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La saga des statoréacteurs
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I. Introduction
Translate : in English in Spanish in German Création/Mise jour : 22/08/2004
I. Introduction XVI. Les missiles sol-air à statoréacteur -Suite-
II. Les pionniers XVII. Les records de vitesse
III. Les années de guerre XVIII. Les avions de reconnaissance à statoréacteur
IV. L’après guerre XIX. Les engins cible
V. L’âge d’or des statoréacteurs XX. Les drones de reconnaissance
VI. Les premiers projets de statoréacteur combiné XXI. Les missiles anti-navires
VII. La longue marche vers un avion opérationnel XXII. Les missiles de croisière aéroportés
VIII. Les premiers avions à turbo-statoréacteur XXIII. Les missiles air-air à statoréacteur
IX. Les premiers missiles opérationnels XXIV. Les véhicules hypersoniques
X. Les missiles expérimentaux XXV. Le rêve de l’avion orbital
XI. L’origine des missiles de croisière à statoréacteur XXVI. L’avion orbital –suite-
XII. Les statoréacteurs nucléaires XXVII. Le statoréacteur de Bussard
XIII. Les missiles de croisière intercontinentaux Annexe 1 : Chronologie
XIV. Les missiles de croisière intercontinentaux -suite- Annexe 2 : Tableaux, Caractéristiques
XV. Les missiles sol-air à statoréacteur Annexe 3 : Sources et remerciements

 

Un missile Russe à statoréacteur, le SA-6

 

 

 

 

(Copyright photo ci-contre : Onera, auteur : R.MARGUET)

 

 

 

 

 

La propulsion par statoréacteur est un domaine ou les inventeurs et industriels français se sont particulièrement illustrés, un fait qui est aujourd’hui injustement peu connu du grand public. Alors que tout le monde connaît le Concorde, le Mirage III, les Airbus et le Rafale, qui se souvient aujourd’hui que le premier avion à statoréacteur à voler fut le Leduc 010, que le premier missile à statoréacteur opérationnel fut le SE-4200, que les records de vitesse et d’altitude d’engin à statoréacteur furent régulièrement établis par des engins français comme le Stataltex de l’ONERA ?

L’industrie aéronautique Française peut se vanter d’avoir établi un grand nombre de première dans ce domaine et continu de nos jours à être en pointe avec des réalisations comme le missile de croisière ASMP ou le missile air-air Météor.

Le Stataltex  010 en position de tir sur le site du CEM en 1964

Le statoréacteur (Stato pour statique) est un moteur à réaction qui, comme le turboréacteur, utilise le cycle thermodynamique classique compression/combustion/détente, mais ne comporte aucune pièce mobile et est, mécaniquement parlant, le plus simple des moteurs pour aéronef.

Schématiquement, il s’agit d'un cylindre équipé seulement d'une chambre de combustion avec un système d'injection du combustible. La compression est obtenue grâce à la pression dynamique, c'est à dire la pression crée par l'air s’engouffrant à grande vitesse dans l’entrée d'air. Dans les statoréacteurs classiques, dit à combustion subsonique, ramjet en anglais, l’air est ralenti et s’écoule à une vitesse inférieure à Mach 1 même si le véhicule se déplace à Mach 5. Il n'y a donc pas besoin de compresseur et plus le véhicule se déplace rapidement, plus l’air est comprimé avec une augmentation proportionnelle de la température.

L’air comprimé est ensuite mélangé à du carburant pulvérisé par des injecteurs à l’endroit où la pression de l'air est maximale. La combustion du mélange se fait dans toute la longueur restante du moteur et produit une grande quantité de gaz chauds éjectés par la tuyère du statoréacteur.

La totalité des gaz est convertie en poussée efficace puisqu'il n'a pas de turbine à actionner et donc le rendement est maximal. Une pression dynamique suffisante n'étant obtenue qu'à de grandes vitesses, le statoréacteur ne peut fonctionner aux faibles vitesses à moins d’être monté aux extrémités des pales d’un rotor, auquel cas le statoréacteur bénéficie de la vitesse de rotation des pales.

Principe de fonctionnement du turboréacteur et du statoréacteur

 

Un des deux seuls avions à turbo-stato à avoir volé, le Nord 1500 Griffon

 

En théorie, le statoréacteur n'a pas de vitesse limite, il peut accélérer indéfiniment aussi longtemps qu'il reste de l'oxygène dans l'air. En pratique, il y a des problèmes très difficiles de résistance des matériaux à partir de Mach 5. Aux vitesses supérieures, la pression dynamique est si forte que la chambre de combustion atteint une température incompatible avec les matériaux actuels.

Pour atteindre des vitesses supérieures, il faut donc réduire la pression de l'air dans la chambre de combustion en lui permettant de s’écouler à vitesse supersonique. La température n'augmente alors pas autant que dans les statoréacteurs classiques à combustion subsonique. La grande difficulté est que le carburant est injecté dans un flux d’air supersonique et doit brûler en quelques millièmes de secondes tout en donnant une combustion stable. La vitesse maximale des statoréacteurs à combustion supersonique (scramjet en anglais) reste à déterminer, mais elle semble être supérieure à Mach 20.

Les statoréacteurs fonctionnent avec des carburants variés sous différentes formes : solide ou liquide. Dans le premier cas, apparu relativement récemment, il s'agit d'un propergol solide à faible taux d'oxydant brûlant dans un générateur de gaz ce qui alimente la chambre du statoréacteur avec les produits gazeux issus du générateur. Ces produits brûlent alors avec l’oxygène de l’air exactement comme dans les statoréacteurs à carburant liquide.

Coupe d'un statoréacteur, ici le Sirius II du Nord CT-41

 

Le premier missile à statoréacteur opérationnel, le SE-4200

 

Les combustibles liquides sont soit cryogénique (hydrogène liquide) soit stockable (hydrocarbure éventuellement endothermique). L'hydrogène liquide est avantageux, car il peut servir pour refroidir le moteur et le véhicule à très grande vitesse. Les hydrocarbures, moins efficaces, limitent la vitesse à environ Mach 8.

Dans les véhicules équipés de statoréacteur à combustion supersonique, tel que le X-43 américain qui a volé très récemment à Mach 7+, la cellule de l’appareil fait partie intégrante du statoréacteur. Le nez de l'aéronef crée une onde de choc qui est dirigée vers le moteur ce qui sert à comprimer l’air au même titre que l’entré d’air. De même, la partie arrière de la cellule sert de tuyère externe et engendre la poussée en association avec la tuyère interne du statoréacteur. Les pressions élevées sur la partie inférieure du véhicule créent également une portance.

En raison de toutes ces caractéristiques, le statoréacteur présente un certain nombre d’avantages considérables mais aussi des inconvénients non négligeables :

- Légèreté et simplification de fabrication.

- Puissance accru par rapport à un turboréacteur pour la même section frontale.

- Augmentation de la poussée avec le carré de la vitesse.

- Température de fonctionnement plus élevé.

- Poussée nulle au point fixe.

- Faible poussée et faible rendement en dessous de 600-700 km/h.

 

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