Vectorisation fluidique de la poussée d'une tuyère plane supersonique

par Bruno Mangin

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides. Thermique, énergétique, combustion

Sous la direction de Amer Chpoun et de Laurent Jacquin.

Soutenue en 2006

à Orléans .

mots clés

• Tuyères supersoniques
• Mécanique des fluides

Résumé

On réalise des injections d’air dans le divergent d’une tuyère plane supersonique pour orienter son vecteur-poussée. Dans un premier temps, un modèle semi-empirique validé sur une expérience de la NASA a permis d’évaluer les performances globales de ce type d’action. D’après le modèle, l’effort latéral augmente lorsque l’écoulement de la tuyère ralentit. On a donc réalisé une expérience de vectorisation de la poussée d’une tuyère plane à nombre de Mach inférieur à 1,4. La tuyère est dissymétrique pour éviter l’impact du choc de décollement sur la paroi opposée. L’injection a lieu en fin de paroi longue. Différentes fentes d’injection sont testées afin de quantifier l’effet de l’angle et du nombre de Mach d’injection. Pour une injection supersonique (Mach 2) à contre-courant (60° par rapport à la verticale) on obtient l’efficacité inédite de 7° de déviation par pourcent du débit de la tuyère injecté. La déviation maximale de la poussée est supérieure à 30°. Ces résultats satisfont le cahier des charges des avionneurs (déviation de 20° pour un débit injecté inférieur à 5% du débit de la tuyère). On réalise alors des calculs RANS 2D qui se sont avérés capables d’évaluer assez précisément les performances malgré la proximité des parois latérales qui ralentissent l’écoulement. L’ajout d’une seconde injection en fin de paroi courte permet de déformer la ligne sonique mais cette méthode reste moins performante que l’injection seule dans le divergent.

Titre traduit

Fluidic thrust-vectoring of a planar supersonic nozzle

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