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Turboréacteur
Introduction
Turbine à gaz faite pour éjecter des gaz à grande vitesse.
La chambre de combustion est dans l ’alignement du
compresseur et de la turbine.
Tu rb i n e
Us
M o te u r de
C om pre s s e u r
l an ce m e n t
Tu yè re
D if fu s seu r
d 'e n tr ée
C h a m b re d e
c om b u stio n
1
Turboréacteur
Description
Us
Combustible
Diffuseur
Tuyère
O
Air
extérieur
C. C.
Compresseur
A
B
Us
Turbine
C
D
S
2
Turboréacteur
Représentation du cycle
1150
1050
950
850
T (K)
750
650
B
B'
550
Compresseur
450
350
A
250
O
150
100
300
500
700
900
1100
s (J/kg/K)
O
Diffuseur
Compresseur
A
B
3
Turboréacteur
Représentation du cycle
1150
C
1050
950
Chambre de combustion
850
T (K)
750
650
B
B'
550
Compresseur
450
350
A
250
O
150
100
300
500
700
900
1100
s (J/kg/K)
O
Diffuseur
C. C.
Compresseur
A
B
C
Combustible
4
Turboréacteur
Représentation du cycle
1150
C
1050
950
Chambre de combustion
Turbine
850
D
T (K)
750
D'
650
B
B'
550
Compresseur
450
350
A
250
O
150
100
300
500
700
900
1100
s (J/kg/K)
O
Diffuseur
C. C.
Compresseur
A
B
Turbine
C
Combustible
D
Tuyère
5
Turboréacteur
Représentation du cycle
1150
C
1050
950
Chambre de combustion
Turbine
850
D
T (K)
750
D'
650
B
B'
Détente dans la tuyère
550
S
Compresseur
450
E'
350
A
250
O
150
100
300
500
700
900
1100
s (J/kg/K)
O
Diffuseur
C. C.
Compresseur
A
B
C
Combustible
Us
Turbine
D
Tuyère
S
6
Turboréacteur
Bilan de quantité de mouvement :
F o rce d e p o u ssée :

F 
m a
m
 comb





m

U

U
.
x
U S  m a U 0 . x
a
S
0
P u issa n ce d e p ro p u lsio n :
 

W P  F .U  m
 a U 0 U S  U 0 
7
Turboréacteur
m a
m
 comb
B ila n d ’én erg ie :



US 
U0 
 W

 h S 
  m
  Q
 a  h 0 
2 
2 


2
 m

Q
 a h S  h 0   W
E
2
 m
Q
 comb I p
 0
W
P uissance T herm ique du
com bustible
m
 a h S  h 0   m
 a C pa TS  T0 
 m
W
 a
E
U
2
S
 U0
2
2
Élévation de température : peu utile
Puissance m écanique ajoutée
Augmentation d ’énergie cinétique
8
Turboréacteur
R en d em en ts
T h erm od yn am iq u e :
 th

W
E


Q

W
P
p 

W
P rop u lsif :
p  1 
E
T herm opropulsif :
 thp
 thp
US  U0
US  U0

W
P


Q
W P
W P W E


  p  th
Q
W E Q
9
Turboréacteur

F
m a
C pT0
C oefficien t d e p ou ssée

US U0
C p T0
   1 
U S U0
a0
Fm
 a U S  U 0 
C p T0
Homogène à une vitesse
a 0   rT 0     1  C p T0
2
Vitesse du son
1
0
Turboréacteur
C om presseur
Compression et détentes
 
pA
et
pB
D étente dans la turbine
' 
pD
et
pC
D étente dans la tuyère
T aux de détente en entrée
" 
pD
et
p0
" ' 
pA
pB
et
y   
 1
y '   '

 1

y "   " 
 1

y ' ' '   ' ' '
 1

1
1
Turboréacteur
C om p resseu r
D étente dans la turbine
D étente dans la tuyère
Calcul des températures

y  1
TB  T A  1 



SC 


1 

TD  TC  1   1    ST 
y' 





1 

TE  T D  1   1 
  SE 
y" 



1
2
Turboréacteur
D iffuseur en entrée
U0
UA
2
h0 
U0
2
2
 hA 
UA
2
2
U0
2 Cp
TA
T0
 T A  T0
 1
soit
  1 U 02
2  rT 0
 hA
TA
U
2
A
négligeabl e
2
 1
T0
 1
car
U0
2 CpT 0
  1  U 02
2
2
a0
 1
  1 
2
M0
2
M0 
U0
a0
1
3
Turboréacteur
A ugm entation de pression
Compression adiabatique mais non isentropique

y ' ' ' 1 
T A  T0  1 




D
 TA

y'''  1   D 
 1
 T0

avec
pA
y ' ' '  
 p0
TA
T0



 1
 1


TA '
T0
  1 
2
M0
2

 p A   1 
 1 2
y" '  
 1  D
M0



p
2

 0
1
4
Turboréacteur
D iffuseur en entrée
Augmentation de température
TA
 1
  1 
T0
2
M0
2
A ugm entation de pression

p A  
  1 2   1
M0

  1   D

2
 p0  
1
5
Turboréacteur
Bilans d ’énergie
E g a lité d es tra v a u x : C o m p resseu r – T u rb in e
TB  TA  TC  TD
  W

W
C
T
Relations entre les pressions
yy " '  y ' y "
B ilan entrée – sortie
q

Q
m
 a

U  
U 
  h S  S    h 0  0 
2  
2 

2
2
1
6
Turboréacteur
C oefficient de poussée
Point fixe
 
2 x 0  SE

1 
1 


 1   ST  1    1 
y ' 
y" 


En vol
 

1 
1 

2 x  SE  1   ST  1    1 
 
y ' 
y" 


  1 M0
C oefficient de tem pérature en entrée de turbine :
x0 
TC
T0 ( sol )
En vol
x
TC
T0 ( extérieure )
 x0
1
7
Turboréacteur
En vol
 thp 
 M0
 1
  1 2
y  1

x 1
M 0 1 



2


SC 
 th

1 
1    1 2

x  1   ST  1    1 
M0
 
y ' 
y" 
2



  1 2 
1 
y 1



x  1 
M0  1 
1


2
y" 
 SC 


 th

1 
1 

x  1   ST  1    1 

y ' 
y" 



1 
y 1


x  1 
  1 
y" 
 SC 

Point fixe
 thp  0
R en d em en ts
1
8
Turboréacteur
Turboréacteur au point fixe
pext=1 bar et text= 20°C
2,0
o
1,8
0,6
1,6
0,5
1,4
 tho
 th0
0,4
o
1,2
1,0
0,3
0,8
0,2
0,6
0,4
0,1
0,2
0,0
0,0
1,0
1,7
2,1
2,3
2,5
2,7 y
2,8
2,9
3,0
3,1
3,2
1
9
Turboréacteur
Turboréacteur en vol Mac=0,9
pext=0,264 bar et text= - 50°C
1,4
1,2

p, 
1,0
0,8
th
0,6
0,4
thp
0,2
0,0
1
11
21
31
41
51
61
71
81
91
taux de compression
2
0
Turboréacteur
Turboréacteur en vol Mac=2
pext=0,264 bar et text= - 50°C
1,2

1,0
 ,th,thp
0,8
th
0,6
0,4
thp
0,2
0,0
1,0
1,2
1,4
1,6
y
1,8
2,0
2,2
2,4
2
1
Turboréacteur
Rendement et coefficient de poussée
Turboréacteur en vol Mac=0,9 pext=0,264
bar et text= - 50°C
T u rb o ré a c te u r a u p o in t fix e
2

1 ,8
1,4
0 ,6
o
1,2
1 ,6

0 ,5
 th o
1 ,4
o
1,0
0 ,4
 th o
1
0 ,3
0,8
p, h
1 ,2
0,6
0 ,8
0 ,2
0 ,6
th
0,4
thp
0 ,4
0 ,1
0,2
0 ,2
0,0
0 ,0
0 ,0
1 ,0
2 ,1
2 ,5
2 ,8
y
3 ,0
3 ,2
1
11
21
31
41
 51
61
71
81
91
2
2
Turboréacteur
Rendement et coefficient de poussée
Turboréacteur en vol Mac=0,9
pext=0,264 bar et text= - 50°C
Turboréacteur en vol Mac=2
1,2
1,4
1,2
1,0

1,0

,th,thp
0,8
p, 
0,8
0,6
th
0,4
th
0,4
0,6
thp
0,2
thp
0,2
0,0
0,0
1
11
21
31
41
51
61
71
81
91
1,0
1,5
y
2,0
2,5
taux de compression
2
3
Turboréacteur
Poussée et rendements : comparaison
Rendement thermodynamique
Poussée intrinsèque
0,6
2,0
1,8
0,5
1,6
Poussée intrinsèque
1,4
0,4
1,2
0,3
1,0
0,8
0,2
0,6
0,4
0,1
0,2
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
0,0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
y
POINT FIXE
mac=0.9
POINT FIXE
mac=2
mac=2
mac=0.9
2
4
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