Aerospace propulsion

Durée

26h Th, 26h Pr

Nombre de crédits

Enseignant

Koen Hillewaert

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

• Action, réaction, propulsion. Historique et classification des systèmes de propulsion.
• Ecoulements de fluides compressibles: pertes de charge thermodynamiques, problèmes de Fanno et de Rayleigh, poussée développée par un moteur.
• Caractérisation du comportement des entrées d'air, des compresseurs, des turbines, des chambres de combustion, des tuyères, des hélices.
• Turboréacteurs: types, performances en fonctionnement nominal, performances à charges partielles et en transitoire, refroidissement de la turbine.
• Moteurs-fusées: performances, dimensionnement de la tuyère, thermochimie de la chambre de combustion, réactions chimiques dans la tuyère, choix des propergols.

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

Comprendre comment on dimensionne un système de propulsion en fonction de la mission qui lui est attribuée, des limites technologiques et des conditions de fonctionnement. Comprendre de quoi dépendent ses peformances et comment on les détermine.

Savoirs et compétences prérequis

Cours de thermodynamique, de transferts de chaleur et de mécanique des fluides.

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Des travaux pratiques sont distribués par groupes de deux étudiants. Ils consistent à réaliser un avant-projet de turboréacteur qui doit satisfaire à des performances imposées.

Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)

Ce cours est organisé tout au long du second semestre, par demi-journées, à raison d'une trentaine d'heures de cours théoriques et d'une quinzaine d'heures d'exercices dirigés.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Des notes de cours sont disponibles, ainsi qu'un recueil d'exercices résolus. Ces notes font l'objet d'une remise à jour régulière et sont distribuées au fur et à mesure des cours. Des ouvrages de référence sont proposés. Les transparents utilisés pendant les cours sont en anglais.

Modalités d'évaluation et critères

Un examen oral portant sur la théorie et une exercice est organisé en juin (1ère session) et en septembre (2ème session). Le projet fait l'objet d'un rapport qui tient lieu d'examen écrit.

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Contacts

• Enseignant : Koen Hillewaert (koen.hillewaert@uliege.be)

Adaptation des engagements pédagogiques suite à la pandémie de COVID-19 pour la session de mai-juin

Méthodes d'apprentissage mises en œuvre : enseignement à distance

enseignement par le plateforme e-campus

• notes de cours et carnets d'exercices avec solutions en ligne
• cours diffusé en direct sur collaborate
• fora pour questions concernant théorie, exercices et organisation du cours

Matière de l'évaluation

Classification des systèmes propulsifs
Hélices

• analyse par disque actif et blade element method
• similitude et cartes d'opération
• régulation et types d'hélice

• cycle idéalisée et réelle
• rendement des composants
• rendement du cycle global

• classification, composants et évolutions récentes
• analyse de cycles idéalisés: choix de design, compromis et limitations
• opération des entrées d'air, fonction acoustique, opération de l'entrée supersonique
• opération des tuyères, post-combusteurs et régulation
• compresseurs: similitude, cartes d'opération, instabilités: décrochage et pompage, fonctionnement hors adaptation de compresseurs multi-étages et mesures anti-pompage; opération sous distortion
• turbines:similitude, cartes d'opération, refroidissement
• couplage : interaction compresseur, chambre de combustion et turbine dans le générateur de gaz et lignes d'opération; interaction générateur de gaz et tuyère/turbine: ligne d'équilibre

• fusées: classification, opération et composants; instabilités et cavitation
• thrusters électromagnétiques: classification et principes d'opération

Méthodes d'évaluation

exercices : session commune pour tous les étudiants en ligne (2/3 des points)

• 2 exercises avec 2-3 sous-questions
• introduction valeurs numériques des réponses par formulaire sur e-campus
• envoi de l'élaboration en forme libre : écrit (scan), script de calcul, texte latex après l'examen
• utilisation de matlab / python / ... permis

• question globales / de compréhension : explication de phénomènes physiques, application de principes générales, liens entre différents chapitres
• 20' préparation après avoir reçu la question
• 20' examen et discussion

Contact

De préférence par les 3 fora (théorie, exercices et organisation) sur e-campus pour toute question d'intérêt général. Suivie journalière des fils de discussions.
par mail

• koen.hillewaert@uliege.be
• t.lambert@uliege.be (exercices)

Adaptation des engagements pédagogiques suite à la pandémie de COVID-19 pour la session août-sept

Matière de l'évaluation

Hélices

• analyse par disque actif et blade element method
• similitude et cartes d'opération
• régulation et types d'hélice

• cycle idéalisée et réelle
• rendement des composants
• rendement du cycle global

• paramètres de performance
• classification, composants et évolutions récentes
• analyse de cycles idéalisés: choix de design, compromis et limitations
• opération des entrées d'air, fonction acoustique, opération de l'entrée supersonique
• opération des tuyères, post-combusteurs et régulation
• compresseurs: similitude, cartes d'opération, instabilités: décrochage et pompage, fonctionnement hors adaptation de compresseurs multi-étages et mesures anti-pompage; opération sous distortion
• turbines:similitude, cartes d'opération, refroidissement
• interaction composants

• fusées: classification, opération et composants
• thrusters électromagnétiques: classification et principes d'opération

Méthodes d'évaluation (et plateforme utilisée)

exercices : session en ligne (2/3 des points)

• 2 exercises avec 2-3 sous-questions
• envoi de l'élaboration en forme libre : écrit (scan), script de calcul, texte latex après l'examen, ... 
• utilisation des notes du cours permis
• utilisation de programmes matlab / python / ... recommandée
• session blackboard pour communication/clarifications lors de l'examen

• question globales / de compréhension : explication de phénomènes physiques, application de principes générales, liens entre différents chapitres
• pas de développements mathématiques détaillés
• illustrations à la main
• 30' préparation après avoir reçu la question, 30' examen et discussion

Contact(s)

De préférence via un des 3 fora (théorie, exercices et organisation) sur e-campus pour toute question d'intérêt général. Les fils de discussions sont suivis journalièrement.
par mail
koen.hillewaert@uliege.be
t.lambert@uliege.be (exercices)

Notes en ligne