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Propulsion aérospatiale - Classification et utilisation de différents systèmes propulsifs

Article de référence | Réf : BM3003 v1

Propulsion aérospatiale - Lois simplifiées pour le dimensionnement et exercices d'applications

Auteur(s) : Marc BOUCHEZ

Date de publication : 10 juil. 2010

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Statoréacteur - Propulsion aérobie moyenne ou grande vitesse

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RÉSUMÉ

La propulsion aérospatiale est basée sur des modèles et des lois physiques qui régissent les déplacements et la vitesse des engins. Cet article propose de détailler les différentes formules et lois à maîtriser (formules de Bréguet et Tsiolkovski, par exemple) pour concevoir efficacement un système de propulsion. Il indique la manière d'utiliser des estimations, des niveaux de référence et des lois de conception simplifiées pour une croisière, une accélération, un vol balistique initialement propulsé. La compréhension de ces différentes données a pour but de facilier l'acquisition de certains « réflexes » de calcul. Afin de bien assimiler ces éléments, quelques exercices d'application (missiles antichar, restitution de lanceurs...) sont également expliqués dans l'article.

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ABSTRACT

Aerospace propulsion is based upon models and physical laws which govern the movement and speed of engines. This article details the various formulae and laws to be mastered (Bréguet and Tsiolkovski formulae for instance) in order to design a propulsion system efficiently. It provides the way of using estimates, reference levels and simplified designing laws for a cruise, an acceleration, a ballistic flight initially propelled. The understanding of these various data facilitates the ecquisition of certain calculation "reflexes". In order to gain a sound knowledge of these elements, certain exercises of application (antitank missiles, launcher restitution) are also explained in this article.

Auteur(s)

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

Le présent article établit et utilise dans différents exemples (fusées, missiles mais aussi avions...) les lois de conception simplifiées pour une croisière, une accélération, un vol balistique initialement propulsé.

Trois formules sont en effet utilisées pour le cas d'un vol non propulsé (avec une vitesse initiale en général obtenue par la propulsion initiale), en vol plané ou balistique.

Les deux autres formules correspondent à deux cas particuliers d'utilisation de la propulsion : une accélération d'une vitesse à une autre ou un vol de croisière (avec deux expressions dont les auteurs sont restés célèbres : les formules de Tsiolkovski et Breguet).

Les expressions simplifiées du présent article permettent ainsi un prédimensionnement fiable mais estimatif, qui sera confirmé ensuite lors d'un projet par des modèles plus précis et des calculs de trajectoires détaillés.

Les exemples et les données fournies sont tirés de la littérature ouverte, les applications de ces moteurs conduisant forcément à des restrictions sur certains points particuliers de ces systèmes propulsifs d'un point de vue commercial ou militaire.

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PERMALIEN

https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mecanique-th7/turbomachines-aeronautiques-42170210/propulsion-aerospatiale-bm3003/

RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE

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BIBLIOGRAPHIE

(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).
(6) - ISAKOWITZ (S.J.) - International Reference Guide to Space Launch Systems. - AIAA, second edition (1991).
...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

ANNEXES

1 Sites Internet

1 Sites Internet

http://www.onera.fr/

http://www.snecma.com/

http://www.nasa.gov/

http://www.janes.com

http://www.aviationnow.com

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - LOIS SIMPLIFIÉES POUR LA CONCEPTION

1.1 - Distance franchissable en vol non propulsé
1.2 - Formule de Tsiolkovski : cas d'une accélération constante en palier
1.3 - Formule de Breguet : cas d'une vitesse constante en palier
1.4 - Capacité de manœuvre
1.5 - Portée d'un missile balistique

2 - EXERCICES D'APPLICATION DES LOIS SIMPLIFIÉES

2.1 - Missile antichar : bloc accélérateur
2.2 - Missile antichar : bloc croisière
2.3 - Missile antichar : estimation de versions plus performantes
2.4 - Distance franchissable et temps de vol estimé d'un avion en fonction de sa vitesse
2.5 - Restitution d'un missile balistique
2.6 - Restitution d'un lanceur spatial

3 - CONCLUSION

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