Cet ouvrage est accessible à un très large public possédant des connaissances scientifiques et techniques du niveau terminale et curieux d’aéronautique.
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Rubrique :
Avion
ISBN :
9782383951728
Référence :
2172
Année de parution :
2025
Cet ouvrage est accessible à un très large public possédant des connaissances scientifiques et techniques du niveau terminale et curieux d’aéronautique. Cours professé en écoles d’ingénieur, ses objectifs sont de montrer les paramètres principaux qui conditionnent le vol stationnaire et d’avancement d’un appareil à décollage et atterrissage vertical (VTOL) tel qu’un petit hélicoptère ou un drone et ses dérivés modernes destinés au transport de personnes ; également, de dégager une compréhension d’ensemble des projets actuels et de leur réponse aux différents enjeux. Le lecteur intéressé sera capable de prolonger la réflexion et bâtir ses propres modèles en utilisant les concepts exposés.
Il dégage les caractéristiques pertinentes des systèmes de propulsion thermiques ou électriques (hybrides ou autres), compare ces systèmes dans leur état actuel, dégage leurs conditions d’évolution pour faire progresser les performances dans les différentes phases de vol et partant, les différentes missions envisageables en termes de durée du vol et de distance franchissable.
Il s’appuie sur des modélisations simples des besoins de puissance dans ces phases de vol, à partir des caractéristiques physiques (massiques, volumétriques, énergétiques) globales des aéronefs et de leurs systèmes de propulsion (moteurs, propulseurs, stockage et transformation d’énergie). Des illustrations graphiques et des vidéos montrent les différentes architectures possibles de ces appareils et leurs propriétés et l’on découvre de manière pédagogique les différentes problématiques de ces nouvelles machines volantes passionnantes (chaîne de puissance, transition entre phases de vol, bruit, opérations…).
| Référence : | 2172 |
| Nombre de pages : | 120 |
| Format : | 16x24 cm |
| Reliure : | Broché |
| Rôle | |
|---|---|
| Mercier Christian | Auteur |
Sommaire
Préface
1 Préliminaire
2 Introduction aux notions utilisées dans les comparatifs
2.1 Formule de Froude : performance en stationnaire (« hover power »)
2.2 Formule de Breguet : performance en vol d’avancement
3 Pourquoi envisager une propulsion électrique ?
3.1 La raréfaction des énergies fossiles
3.2 Les progrès des systèmes électriques
3.3 Quelques réalisations emblématiques
3.3.1 Premiers appareils expérimentaux
3.3.2 Des projets complets
3.4 Rappel sur l’intérêt de la ‘formule’ hélicoptère
3.5 Un bon début : une machine biplace
3.5.1 « Électrification » d’un hélicoptère biplace
3.5.2 Évolutions
3.5.3 Conclusion
4 Les multirotors, une solution élégante ?
4.1 Un exemple amusant…et son analyse
4.2 La tentation des multirotors
4.3 Conclusion
5 Hybridation de la ‘formule aérodynamique’
5.1 Revenons à Breguet : un peu, beaucoup…de finesse
5.2 Quelques exemples récents
6 Les challenges des eVTOL
7 Comparaison des systèmes de propulsion
7.1 Évaluation de la masse d’un système propulsif
7.2 Comparaison des systèmes actuels
7.2.1 Moteurs thermiques
7.2.2 Motorisations électriques
7.2.2.1 Hybride distribuée
7.2.2.2 Électrique pure
7.2.2.3 Comparaison des deux solutions électriques
7.2.2.4 Pile à Combustible (PAC)
8 Conclusion
9 Annexe 1 (TD) Froude (stationnaire) et Breguet (d’avancement)
9.1 Froude : puissance nécessaire en vol stationnaire
9.2 Breguet : distance franchissable (« range ») fonction de l’énergie disponible à bord, de la finesse et de la masse appareil
9.3 Démonstration des formules de Froude et Breguet
9.3.1 Froude
9.3.2 Breguet
9.3.2.1 Si la masse de l’aéronef est constante (énergie contenue dans une batterie par exemple)
9.3.2.2 Si la masse de l’aéronef varie avec le temps (motorisation thermique consommant un carburant liquide par exemple)
9.4 Consommations comparées d’aéronefs et autres véhicules
10 Annexe 2 (TD) analyse de la « baignoire volante »
11 Annexe 3 (TD) besoin de puissance en stationnaire des multirotors
12 Annexe 4 (TD) Électrification d’un hélicoptère type Cabri
12.1 Masse de la motorisation :
12.2 Expression du range fonction de l’énergie contenue
12.3 Tracé de la courbe range = f (masse de l’énergie stockée à bord)
12.4 Faisabilité de l’hélicoptère électrique
12.5 Hybridation aérodynamique : effet de la finesse
13 Annexe 5 (TD) Comparaison des systèmes de propulsion
13.1 Éléments constitutifs, représentation
13.2 Moteurs thermiques
13.3 Motorisation électrique pure avec batterie
13.4 Pile à combustible (PAC) « fuel cell » en anglais
13.5 Propulsion hybride distribuée, sans batterie
14 Annexe 6 la motorisation HCE
14.1 Introduction à l’installation motrice alternative HCE
14.1.1 Une forte densité de puissance pour un moteur à pistons
14.1.2 Une consommation très basse au prix d’un système de refroidissement élaboré
14.1.3 Architecture du « powerpack »
14.2 Logique des essais de développement
14.2.1 Évaluation de sous-ensembles
14.2.2 Essais du « powerpack »
14.2.3 Essais d’intégration hélicoptère
14.3 Résultats « powerpack »
14.3.1 Puissance
14.3.2 Rendement moteur et puissances évacuées
14.3.3 Rapport masse / puissance
14.3.4 Consommation et émissions
14.3.5 Emissions sonores
14.3.6 Capabilité avion
14.4 Résultats des vols sur hélicoptère
14.4.1 Oscillations de couple
14.4.2 Vibrations moteur
14.4.3 Régulation de vitesse rotor
14.4.4 Système de refroidissement
14.4.4.1 Conditions de vol et dimensionnement
14.4.4.2 Architecture
14.4.4.3 Essais sur banc du principe de refroidissement
14.4.4.4 Résultats des essais en vol
14.5 Conclusion
15 Annexe 7 Hybridation électrique de l’hélicoptère
15.1 Catégories d’hybrides
15.2 Spécificités de l’hybridation hélicoptère comparée à l’automobile
15.3 L’électrification du système de propulsion
15.4 Quelques exemples
15.4.1 Microhybride sur turbomoteur pour boost d’OEI30s
15.4.2 Engine Backup System pour hélicoptère léger monomoteur (mild hybrid)
15.4.3 Mild hybrid avec SIO ou SEO
15.4.4 Rotor anticouple électrique (mild hybrid)
15.4.5 Hybride série avec turbomoteur (« full hybrid »)
15.4.6 « Full electric » (électrique pur)
15.5 Contraintes thermiques et de volume
15.5.1 Thermiques
15.5.2 Volume
15.6 Distance à la cible
15.7 Conclusion
16 Annexe 8 Données de base
17 Annexe 9 vidéos eVTOL
