PROPULSEUR A REACTION DIRECTE
1. REACTEUR FUSEE (n’utilisant
pas l’air ambiant)
Ces
engins fonctionnent par éjection de gaz provenant de la combustion de solides ou
de liquides (propergols), ils se caractérisent par une puissance massique
(Pe/masse) supérieure à celle de tous les autres moteurs et une consommation
très importante de corps énergétiques ,en effet il faut fournir à ce moteur du
combustible et du comburant .Leur durée de vie est très courte(quelques heures
au maximum).
a) les moteurs fusées à propergols solides:
Ils se compose d'une
chambre de combustion qui fait office de réservoir de propergols, d'un système d'allumage et d'une tuyère
d'échappement .Le propergol est emmagasiné sous forme d'un ou plusieurs blocs
(pains).
Deux types de propergols
solides sont employés, ceux à double base (colloïdaux) dont le comburant et le
combustible appartiennent à la même molécule, et surtout les propergols
composites dans lesquels comburant et combustible sont intimement mélangés et
liés par un liant plastique.
inconvénients: brève
durée de vie, difficultés à contrôler et régler la poussée, impossible de les
éteindre et de les rallumer à volonté.
avantages:simple, facilité
de manipulation et de stockage des propergols solides.
Ils sont essentiellement utilisés dans les
domaines militaires.
b) les moteurs fusées à propergols liquides:
Ces moteurs sont les plus
performants, ils ont une plus longue durée de vie, on peut varier leur poussée,
on peut les arrêter et les démarrer à volonté.
Il faut des systèmes
d'alimentation, d'allumage et de refroidissement ce qui rend leur construction
plus complexe
Pour l'alimentation une
réserve de gaz inerte comprimé communique avec les réservoirs par
1'intermédiaire d'un détendeur et chasse les propergols vers des injecteurs (50
à 200 b) ou pour une plus longue durée de fonctionnement des turbo-pompes centrifuges chassent les
propergols.
L'allumage est réalisé
électriquement ou chimiquement (mélange hypergolique) en mettant en contact 2
propergols.
Le refroidissement des
chambres de combustion (2000 à 5000°C) est réalisé par circulation
des propergols autour des chambres.
Les propergols liquides
se composent de comburant (oxygène, acide nitrique, tétroxyde d'azote) et de
carburant (hydrogène, kérosène, hydrazine ,diméthyl-hydrazine asymétrique.
II existe des moteurs fusées(lithergols) dans
lesquels le comburant est liquide et le combustible solide.
Une fusée est caractérisée par le débit des gaz et
leur vitesse (fonction de la pression dans la chambre de combustion et de la
forme de la tuyère).
POUSSEE
(N) = DEBIT(kg/s) ´
vitesse d'ejection (m/s)
2. STATOREACTEUR
Le
statoréacteur ne comprend ni compresseur ni turbine. La compression des gaz
s'effectue par ralentissement de l'air à l'aide d'ondes de choc(vol
supersonique) et de l'entrée d'air de forme divergente. Dans ce type de moteur
au plus la vitesse avion est grande et au plus le rapport de pression est
important.
inconvénients : -nécessité d'une vitesse initiale.
-faible rendement pour des vitesses
avion inférieures à mach 3
3. PULSOREACTEUR
Le
pulso-réacteur comprend une grille d'obturation munie de clapets, si on injecte
du carburant dans la chambre de combustion et si on l'enflamme par l'étincelle
de la bougie d'allumage, la pression augmente dans la chambre ,les volets se ferment,
les gaz brûlés s'éjectent par la tuyère créant une dépression dans la chambre,
les clapets s'ouvrent sous l'effet de cette dépression de l'air frais est admis
dans la chambre, le cycle recommence et peut se reproduire 50 à 150 fois par
seconde.
A chaque éjection correspond une poussée, et un accroissement de vitesse de l'engin qui entraîne une augmentation de pression dans l'entrée d'air et donc une augmentation du rendement.
4. TURBOREACTEUR
a)rôle:
Propulser
un avion par le principe de la réaction. Pour cela il accélère une portion de
fluide et crée une force de poussée.
b) constitution et principe:
Le
turbo-réacteur est une machine thermopropulsive utilisant l'air ambiant. L'air
capté par le turbo-réacteur est accéléré et expulsé vers 1'arrière.
-L'entrée d'air (A):assure l'alimentation en air
du compresseur avec le maximum de rendement. Sa forme divergente permet une
compression préalable lorsque la vitesse de vol est suffisante.
-Le compresseur (B): assure l'alimentation en air
de la chambre de combustion, il garantit un fonctionnement stable en maintenant
une pression de l'air, une vitesse axiale et une température. Le taux de
compression peut atteindre 30.
-La chambre de combustion (C): à 1'intérieur de
laquelle le mélange gazeux brûle à pression constante (isobare).La combustion
communique au fluide une énergie thermique et cinétique. La température de
flamme atteint 2200°C ,1e gain de vitesse est de 40 à 50%.
-La turbine (D): récupère une partie de l'énergie
de détente des gaz, sous forme mécanique afin d'entraîner le compresseurs et
les accessoires(pompes carburant, pompes à huile, générateur...) .C'est
l'élément le plus fragile du réacteur, la température maxi qu'elle peut
supporter est de 1300 à 1400°C.
-Le canal d'éjection (E) : sa forme convergente
accélère la vitesse d'éjection des gaz(Vs) .
c) numérotation des stations:
Les stations sont des repères associés aux différents plans du turbo-réacteur permettant de délimiter et de repérer les diverses parties du moteur.
Ces stations sont définies par le constructeur les
exemples ci-dessous sont donnés à titre indicatif.
Numérotation française ou anglaise:
µ : infini
amont; 0: entrée d'air; 1 : entrée compresseur; 2: sortie compresseur; 3; entrée
turbine; 4: sortie turbine; 5 : sortie tuyère
Numérotation
américaine:
0:infini
amont; 1 : entrée d'air; 2:entrée compresseur; 3:sortie compresseur; 4 : entrée
turbine; 5: sortie turbine; 6 : sortie tuyère
d)diagrammes
d'écoulement des gaz:
Le fonctionnement du réacteur est représenté par les évolutions des vitesses, des pressions, des températures à travers la machine.
