Vol hypersonique

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LIGHTWEIGHT1
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# 29 janvier 2009 10:55
La recherche dans l’ hypersonique est surtout tirée par le militaire, c’est pour cela que je la mets ici.

Après 50 ans d’ essais partiels de très courtes durées dans de rares souffleries de faibles sections d’ essais à cause de la grande difficulté de créer des vents de nettement plus de 3000km/h, le véritable début des vols in situ est tout récent:
2004 a vu les 2 seuls vols du drone X43 A (après un échec dû au dysfonctionnement de l’ accélérateur Pégase 2 ans plus tôt)
Ce drone a permis de démontrer (ce que l’ on pensait depuis longtemps), qu’ un statoréacteur fournit de la poussée pour maintenir une vitesse de M10 vers 30000m malgré la courte durée d’ une expérience limitée à une dizaine de sec moteur par sa petite taille (donc la très faible quantité d’ hydrogène liquide embarquée). Il était équipé d’ une entrée d’ air bidimensionnelle telle que celles du missile ASMP.

Des avancées importantes sont apparues depuis :
- L’ hydrogène n’ est plus un point de passage obligé pour ces vitesses, le kérosène un peu modifié dans sa structure avant combustion convient, y compris pour un scramjet (combustion à vitesse supersonique au lieu de subsonique dans un stato classique ramjet).
Cette mutation change tout: énorme gain sur le volume de l’ engin ,donc sur la traînée et le poids; logistique carburant inchangée par rapport à la situation actuelle. Il y avait bien eu des essais avec de l’ hydrogène visqueux, mais la dangerosité de ce dernier demeurait.
- Un nouveau type d’ entrée d’ air a été trouvé, offrant l’ avantage d’ une surface mouillée (d’ entrée d’ air) nettement inférieure et un taux de compression meilleur, libérant du volume utile pour le carburant et la charge utile à volume total de l’ engin égal.

Le stato ne pouvant pas fonctionner pour le décollage, il a toujours été imaginé de décoller avec des réacteurs (ex Griffon dans les années 50), un stato ramjet prenant le relais, et fonctionnement scramjet au-delà d’ un certain nombre de mach plus tard.

Allison, associé à Liberty Works (branche américaine de RR), a réalisé le petit réacteur YJ102R qui va démontrer d’ abord sur un missile, la possibilité d’ atteindre mach 4+ avec un moteur simple corps/simple flux non doté de post-combustion.
Ce missile (900 kg au largage d’ un F22/F15/F35/F18E/F) répondant au programme RATTLRS (Révolutionary Approach To Time-critical Long Range Strike), pourra parcourir 1000 kms en ¼ d’ heure à terme. Les techniques utilisées permettent le vol continu à température élevée par de nouveaux procédés de refroidissement moteur.
Un premier exemplaire doit voler l’ été prochain.

Vers la fin de l’ année, ce sera au tour du drone X51-A de Boeing (en coopération avec la DARPA, P&W et Rocketdyne) de démontrer une accélération jusqu’ à M 6,5. Après avoir été largué par un B52 à 15000m, il accélèrera jusqu’ à M 4,5 (en 38s) grâce à un booster à poudre emprunté à une munition de l’ US Army. Le drone de 550 kg (après largage du booster), mettra 4 mn pour monter à 24000m et atteindre M 6,5 en consommant les 124 kg de kéro passés dans un échangeur de chaleur incluant un catalyseur qui le met dans un état supercritique (« crack ») lui permettant d’ absorber plus de chaleur (refroidissement des points les plus chauds de la cellule par circulation) avant de brûler plus efficacement que le JP7 non transformé. Les 4 statos sont en cours de fabrication pour les 4 vols de validation prévus. Le but essentiel est de démontrer la bonne transition entre le mode subsonique et supersonique de la combustion.

L’ objectif du drone réutilisable Blackswift à l’ horizon 2012, est d’ intégrer les 2 modes de propulsion successifs dans les 2 veines d’ air puisqu’ il s’ agit d’ un bimoteur qui, grâce à sa taille assez conséquente (Mirage2000/F16), aura une durée de vol lui permettant de décoller d’ une piste classique sur ses réacteurs pour atteindre les limites du RATTLRS, puis continuer pour atteindre celles du X51-A et au-delà ( M10) au fil des vols.
Après un large virage pendant lequel il aura démontré l’ équilibre thermique stato et cellule, et après avoir fait un tonneau à cette allure (pour démontrer sa manoeuvrabilité), il décélèrera et repassera en mode réacteur à M 4+ , et ira se poser sur la piste d’ où il est parti.


Le jour où cet engin s’ immobilisera en bout de piste, un nouveau chapitre s’ ouvrira dans l’ histoire de l’ aéronautique, comme après l’ apparition du réacteur vers la fin de la seconde guerre mondiale…
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FAF31
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# 29 janvier 2009 17:01
L'hypersonique... La légende de l'Aurora est fondée la dessus.

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LIGHTWEIGHT1
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# 29 janvier 2009 20:47
Il ne s' agit pas de légende ici.....
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lemichou91
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# 29 janvier 2009 21:51
LIGHTWEIGHT1 a écrit :Le jour où cet engin s’ immobilisera en bout de piste, un nouveau chapitre s’ ouvrira dans l’ histoire de l’ aéronautique, comme après l’ apparition du réacteur vers la fin de la seconde guerre mondiale…
Si tu veux parler de l'Aéronautique militaire alors peut être cela ouvre de nouveaux horizons, mais dans le domaine du transport aérien il n'y a probablement pas d'application pour d'évidentes raisons physiologiques !


(Message édité par lemichou91 le 29/01/2009 21h55)
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LIGHTWEIGHT1
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# 29 janvier 2009 21:59
Que veux-tu dire
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eolien
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# 29 janvier 2009 23:31
lemichou91 a écrit :mais dans le domaine du transport aérien il n'y a probablement pas d'application pour d'évidentes raisons physiologiques !
Comme pour les VLJ, le temps de vol étant extrêment bref, vu la vitesse, il n'y aura pas de toilettes à bord ... sad

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LIGHTWEIGHT1
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# 30 janvier 2009 08:34
Comme pour les VLJ, ni hôtesse, ni steward et un casse-croûte avant de partir..., peut-être

Quels gains de poids sur le OEW....! sad
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lemichou91
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# 30 janvier 2009 09:48
LIGHTWEIGHT1 a écrit :Que veux-tu dire
" il accélèrera jusqu’ à M 4,5 (en 38s) "

Combien de G ? 10 environ !
Je vois pas le pax lambda supporter cela !
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LIGHTWEIGHT1
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# 30 janvier 2009 10:24
Non, tu confonds l' expérimentation X-51A où le drone est accéléré par un moteur fusé pour l' amener au début de son vol autonome, avec l' accélération permise par un réacteur.
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LIGHTWEIGHT1
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# 30 janvier 2009 10:38
Depuis le lâcher des freins et jusqu’ à extinction de la PC (environ une mn), Concorde a accéléré jusqu’ à 500 km/h environ, sans que personne n’ exprime de l’ inconfort. Dans l’ absolu, cette accélération peut durer, avec une arrivée à M 10 vingt mn après le lâcher des friens.
En pratique il n’ en sera rien au début puisqu’ il faut prendre de l’altitude, attendre les 12000m pour franchir le murs du son, après s’ être aligné sur sa destination en free flight, si on n’ a pu le faire plus tôt.
A partir de là, les 500 kmh/mn permettront d’ atteindre les 30000 m et M10 30mn après le lâcher des freins, soit un temps comparable à celui d’ un long courrier (0,85/12000m), d’ un Concorde (M 2/16000 m), dont entre 15 et 20 de mn sur réacteurs. ( à vue de nez)
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FAF31
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# 31 janvier 2009 14:59
LIGHTWEIGHT a écrit:
L'hypersonique... La légende de l'Aurora est fondée la dessus.
Je sais que l'hypersonique n'est pas une légende. Il s'agissait juste d'une note concernant l'Aurora dont on entend parler mais qui ne semble qu'une légende, appareil qui serait supposer voler à M12.

La question à se poser pour son emploi dans le civil est l'utilité que cela apporterait comparé aux subsonique. Nous arrivons au même problème qu'à pu rencontrer Concorde, seul et unique avion civil supersonique avec le Tu-144 à la carrière encore plus courte.
Des appareils supersoniques ont forcément besoin d'être très aérodynamiques et conçus avec des matériaux très résistants capables de supporter les déformations et contraintes énormes que subit la structure à de telles vitesses.Encore plus pour l'hypersonique...
De plus, économiquement de tels appareils ne seraient pas réellement rentables car leur charge utile s'en verrait très fortement réduite. Pour le décollage et l'atterrissage ils ont besoin de leurs réacteurs et on ajoute en plus de la masse avec des statoréacteurs. Tout ça sur un appareil à l'aérodynamique encore plus travaillé que celle de Concorde... On se retrouve avec un appareil atteignant des prix exorbitants pour une capacité d'emport plus faible. Des billets qui coûtent une fortune, dans le contexte de crise actuelle, il vaut mieux chercher à transporter le plus en consommant le moins, qu'aller plus vite au prix d'une consommation supérieure et d'une charge utile inférieure.
Le X-51A peut aller vite, la seule masse qu'il a à supporter c'est sa propre masse. ça n'est rien d'autre qu'une fusée miniature larguée depuis un avion.

(Message édité par FAF31 le 31/01/2009 15h01)

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LIGHTWEIGHT1
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# 31 janvier 2009 17:47
Les 2 prochaines expériences dont je parle permettront de valider tous les points critiques, ce qui n' était pas faisable dans le passé, ou aurait coûté très cher avec prise de risque élevée ( d' où l' abandon du X30 par exemple).

Bien sûr un tel engin ne serait pas destiné au transport de masse, mais quelle sera la situation plus de 50 ans après Concorde.
Il y a aujourd' hui un marché pour aller passer quelques mn en apesanteur chez Virgin Galactic pour un billet hors de prix.
Il y en a d' autre qui veulent se lancer sur ce crénaux!!!

Peut-être aurons-nous le temps de voir les 2 extrémités du transport commercial:
L' aile volante pour le transport de ce monde à 2 vitesses que l' on nous promet, pour la 1ere vitesse, et l' hypersonique pour la 2ème vitesse (10 à 20% de la population mondiale).
Pour ce qui est de la charge utile, l' engin opérationnel extrapolé du Blackswift, doit transporter 5,5 t de munitions à l' autre bout du monde en décollant à la masse de 40 t (certes, se sont des tonnes pas très volumineuses, il n' empêche..., quelle perf!!).....
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LIGHTWEIGHT1
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# 31 janvier 2009 18:59
Après l’ accélération, la décélération:


Pour le retour au sol, on peut se faire une idée de la décélération subit en se référent au seul autre engin fréquentant ces altitudes et vitesses vers la fin de sa mission, la navette.
Cette dernière passe les M 4,5 à 25000 m (environ), elle va perdre 3500 km/h dans les 5 mn suivantes, pour revenir en subsonique verticale la piste d’ atterrissage à 12000m, soit une décélération de 700 km/mn en moyenne bien sûr (elle décélère moins vite à 24000m qu’ à 12000m); 3 mn plus tard elle touche la piste.
La navette, par construction, a une finesse modeste:
C’est une soute avec une pointe AV assez trapue, pas de pointe AR (traînée de culot phénoménale mais pour peu de temps), aile très épaisse pour une vitesse d’atterrissage acceptable.

L’ engin hypersonique doit avoir une finesse nettement meilleure, étant aérobie, obligé de rester dans l’ atmosphère, même si elle est déjà ténue en croisière.
Il n’ y a pas grand risque à dire qu’ il décélèrera moins vite que la navette en cas de panne des statos ou des réacteurs plus tard, et ne pas dépasser les 500kmh/mn dont je parlais pour l’accélération confortable

Ce serait le cas le plus sévère de décélération, tous les autres cas (sur moteurs) sont moins contraignant puisque contrôlés et étalés dans le temps sur de plus grandes distances.
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Maddog80
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# 3 février 2009 08:56
lemichou91 a écrit :Si tu veux parler de l'Aéronautique militaire alors peut être cela ouvre de nouveaux horizons, mais dans le domaine du transport aérien il n'y a probablement pas d'application pour d'évidentes raisons physiologiques !
[/i]
Salut à tous,
En matière de collecte de renseignements, effectivement, cela pourrait être profitable. Sinon, je ne vois pas vraiment autre chose. Je ne pense pas que l'on puisse faire un chasseur avec un stato, en ayant déjà discuter avec Jean Serrail, dans ma jeunesse!

Bon vol et A+
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LIGHTWEIGHT1
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# 3 février 2009 09:16
Oui, le stato n' est pas utilisable sur un chasseur; il est adapté aux grandes vitesses sur des engins d' une certaine taille ne se prétant pas au combat classique qui finit (de moins en moins) en combat tournoyant.

La géométrie variable sur les entrées d' air à facilement été abandonnée au profit de la manoeuvrabilité aux environs de M1,5.
Au delà de M2, il faut de plus de place et de temps pour faire demi tour...

Le SR71 d' ailleurs n' a été utilisé " qu' en ligne droite" ou grand arc de cercle pour faire ses reconnaissances à M 3+ à 24000m.

Il en sera de même pour un dérivé du Blackswift...
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