Propulseurs aérodynamiques et spatiaux : aérothermochimie : thermodynamique des gaz inertes et réactifs, systèmes de propulsion anaérobie et aérobie

Auteur(s) :

Bauer, Pascal Découvrir l'auteur

Résumé

Introduction précise et complète à la science de la propulsion. Première partie consacrée aux outils d'analyse et de calcul, avec une lecture de la thermodynamique des gaz inertes, deuxième partie consacrée aux lois de l'aérothermochimie et au comportement des milieux en réaction, enfin la troisème partie fournit un panorama des systèmes de propulsion (combustion anaérobie et aérobie).

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- 2009
Notes
- Bibliogr. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 282 p. ; 26 x 18 cm
Collections
- Technosup
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-7298-5082-1
Indice
- 629.73 Construction aéronautique, technique aéronautique
Quatrième de couverture
- Cet ouvrage, qui s'adresse principalement à des futurs ingénieurs désireux de s'orienter vers des carrières en relation avec les industries de l'aéronautique et de l'espace, est une introduction précise et complète à la science de la propulsion.
  Dans une première partie consacrée aux outils d'analyse et de calcul, il propose une lecture applicative de la thermodynamique des gaz inertes, associée, dans une vision système, à l'élaboration et à l'utilisation des diagrammes. La deuxième partie traite des lois de l'aérothermochimie et du comportement des milieux en réaction. Une troisième partie fournit un panorama des systèmes de propulsion basés, d'une part sur la combustion anaérobie (moteur fusée), et d'autre part sur la combustion aérobie (turbopropulseur, statoréacteur, turboréacteur). La méthode générale adoptée fait directement appel à l'analyse des cycles thermodynamiques. Cette description des systèmes classiques est complétée par une introduction à l'étude de concepts novateurs, tels que la propulsion supersonique par effet stato.
  En complément, une série de problèmes corrigés permet au lecteur de s'approprier les concepts abordés et développés dans chaque partie.
Tables des matières
- - Propulseurs aérodynamiques et spatiaux
  - Thermodynamique des gaz inertes et réactifs Systèmes de propulsion anaérobie et aérobie
  - Pascal Bauer
  - Ellipses
  - Introduction11
  - Partie A - Rappels et compléments de thermodynamique des gaz et des systèmes
  - Chapitre I - Systèmes et variables caractéristiques14
  - 1. Définition et classification14
  - 2. Equilibre d'un système16
  - 2.1 Etats stationnaires16
  - 2.2 Etats d'équilibre16
  - 3. Equations d'état thermique et énergétique17
  - 3.1 Les fonctions d'état17
  - 3.2 Equation caractéristique d'état thermique18
  - 3.3 Equation caractéristique d'état énergétique23
  - 3.4 Calcul analytique et numérique des propriétés thermomécaniques à haute pression et haute température30
  - Chapitre II - Fonctions caractéristiques34
  - 1. Fonctions caractéristiques d'état
  - 1.1 Rôle des fonctions caractéristiques34
  - 1.2 Cas de mélanges38
  - 2. Conditions d'équilibre thermodynamique43
  - 3. Application a l'étude de l'équilibre des phases44
  - 3.1 Enoncé des propriétés générales44
  - 3.2 Enthalpie et entropie de changement de phase46
  - 3.3 Relation de Clapeyron46
  - 3.4 Chaleur latente de vaporisation isochore48
  - Chapitre III - Les systèmes ouverts49
  - 1. Paramètres spécifiques49
  - 1.1 Paramètres de position et de vitesse49
  - 1.2 Surfaces de contrôle et échanges51
  - 2. Bilan de matière53
  - 3. Bilan d'énergie54
  - 3.1 Forme générale de l'énergie totale54
  - 3.2 Expression des travaux55
  - 4. Bilan d'entropie60
  - 5. Bilan de quantité de mouvement62
  - 6. Application aux écoulements dans les tuyères63
  - 6.1 Hypothèses63
  - 6.2 Théorie de la tuyère et relations thermodynamiques63
  - Chapitre IV - Les diagrammes thermodynamiques67
  - 1. Quel diagramme pour quelle application67
  - 2. Le diagramme entropique69
  - 3. Le diagramme h-s75
  - 4. Retour sur les écoulements en tuyère77
  - Problèmes de synthèse82
  - Partie B - Propriétés des gaz et systèmes réactifs
  - Chapitre V - Définitions et propriétés91
  - 1. Principaux combustibles et comburants91
  - 2. Lois de bilans91
  - 3. Définitions92
  - 3.1 Stoechiométrie92
  - 3.2 Dilution92
  - 3.3 Richesse93
  - 3.4 Excès d'air93
  - 3.5 Rapport de mélange et autre paramètre caractéristique93
  - 3.6 Composition des produits dans l'état de référence94
  - 4. Effet thermique des réactions chimiques95
  - 4.1 Définitions95
  - 4.2 Calcul à priori des enthalpies de réaction97
  - 4.3 Facteurs de variation de l'effet thermique des réactions98
  - 5. Calcul pratique des pouvoirs calorifiques100
  - 5.1 Définition100
  - 5.2 Différents pouvoirs calorifiques100
  - 5.3 Relation entre ces grandeurs101
  - 5.4 Ordres de grandeur101
  - 5.5 Unités101
  - Chapitre VI - Calcul de la composition des produits103
  - 1. Notations et conventions103
  - 1.1 Représentation103
  - 1.2 Notation103
  - 2. Condition d'équilibre thermodynamique complet104
  - 2.1 Enthalpie libre de mélange104
  - 2.2 Degré d'avancement d'une réaction105
  - 2.3 Affinité d'une réaction d'équilibre107
  - 2.4 Conclusion et stratégie de calcul107
  - 3. Expression du potentiel chimique107
  - 4. Constante d'équilibre d'une réaction108
  - 4.1 Définition108
  - 4.2 Propriétés de la constante d'équilibre109
  - 4.3 Autre formulation de la constante d'équilibre110
  - 4.4 Calculs d'équilibre impliquant peu d'espèces110
  - 4.5 Généralisation des calculs d'équilibre : méthode numérique113
  - Chapitre VII - Propriétés énergétiques des produits de réaction en équilibre complet118
  - 1. Enthalpie des gaz brûlés en équilibre118
  - 2. Calcul de la température de flamme119
  - 2.1 Introduction119
  - 2.2 Température de flamme isobare adiabatique120
  - 2.3 Température de flamme isochore adiabatique123
  - 3. Codes de calcul et données thermochimiques131
  - 3.1 Les codes de calcul131
  - 3.2 Les sources de données133
  - Problèmes de synthèse134
  - Partie C - Les systèmes propulsifs
  - Chapitre VIII - Les systèmes propulsifs : généralités et grandeurs fondamentales143
  - 1. Classification des propulseurs143
  - 1.1 Systèmes aérobies143
  - 1.2 Systèmes anaérobies143
  - 2. Poussée d'un propulseur144
  - 2.1 Bilan de quantité de mouvement144
  - 2.2 Calcul de la poussée (nette et brute)145
  - 2.3 L'inversion de poussée146
  - 2.4 Poussée, impulsion et consommation spécifiques147
  - 2.5 Calcul de la poussée dans une tuyère148
  - 3. Rendement d'un propulseur151
  - 3.1 Rendement thermique151
  - 3.2 Rendement propulsif151
  - 3.3 Rendement global152
  - Chapitre IX - Systèmes propulsifs anaérobies : le moteur fusée153
  - 1. Caractéristiques générales des compositions propulsives153
  - 1.1 Les oxydants liquides154
  - 1.2 Les combustibles liquides154
  - 1.3 Les réactifs solides156
  - 1.4 Les systèmes hypergoliques156
  - 1.5 Les différentes architectures157
  - 2. Accélération du véhicule157
  - 3. Grandeurs fondamentales159
  - 3.1 Composition réactive159
  - 3.2 Consommation159
  - 3.3 Effet sur la masse du véhicule159
  - 3.4 Rapport poussée/poids159
  - 3.5 Exemples illustratifs160
  - 4. Énergie et rendements161
  - 5. Les étages d'accélération à poudre162
  - 5.1 Mode de combustion de la charge de propergol solide162
  - 5.2 Architecture de la charge de propergol solide164
  - 5.3 Les instabilités acoustiques165
  - 5.4 Coefficient de serrage166
  - 5.5 Résumé : Ariane 5 et la navette américaine166
  - 6. Combustion et poussée en mode cryogénique168
  - 6.1 Données disponibles169
  - 6.2 Conditions au col170
  - 6.3 Conditions à l'éjection170
  - 6.4 Poussée du propulseur170
  - 7. Alimentation en ergols cryogéniques172
  - 7.1 Architecture générale172
  - 7.2 Caractéristiques des produits à la sortie du générateur de gaz173
  - 7.3 Dimensionnement des turbopompes
  - Chapitre X - Introduction aux systèmes de propulsion aérobie178
  - 1. Introduction générale et notations178
  - 1.1 Le turboréacteur180
  - 1.2 Le turboréacteur avec postcombustion180
  - 1.3 Le turboréacteur à double flux avec soufflante181
  - 1.4 Le statoréacteur181
  - 1.5 Le turbopropulseur181
  - 2. Caractérisation des organes183
  - 2.1 Entrée d'air183
  - 2.2 Compresseur183
  - 2.3 Chambre de combustion186
  - 2.4 Turbine187
  - 2.5 Tuyère187
  - 2.6 Intégration du système propulsif sur l'aéronef187
  - 3. Technique de calcul187
  - 3.1 Notations187
  - 3.2 Analyse de cycle188
  - 3.3 Hypothèses de calcul189
  - 4. Données initiales et outils de calcul190
  - 4.1 Données initiales190
  - 4.2 Exemple d'élaboration d'outils pour un avant-projet190
  - Chapitre XI - Le turboréacteur197
  - 1. Les différentes étapes de l'air197
  - 1.1 Entrée d'air197
  - 1.2 Compresseur198
  - 1.3 Chambre de combustion199
  - 1.4 Turbine200
  - 1.5 Tuyère200
  - 2. Analyse du cycle en fonctionnement réel201
  - 2.1 Expression générale de la poussée201
  - 2.2 Vitesse d'éjection202
  - 2.3 Nombre de Mach et pression à l'éjection202
  - 2.4 Température à l'éjection203
  - 2.5 Calcul de la dilution203
  - 2.6 Equilibre turbine-compresseur204
  - 2.7 Reformulation de la poussée spécifique204
  - 2.8 Consommation spécifique205
  - 2.9 Rendements thermique et propulsif205
  - 2.10 Résumé des données nécessaires au calcul205
  - 2.11 Cycle réel du turboréacteur206
  - 3. Analyse du cycle en fonctionnement idéal206
  - 3.1 Expression générale de la poussée spécifique207
  - 3.2 Vitesse d'éjection207
  - 3.3 Nombre de Mach et pression à l'éjection207
  - 3.4 Température à l'éjection208
  - 3.5 Calcul de la dilution208
  - 3.6 Equilibre turbine-compresseur209
  - 3.7 Reformulation de la poussée209
  - 3.8 Consommation spécifique209
  - 3.9 Rendements thermique et propulsif209
  - 3.10 Résumé des données nécessaires au calcul210
  - 4. Analyse du cycle avec postcombustion210
  - 4.1 Expression générale de la poussée spécifique211
  - 4.2 Vitesse d'éjection211
  - 4.3 Nombre de Mach et pression à l'éjection211
  - 4.4 Température à l'éjection211
  - 4.5 Calcul de la dilution211
  - 4.6 Equilibre turbine-compresseur212
  - 4.7 Reformulation de la poussée212
  - 4.8 Consommation spécifique212
  - 5. Analyse des résultats212
  - 5.1 Effet de la postcombustion212
  - 5.2 Effet des simplifications apportées212
  - Chapitre XII - Le turboréacteur a double flux avec soufflante214
  - 1. Spécificités de ce propulseur214
  - 2. Analyse du cycle en fonctionnement réel215
  - 2.1 Ecoulement dans la soufflante215
  - 2.2 Ecoulement dans le groupe central216
  - 2.3 Résumé des données nécessaires au calcul219
  - 3. Analyse du cycle en fonctionnement idéal220
  - 3.1 Expression générale de la poussée spécifique220
  - 3.2 Vitesse d'éjection220
  - 3.3 Nombre de Mach et pression à l'éjection220
  - 3.4 Température à l'éjection220
  - 3.5 Calcul de la dilution221
  - 3.6 Equilibre turbine-compresseur221
  - 3.7 Reformulation de la poussée222
  - 3.8 Consommation spécifique222
  - 3.9 Rendements thermique et propulsif222
  - 3.10 Evaluation des contributions respectives à la poussée223
  - 4. Synthèse comparative des différents systèmes223
  - Chapitre XIII - Le statoréacteur225
  - 1. Présentation générale225
  - 2. Analyse du cycle226
  - 2.1 Expression générale de la poussée226
  - 2.2 Vitesse d'éjection226
  - 2.3 Nombre de Mach et pression à l'éjection226
  - 2.4 Température à l'éjection227
  - 2.5 Calcul de la dilution227
  - 2.6 Equilibre turbine-compresseur228
  - 2.7 Reformulation de la poussée spécifique228
  - 2.8 Consommation spécifique229
  - 2.9 Rendements thermique et propulsif229
  - 2.10 Synthèse des données nécessaires au calcul229
  - 3. Exemple de calcul229
  - Chapitre XIV - L'accélérateur a effet stato231
  - 1. Principe de fonctionnement231
  - 1.1 Les régimes de fonctionnement233
  - 1.2 Pression et nature des mélanges mis en oeuvre235
  - 1.3 Le lancement et le guidage du projectile236
  - 1.4 Facteurs limitant le fonctionnement237
  - 2. Analyse monodimensionnelle du phénomène238
  - 3. Evolution de la poussée244
  - Problèmes de synthèse249
  - Bibliographie261
  - Annexe : Données thermochimiques262
  - Index279
Origine de la notice:
- Electre