Turbo prise d'air - Air turborocket
Le turborocket à air est une forme de moteur à réaction à cycle combiné . La disposition de base comprend un générateur de gaz , qui produit du gaz à haute pression, qui entraîne un ensemble turbine / compresseur qui comprime l'air atmosphérique dans une chambre de combustion. Ce mélange est ensuite brûlé avant de sortir du dispositif par une buse et de créer une poussée.
Il existe de nombreux types de turboroches pneumatiques. Les différents types diffèrent généralement dans la façon dont la section générateur de gaz du moteur fonctionne.
Turborockets air sont souvent appelés turboramjets , fusées turboramjet , expandeurs turborocket , et bien d' autres. Comme il n'y a pas de consensus sur les noms qui s'appliquent à quels concepts spécifiques, diverses sources peuvent utiliser le même nom pour deux concepts différents.
Avantages
L'avantage de cette configuration est une impulsion spécifique accrue par rapport à celle d'une fusée. Pour la même masse de propulseur transportée qu'un moteur-fusée, le rendement global du turbocompresseur est beaucoup plus élevé. De plus, il fournit une poussée sur une plage de vitesse beaucoup plus large qu'un statoréacteur, tout en étant beaucoup moins cher et plus facile à contrôler qu'un moteur à turbine à gaz. Le turbocompresseur à air remplit une niche (en termes de coût, de fiabilité, de robustesse et de durée de poussée) entre le moteur-fusée à combustible solide et le moteur à turbine à gaz pour les applications de missiles.
Les types
Turborocket
Un turborocket est un type de moteur d'avion combinant des éléments d'un moteur à réaction et d'une fusée . Il comprend généralement un ventilateur à plusieurs étages entraîné par une turbine, qui est entraîné par les gaz chauds s'échappant d'une série de petits moteurs en forme de fusée montés autour de l'entrée de la turbine. Les gaz d'échappement de la turbine se mélangent à l'air de refoulement du ventilateur et brûlent avec l'air du compresseur avant d'être évacués par une buse de propulsion convergente-divergente .
Contexte
Une fois qu'un moteur à réaction monte suffisamment haut dans une atmosphère, l' oxygène est insuffisant pour brûler le carburéacteur . L'idée derrière un turborocket est de compléter l'oxygène atmosphérique avec une alimentation à bord. Cela permet un fonctionnement à une altitude beaucoup plus élevée que ne le permettrait un moteur normal.
La conception du turborocket offre un mélange d'avantages et d'inconvénients. Ce n'est pas une vraie fusée, donc elle ne peut pas fonctionner dans l'espace. Le refroidissement du moteur n'est pas un problème car le brûleur et ses gaz d'échappement chauds sont situés derrière les aubes de turbine.
Turboramjet à air
Le turboramjet à air est un moteur à cycle combiné qui fusionne les aspects des turboréacteurs et des statoréacteurs . Le turboramjet est un moteur hybride qui consiste essentiellement en un turboréacteur monté à l'intérieur d'un statoréacteur. Le noyau du turboréacteur est monté à l'intérieur d'un conduit qui contient une chambre de combustion en aval de la buse du turboréacteur. Le turboramjet peut fonctionner en mode turboréacteur au décollage et en vol à basse vitesse mais passer ensuite en mode statoréacteur pour accélérer à des nombres de Mach élevés.
Le fonctionnement du moteur est contrôlé à l'aide de volets de dérivation situés juste en aval du diffuseur. Pendant le vol à basse vitesse, des volets contrôlables ferment le conduit de dérivation et forcent l'air directement dans la section compresseur du turboréacteur. Pendant le vol à grande vitesse, les volets bloquent l'écoulement dans le turboréacteur et le moteur fonctionne comme un statoréacteur en utilisant la chambre de combustion arrière pour produire une poussée. Le moteur commençait à fonctionner comme un turboréacteur pendant le décollage et pendant la montée en altitude. En atteignant une vitesse subsonique élevée, la partie du moteur en aval du turboréacteur serait utilisée comme postcombustion pour accélérer l'avion au-dessus de la vitesse du son.
À des vitesses plus faibles, l'air passe par une entrée et est ensuite comprimé par un compresseur axial . Ce compresseur est entraîné par une turbine , qui est alimentée par du gaz chaud à haute pression provenant d'une chambre de combustion. Ces aspects initiaux sont très similaires au fonctionnement d'un turboréacteur, cependant, il existe plusieurs différences. La première est que la chambre de combustion du turboramjet est souvent séparée du flux d'air principal. Au lieu de combiner l'air du compresseur avec le carburant pour brûler, la chambre de combustion du turboramjet peut utiliser de l' hydrogène et de l' oxygène , transportés dans l'avion, comme carburant pour la chambre de combustion.
L'air comprimé par le compresseur contourne la chambre de combustion et la section turbine du moteur, où il est mélangé à l'échappement de la turbine. L'échappement de la turbine peut être conçu pour être riche en carburant (c'est-à-dire que la chambre de combustion ne brûle pas tout le carburant) qui, lorsqu'il est mélangé à l'air comprimé, crée un mélange air-carburant chaud qui est prêt à brûler à nouveau. Plus de carburant est injecté dans cet air où il est à nouveau brûlé. L'échappement est éjecté à travers une buse de propulsion , générant une poussée.
Conditions d'utilisation du turboramjet
Le turboramjet est utilisé lorsque l'espace est restreint, car il prend moins de place que les statoréacteurs et les turboréacteurs séparés. Puisqu'un statoréacteur doit déjà se déplacer à grande vitesse avant de commencer à fonctionner, un aéronef propulsé par statoréacteur est incapable de décoller d'une piste par ses propres moyens; c'est l'avantage du turboréacteur, qui fait partie de la famille des turbines à gaz. Un turboréacteur ne repose pas uniquement sur le mouvement du moteur pour comprimer le flux d'air entrant; au lieu de cela, le turboréacteur contient des machines rotatives supplémentaires qui compriment l'air entrant et permettent au moteur de fonctionner pendant le décollage et à faible vitesse. Pour un débit compris entre Mach 3 et 3,5 pendant le vol de croisière, vitesses auxquelles le turboréacteur ne pouvait pas fonctionner en raison des limitations de température de ses aubes de turbine, cette conception offre la possibilité de fonctionner de vitesse nulle à plus de Mach 3 en utilisant les meilleures caractéristiques turboréacteur et statoréacteur combinés en un seul moteur.
Turbo à air vs moteur de fusée standard
Dans les applications qui restent relativement dans l'atmosphère et nécessitent des durées plus longues de poussée inférieure sur une plage de vitesse spécifique, le turborocket à air peut avoir un avantage de poids par rapport au moteur-fusée à combustible solide standard. En termes d'exigences volumétriques, le moteur fusée présente l'avantage du manque de conduits d'admission et d'autres dispositifs de gestion de l'air.
Voir également
- Pratt et Whitney J58
- ATREX
- SABRE (moteur de fusée)
- LACE sépare l'oxygène de l'air
- La fusée augmentée par air utilise normalement de l'air extérieur, mais peut fonctionner sans elle
- Le moteur de fusée n'utilise pas d'air extérieur
- Le turboréacteur utilise les produits de combustion avec l'air pour entraîner la turbine
- Le statoréacteur n'a pas besoin de turbine pour un compresseur
Les références
Remarques
Bibliographie
- Kerrebrock, Jack L. (1992). Aircraft Engines and Gas Turbines (2e éd.). Cambridge, MA: La presse du MIT. ISBN 978-0-262-11162-1.
- Heiser, William H .; Pratt, David T. (1994). Propulsion à air hypersonique . Série éducative de l'AIAA. Washington DC: Institut américain d'aéronautique et d'astronautique. ISBN 1-56347-035-7.
Liens externes
- Air Force Evaluation of Rex I , Part II: 1950–1957, 7. Nouvelles initiatives dans les avions à haute altitude, LIQUID HYDROGEN AS A PROPULSION FUEL, 1945–1959
- Turbomoteurs , BIBLIOGRAPHIE DE TRANSPORT TERRE- ORBITE , 23 septembre 2006