Introduction
Le principe de fonctionnement du statoréacteur date du
début du 20ème siècle (Lorin, 1913). Les
développements de ce mode de propulsion ont été
relativement lents et n'ont véritablement débouché
qu'à partir des années 50. Le moteur à onde de
détonation pulsée est apparu depuis une vingtaine
d'années ; il s'apparente aux moteurs à combustion
pulsatoire tels que les pulso-réacteurs mais s'en différencie par
le fait que l'allumage est commandé.
Le statoréacteur à combustion subsonique ou
statoréacteur (ramjet) trouve aujourd'hui sa principale
application dans la propulsion des missiles stratégiques et tactiques.
Il se caractérise par l'intégration d'un moteur à
propergol solide dans la chambre du statoréacteur, destiné
à l'accélération du missile, et par l'utilisation
d'entrées d'air latérales. Les différentes familles de
statoréacteur peuvent se distinguer par la nature du
combustible :
- le combustible pur peut être sous différentes
formes : solide (en masse ou poudre), liquide ou boue.
- Il peut s'agir d'un propergol solide à faible taux
d'oxydant (semi propergol), brûlant dans un générateur de
gaz, auquel cas la chambre du statoréacteur est alimentée par les
produits principalement gazeux issus du générateur.
Les principaux défis scientifiques auxquels sont
confrontés les statoréacteurs modernes sont: I'efficacité
de l'entrée d'air, I'optimisation du combustible ou du semi propergol,
le rendement de combustion, la stabilité de fonctionnement, la
conception des protections thermiques ou le dimensionnement du système
de refroidissement.
Le statoréacteur à combustion supersonique ou
superstatoréacteur (scramjet) ne présente
d'intérêt que pour le vol hypersonique de croisière ou
d'accélération (nombre de Mach supérieur à 5),
permettant des performances attractives pour des températures et
pressions de chambre modérées. Le combustible liquide est soit
cryogénique (hydrogène liquide) pour les applications civiles
(futur lanceur spatial réutilisable), soit stockable (hydrocarbure
éventuellement endothermique) pour les applications militaires (missiles
hypersoniques).
Les défis scientifiques se situent à deux niveaux
principaux : I'organisation efficace de la combustion et
l'intégration optimale du moteur au véhicule pour obtenir un
bilan satisfaisant poussée-traînée. À ce jour, aucun
véhicule libre propulsé par superstatoréacteur n'a
volé ; aussi les limites d'utilisation du superstatoréacteur
en nombre de Mach restent inconnues.
Le moteur à onde de détonation puisée (PDE)
existe sous deux versions : moteur-fusée et moteur aérobie.
Dans le premier cas (PDRE), I'application se situe dans les étages
supérieurs de lanceurs spatiaux, avec la perspective de pouvoir
dépasser l'impulsion spécifique du couple cryogénique
H2/O2.
Pour le moteur aérobie, I'objectif est principalement de
mettre au point un système de propulsion plutôt "rustique" et
utilisable sur des drones militaires. Le principe du PDE a été
vérifié par des essais au sol mais son application reste
très dépendante des progrès qui pourront être
réalisés au niveau des technologies spécifiques à
mettre en oeuvre, notamment pour la préparation d'un pré
mélange homogène avant initiation de la détonation.
Si un nombre croissant de missiles font appel à la
propulsion par statoréacteur, le challenge le plus ouvert reste
l'application du superstatoréacteur à des véhicules
hypersoniques et en particulier à des lanceurs spatiaux
réutilisables, certainement en combinaison avec des
moteurs-fusées (concept RBCC). |
