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Auteur(s)
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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
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article, consacré aux statoréacteurs, commence par décrire les différents systèmes utilisés ou en développement, pour une utilisation en vol subsonique (Leduc…), supersonique (statoréacteurs à combustion subsonique pour missiles rapides longue portée) ou hypersonique (statoréacteur à combustion supersonique ou mixte). Les principales solutions technologiques mises en œuvre ou envisagées sont rapidement présentées. C'est l'occasion de discuter les grands choix possibles pour répondre aux spécifications (formule aéropropulsive, combustible, compromis entre portée, accélération, manœuvrabilité, furtivité, coût…).
Une deuxième partie passe en revue les différents composants qui permettent de concevoir un tel moteur : entrée d'air, chambre de combustion, tuyère, alimentation en combustible, protection thermique. À chaque fois, un exemple chiffré est donné, sur la base d'un fil conducteur constitué par un statoréacteur fonctionnant à Mach 3 avec de l'hydrogène.
La troisième partie permet de finaliser l'exercice, de chiffrer ses performances à Mach 3 et de rappeler celles attendues sur une plus large plage de vol.
La méthode de calcul de type avant-projet d'un statoréacteur à combustion subsonique est ainsi décrite et mise en œuvre sur un cas, après avoir défini les paramètres de fonctionnement du moteur (richesse, sections caractéristiques…). Les exigences de ses composants (entrée d'air, chambre de combustion, tuyère, alimentation en combustible) sont présentées dans le paragraphe 2.
Les exemples et les données fournis sont tirés de la littérature ouverte, les applications actuelles de ces moteurs conduisant forcément à des restrictions sur certains points particuliers. Les phénomènes en jeu, les solutions technologiques et les modes de calcul de cet article sont représentatifs de ce qui est appréhendé par les ingénieurs des équipes en charge des systèmes réels.
Enfin, la plupart des définitions, ordres de grandeur et équations nécessaires ont été précédemment rappelés dans les articles [BM 3 000] [BM 3 001] [BM 3 002], ces éléments ne seront donc pas redéfinis ici. On précisera à quel paragraphe ou figure des précédents articles on se réfère, et on se limitera aux éventuels compléments spécifiques.
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Conclusion
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3. Exemple de calcul de performance
3.1 Calcul d'un point de fonctionnement
On se place à un point de vol donné, à une position de manette des gaz (richesse donnée).
on s'intéresse aux performances d'un module du statoréacteur de lanceur spatial données dans la figure 22 (il possède a priori cinq de ces modules, pèse 450 t au décollage et 100 t en orbite). Le combustible choisi pour cet exemple est donc l'hydrogène. On rappelle les principales caractéristiques de cet exemple qui a été conduit aux paragraphes 2.1.4, 2.2.4, 2.3.4 :
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Mach de vol M 0 = 3 ;
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pression dynamique 60 000 Pa ;
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altitude 16,5 km ;
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A 1 = 2,5 m2 (captation géométrique prenant en compte l'avant-corps) ;
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A...
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Exemple de calcul de performance
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COLLECTIF - Research and development of ram/scramjets and turboramjets in Russia (La recherche et le développement des statoréacteurs, des statoréacteurs à combustion supersonique et des turboréacteurs en Russie). - AGARD Lecture Series, 194 (1993).
-
(2) - ANDERSON (J.D.) Jr - Introduction to flight. - Fourth Edition, Mc Graw Hill (2000).
-
(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) - DANIAU (E.), FALEMPIN (F.), GETIN (N.), BYKOVKII...
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