Turboréacteurs
Ref: 3CV3240
Description
Ce cours a pour objectif de donner les bases pour comprendre les notions fondamentales nécessaires au design des turboréacteurs modernes. Il sera découpé en trois types de contenu :
- Des sessions apportant les bases théoriques pour la modélisation des turboréacteurs et turbomachines en général,
- Des sessions pratiques (TD) pour les appliquer,
- Des sessions décrivant le métier de concepteur aéronautique, dans lesquelles on présentera notamment les enjeux et les trade-off qui doivent être réalisés.
Les applications pratiques seront réalisées en partie en séance, avec Excel (ou Python). Elles seront terminées à la maison et constitueront la base de la notation.
Numéro de trimestre
SM11
Prérequis
aucun
Syllabus
- Séance 1 : Introduction et principes fondamentaux
- Notions énergétiques sur le vol, ordres de grandeur
- Principes du turboréacteur
- La propulsion, la poussée et le bilan de quantité de mouvement
- Pourquoi comprimer et divergence des isobares
- Séance 2 : Calcul d’un cycle de turboréacteur simple corps simple flux – design :
- Analyse dimensionnelle d’une turbomachine
- Définition des plans moteurs et des variables
- Les principes et les équations (diagramme H-S, notions de rendement, composant par composant)
- TD Excel (à partir de la géométrie, à partir de la spécification)
- Construction d’un cycle moteur, optimisation du cycle pour une application spécifique
- Travail à la maison pour élément de notation
- Séance 3 : Architecture des turboréacteurs
- Les enjeux
- Les trade-offs : consommation, pollution, opérabilité, durée de vie
- Différentes architectures pour différentes applications
- Séance 4 : Calcul d’un cycle de turboréacteur double corps double flux
- Les principes et les équations
- Définition des plans moteurs et des variables
- TD Excel :
- Construction d’un cycle moteur double corps double flux, optimisation du cycle pour une application spécifique
- Travail à la maison pour élément de notation
- Séance 5 : Physique des composants tournants
- Analyse dimensionnelle
- Equation d’Euler pour les machines tournantes
- Champ compresseur, champ turbine
- TD Excel :
- Construction d’un champ compresseur simplifié, introduction du champ dans le modèle performance, étude de points hors adaptation
- Travail à la maison pour élément de notation
- Séance 6 : Sur le site de Safran Villaroche (si organisation possible)
- Présentation du paysage industriel
- Organisation du groupe Safran et lien avec les métiers présentés dans le cours
- Design des turboréacteurs en pratique – exemple : la chambre de combustion
- Cycle en V, Simulations 1D à 3D, Validation par essais
- Visite du musée
- Quelques éléments de l’histoire de l’aéronautique
- Présentation des technologies sur un moteur réel en coupe
Notation
Travail personnel à rendre
Résultats de l'apprentissage couverts par le cours
A la fin de cet enseignement, l’élève sera capable de :
- Construire un modèle performances simplifié, représentatif des technologies actuelles
- Décrire les trade-off qui interviennent dans le design des turboréacteurs
- Construire un champ compresseur simple et interpréter les caractéristiques d’un vrai champ (pi/débit/rendement)
- Comprendre les différentes étapes de la conception d’un turboréacteur et comment l’entreprise s’est organisée pour les réaliser et les piloter