Etude de la détonation continue rotative : application à la propulsion

par Gabriel Canteins

Thèse de doctorat en Énergie, thermique, combustion

Sous la direction de Daniel Desbordes et de Ratiba Zitoun.

Soutenue en 2006

à Poitiers .


  • Résumé

    Le concept du moteur à détonation continue, ici appliqué à la propulsion spatiale, est basé sur la détonation entretenue dans une chambre annulaire par une arrivée continue de mélange réactif devant elle. Un dispositif expérimental a été conçu pour caractériser ses performances propulsives à pression atmosphérique ou sub-atmosphérique. Des blocages ou tuyères peuvent être adaptés à la section d'éjection du moteur pour en augmenter les performances. L'observation des phénomènes physiques liés à la détonation rotative a nécessité une métrologie et des caméras rapides. Les performances sont évaluées sur la base de mesures de poussée. La température de paroi et les vibrations sont également mesurées. Les observations expérimentales montrent l'existence d'un régime de fronts réactifs continus. Les études paramétriques sur le fonctionnement et la géométrie du moteur mettent en évidence la constance de ce régime de fronts. Leur nombre, constant en phase stationnaire, est généralement compris entre 1 et 8 selon les conditions d’essai, leur célérité évolue peu entre 1000 et 1300 m/s et le rapport de pression à travers les fronts est proche de 2 ou 3. Les caractéristiques de ce régime (pression, célérité) sont nettement inférieures aux propriétés des détonations Chapman – Jouguet principalement car le brassage du mélange frais avec les gaz brûlés dégrade ses propriétés réactives. La faisabilité du moteur à détonation continue a été démontrée mais ses performances devront faire l'objet d’autres études pour en préciser l’intérêt en propulsion.

  • Titre traduit

    Study of continuous rotary detonation : application for propulsion


  • Résumé

    The concept of the continuous detonation engine, applied here to the space propulsion, is based on the detonation maintained in an annular chamber by a continuous supplying of reactive mixture in front of it. An experimental device was designed to characterize its propulsive performance at or under atmospheric pressure. Restrictions or nozzles can be adapted to the ejection section of the engine to increase its performance. The observation of the physical phenomena related to the rotary detonation requires fast metrology and cameras. The performances are evaluated on the basis of thrust measurements. Wall temperature and vibrations are also measured. The experimental observations show the existence of a regime of continuous reactive fronts. Parametric studies on the operation and the geometry of the engine highlight the constancy of this mode of fronts. Their number, constant in stationary phase, is generally contained between 1 and 8 according to the conditions of test, their celerity very little between 1000 and 1300 m/s and the pressure ratio through the fronts is close to 2 or 3. The characteristics of this mode (pressure, celerity) are definitely lower than the properties of the Chapman – Jouguet detonations mainly because the mixing of the fresh mixture with the burned gases decreases its reactive properties. The feasibility of the continuous detonation engine was proven but its performances will have to be the subject of other studies to specify its interest in propulsion.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xxii-168 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 141 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 06/POIT/2316-B
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