employées
Les notations utilisées sont 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 (les paramètres de la 1re colonne ont une signification différente suivant le type de moteur des autres colonnes).
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Notations et principales grandeurs usuelles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COLLECTIF, sous la direction de, JENSEN (G.E.), NETZER (D.W.) - Tactical Missile Propulsion. - Progress in Astronautics and Aeronau- tics, vol. 170, AIAA (1996).
-
(2) - COMMISSION TECHNIQUE PROPULSION 3AF - Propulsion spatiale 2015-2050. - Document technique de référence édité par l’Association Aéronautique et Astronautique de France (2013).
-
(3) - HILL (P.), PETERSON (C.) - Mechanics and Thermodynamics of Propulsion. - Addison & Wesley ed. (1992).
-
(4) - DAVENAS (A.) - Technologie des propergols solides. - Éd. Masson (1989).
-
(5) - SUTTON (G.P.), BIBLARZ (O.) - Rocket Propulsion Elements – Seventh Edition. - A Wiley-lnterscience Publication ISBN 0-471-32642-9 (2001).
-
(6) - FLEEMAN (E.L.) - Tactical missile...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Chambres de combustion aéronautiques – Partie 1 : fonctionnement et principaux phénomènes physiques.
-
Chambres de combustion aéronautiques – Partie 2 : modélisation et simulation numérique.
-
Propulsion aérospatiale – Outils mathématiques et physiques.
-
Propulsion aérospatiale – Classification et utilisation de différents systèmes propulsifs.
-
Propulsion aérospatiale – Lois simplifiées pour le dimensionnement et exercices d’applications.
-
Statoréacteur – Propulsion aérobie moyenne ou grande vitesse.
-
...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Safran
https://www.safran-group.com/fr
https://www.safran-aircraft-engines.com/fr
https://www.safran-power-units.com/fr/systemes-propulsifs/
ArianeGroup
Roxel
Bayern-Chemie
MBDA
Nammo
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Association aéronautique et astronautique de France (3AF) ( https://www.3af.fr/)
National Aeronautics and Space Administration (NASA) ( ...
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