Propulseurs à réaction

 

 

Principe de la réaction

Le principe de l’action et de la réaction selon lequel à toute action correspond une réaction égale et de sens opposé est à l'origine de la propulsion par réaction, c’est un  phénomène naturel, celui de l’action et de la réaction, découvert par Isaac Newton.
L’action de propulsion des gaz se traduit par une force de poussée F qui est le paramètre de fonctionnement des réacteurs, C’est le produit de la masse des corps éjectés par leur vitesse d’éjection Ce principe s’applique à toute chose, quel que soit « l’objet » propulsé.
 On le retrouve aussi bien dans le recul d’un canon au moment de l’éjection de l’obus, que dans nos avions avec l’éjection des gaz.

Avec m_a le débit-masse et V_e la vitesse d’éjection.

 

 

 

 

Plusieurs systèmes utilisent ce principe

-Le statoréacteur

Le statoréacteur est un système de propulsion, dont la poussée est produite par éjection de gaz issus de la combustion d'un carburant. Il n'est constitué que d'un tube et ne comporte aucune pièce mobile, d'où le terme « stato » pour statique. La compression de l’air est obtenue grâce à la vitesse de l’aéronef et au cône de choc, ce qui veut dire qu’il est nécessaire que ce moteur soit en mouvement pour fonctionner.

C’est le premier moteur à réaction de l'histoire, inventé par René Lorin en 1913, il est mécaniquement le plus simple, n'ayant aucune pièce mobile. C’est entre Mach 3 et 5, que le statoréacteur est le plus efficace, son impossibilité d'assurer la propulsion à vitesse nulle est un obstacle majeur à son utilisation courante. Des statoréacteurs à combustion supersonique, ou superstatoréacteurs, ont été développés pour dépasser ces limites, permettant des vitesses de l’ordre de 5 à 6 Mach.

Peu d’application, on peut néanmoins signaler le Leduc 010 ou le griffon qui ont utilisé ce moteur.

Le pulsoréacteur

C’est un statoréacteur mais comportant des volets mobiles qui s’ouvrent pour laisser entrer l’air. Il a été spécialement développé pour la bombe volante allemande V1.

Lorsque la chambre de combustion est froide, des bougies permettent la combustion du mélange avant qu'il ne sorte de la chambre.

Lorsque la chambre de combustion est chaude, les bougies ne sont plus nécessaires : la chaleur résiduelle du cycle précédent suffit à allumer le mélange frais et le cycle de combustion s'auto-entretient.

La pression engendrée étant supérieure à la pression exercée par l'air extérieur sur les clapets, ceux-ci se ferment. Les gaz de combustion s'échappent par la tuyère, par leur détente avec une vitesse supérieure à leur entrée, ce qui engendre la poussée.

 

Les V1 devaient être catapultés pour leur donner une vitesse suffisante au fonctionnement du pulsoréacteur l’allumage se faisait en brulant du propane, puis il consommait son carburant normal, du kérosène.

Le turboréacteur ou GTR (groupe turbo réacteur)

C’est le plus utilisé à ce jour, et nous lui consacrerons un article pour lui tout seul. Il existe plusieurs versions mais le principe de fonctionnement repose sur le fait, qu’une partie de l’énergie des gaz brulés est prélevée pour entrainer un compresseur ce qui lui permet de fonctionner sans vitesse initiale.

La poussée

Le débit-masse des gaz éjectés est égal à la somme du débit-masse d’air et du débit-masse du carburant.

On nomme poussée brute l’énergie produite par le moteur.

 Avec m_a débit masse de l’air, m_c débit masse du carburant V₂ vitesse d’éjection des gaz.

On nomme poussée nette l’énergie utile à la propulsion de l’aéronef, elle est égale à la poussée brute diminuée de la poussée de captation.

La poussée brute est indépendante de la vitesse de l’avion, la poussée nette diminue quand la vitesse de l’aéronef s’approche de la vitesse d’éjection.

La poussé est proportionnelle à la masse volumique de l’air, donc proportionnelle à la pression atmosphérique et inversement proportionnelle à la température de l’air ( exprimée en °Kelvin).