Analyse du cycle combiné du moteur SABRE

(fre) Un nouveau type d'avion, l'avion orbital Skylon, est à l'étude chez Reaction Engines Limited. L'objectif de ce projet est de pouvoir envoyer des satellites en orbite ou d'effectuer des missions spatiales pour un coût inférieur au coût actuel. Il est prévu d'équiper cet avion d'un moteur nouvellement conçu: le moteur Sabre. Mon travail de fin d'études consiste à faire l'analyse de ce dernier. La première étape dans l'élaboration de mon TFE a été de rassembler les données théoriques indispensables pour l'étude de ce moteur. Ces informations se rapportent plus particulièrement à l'aérodynamique, à la mécanique des fluides et à la thermodynamique. A partir de ces données, il a été possible de modéliser les différents éléments du moteur tels que la prise d'air, les échangeurs de chaleur, les compresseurs et turbines ainsi que les combustions et la détente dans la tuyère. Après la modélisation du moteur est venue la caractérisation de l'état des différents fluides: les propriétés de l'air, de l'hélium et de l'hydrogène ont été analysées à chaque point du cycle. Dans le chapitre suivant, on a étudié les performances du moteur SABRE: la poussée, la poussée spécifique et l'impulsion spécifique de ce moteur ont été calculées. Ensuite, les performances de ce moteur ont été comparées à celles de moteurs déjà existants et aussi aux performances espérées par Reaction Engines. Enfin, un bilan énergétique et exergétique du cycle a été dressé: la contribution de chaque élément du moteur a été évaluée, ce qui a permis d'identifier les points faibles du moteur et d'envisager les améliorations possibles.

(eng) A new space plane called Skylon is being studied by Reaction Engines Limited. The aim of this project is to send satellites in orbit and achieve spatial missions for lower cost. They plan to equip this plane with a new engine: the SABRE engine The subject of my thesis is the analyse of this engine. First I will search the theory required to study this engine. These informations are about aerodynamics, fluids dynamics and thermodynamics. I will modelise the different parts of this engine, such as the inlet, heats exchanger, compressors and turbine as well as the combustion and expansion in the nozzle from these data. After the engine's modeling I will caracterise the different fluids states: the air, helium and hydrogen properties were analised at each point of the cycle. In the next chapter, I will study the performance of the SABRE engine : the thrust, the specific thrust and the specific impulse are computed. Then, the performance of this engine are compared to those of existing engine and also to the performance expected by Reaction engine. Finally an energetic and exergetic balance was done : the contribution of each part of the engine will be evaluated. This will allows us to identify the weak point of the engine and to consider the possible improvement.