PLAN DE COURS Hiver 2010
GMC-4151 10431 - Propulsion aéronautique et spatiale
Informations générales
Crédits : 3 Temps consacré : 4-0-5 Mode d'enseignement : Présentiel
Site Web : aucun
Intranet Pixel : https://pixel.fsg.ulaval.ca
Enseignant(s) : De Champlain, Alain [email protected] Responsable : à déterminer
Description sommaire
Application des principes fondamentaux de la mécanique des fluides et de la thermodynamique à l'analyse des systèmes de propulsion. Les domaines à l'étude incluent les turboréacteurs, les turbopropulseurs, les turbosoufflantes et les statoréacteurs ainsi que leurs composantes internes tels les compresseurs, les foyers de combustion et les turbines. Enfin, une discussion sur l'évolution des fusées et les exigences pour une mission spatiale est présentée.
Horaire et disponibilités
Cours en classe : Mardi 13h30 à 15h20 PLT-2546 Mercredi 10h30 à 12h20 PLT-2508
Objectifs
Au terme de ce cours, l'étudiant(e) sera capable d'appliquer les principes fondamentaux de la
mécanique des fluides et de la thermodynamique à l'analyse des systèmes de propulsion d'aujourd'hui et de demain par la théorie vue en classe et la réalisation pratique des deux laboratoires. En plus il se familiarisera avec la littérature technique et un progiciel de calcul numérique.
Contenu
La matière normalement couverte est divisée en 6 chapitres pour rencontrer les objectifs:
1. Concepts Fondamentaux
Réviser et appliquer l'équation des gaz parfaits et les équations de base en mécanique des fluides et en thermodynamique pour être capable de faire un bilan de masse, de quantité de mouvement et d'énergie sur des géométries propres à des systèmes propulsifs.
2. Notions de Performance
Développer et utiliser l'équation de la poussée, les rendements propulsif, thermique et global, et l'impulsion spécifique pour le cas général d'un système propulsif.
3. Les Moteurs à Propulsion par Jet
Appliquer le concept du cycle thermodynamique à différents types de propulseurs à jet tels que le statoréacteur, le turboréacteur, la turbosoufflante et le turbopropulseur pour en faire le calcul de la Poussée.
4. Les Composantes d'un Moteur à Propulsion par Jet
Pouvoir faire les calculs de rendements des différentes composantes d'un propulseur à partir de leurs courbes de performance. Les composantes à l'étude sont :
Hélices - Diffuseur - Compresseur - Foyer de combustion - Turbine et Tuyère.
5. Les Fusées
Calculer la Poussée requise en tenant compte de l'effet de la gravité et de la traînée sur une fusée à un étage et à plusieurs étages.
6. Mécanique Spatiale
Planifier une mission spatiale d'après le type de trajectoire de départ et de courbe de mise en orbite (courbe conique et courbe elliptique) et l'énergie orbitale requise.
Méthodologie
Les étudiant(e)s doivent prendre leurs propres notes de cours à partir des explications en classe. Le livre intitulé “Mechanics and Thermodynamics of Propulsion”, listé à la section bibliographique, est obligatoire pour le cours.
A chaque semaine, quatre heures de cours théoriques sont prévus, à l'occasion une période de travaux dirigés en classe sera accordée selon la matière vue.
Consignes sur les examens
La note de passage exigée est de 50%.
Le barème départemental est suivi pour établir la cote finale qui apparaîtra sur le relevé de notes.
L'usage des calculatrices à mémoire est permis dans les examens.
La qualité du français et la présentation matérielle de la recherche technique seront prises en considération lors des évaluations.
Consignes sur les travaux
Le cours inclut deux séances de travaux pratiques en laboratoire. Un premier laboratoire est complété avec un exercice sur ordinateur pour une introduction à la modélisation numérique avec le logiciel FluentTM. Le deuxième laboratoire se fait avec un montage expérimental permettant d'évaluer les performances d'un turboréacteur avec tuyère de sortie variable. De plus une recherche technique sera donnée pour prendre connaissance des développements récents dans un domaine d'intérêt en
aéronautique mais touchant de près la propulsion.
Plus de détails sur la recherche technique seront donnés aux étudiant(e)s dans les premières semaines de cours.
Pour les étudiant(e)s de deuxième cycle, la recherche technique et la modélisation numérique sont remplacées par un travail de recherche plus approfondi sur un sujet d'intérêt à la propulsion et à remettre à l'avant dernière semaine de cours, soit pour le mercredi 14 avril 2010.
La qualité du français et la présentation matérielle de la recherche technique seront prises en considération lors des évaluations.
Modalités d'évaluation
Examen Date Heure Pondération de
la note finale Document(s) autorisé(s) examen
partiel
Mercredi 10 mars 2010
10h30 à
12h20 25.00% Manuel obligatoire + notes de cours Examen final Mardi 27 avril 2010 13h30 à
15h20 30.00% Manuel obligatoire + notes de cours
Travail Équipes Date Heure Pondération de la note
finale
Modélisation numériq
Individuel Mercredi 24 février 2010
10h30 10.00%
Recherche technique Individuel Mardi 30 mars 2010 13h30 15.00%
LAB Turbine à gaz 3 Mercredi 14 avril 2010 10h30 20.00%
Détails sur les modalités d'évaluation
L'évaluation des étudiant(e)s est faite à partir de la recherche technique, de deux laboratoires et de deux examens tels que spécifiés dans le bloc sur les évaluations.
Échelle des cotes (cycle 1)
Échelle des cotes
A+ [ 85.00 - 100 ] A [ 82.00 - 84.99 ] A- [ 79.00 - 81.99 ] Réussite B+ [ 76.00 - 78.99 ] B [ 73.00 - 75.99 ] B- [ 70.00 - 72.99 ] Réussite C+ [ 66.00 - 69.99 ] C [ 62.00 - 65.99 ] C- [ 58.00 - 61.99 ] Réussite D+ [ 54.00 - 57.99 ] D [ 50.00 - 53.99 ] Réussite
E [ 0.00 - 49.99 ] Échec
X Abandon sans échec
(dans les délais prévus)
Bibliographie
Hill, P.G., Peterson, C.R., Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, 2nd edition, Addison-Wesley Publishing Company, Don Mills, Ontario, 1992.
Mattingly, J.D., Elements of Gas Turbine Propulsion, McGraw-Hill Series, 1996.
Lepourry, P., Ciryci, R., Propulseurs aéronautiques, Toulouse: Cipadues-Éditions, 167 p., 1991.
Sutton, G.P., Rocket Propulsion Elements, 6th., John Wiley & Sons Canada Ltd, 1992.
Treager, I.E., Les Réacteurs, Les Éditions du Richelieu Ltée, 1984.
Anonyme, The Jet Engine, 35h ed., Rolls-Royce Ltd, Derby, England, 1969. TL709,3 T83 R749 1969.
Saravanamuttoo, H.H., Rogers, G.F.C., Cohen, H., Gas Turbine Theory, 5th edition, Prentice-Hall, Toronto, 2001.
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation
L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre activité durant laquelle l'enseignant l'interdit.
De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation.
Pour l'année 2009-2010, les modèles suivants sont autorisés : Hewlett Packard HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S Texas Instrument TI-30Xa, TI-30XIIB, TI-30XIIS, TI-36X,
BA35
Sharp EL-531*, EL-546*, EL-520*
Casio ASIO FX-300 MS, FX-300W Plus
* Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro
Dans tous ces cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP étudiante ZONE.
Information spécifique aux étudiants de l'École d'actuariat
Les calculatrices autorisées lors des examens sont uniquement les modèles répondant aux normes de la Society of Actuaries et de la Casualty Actuarial Society pour leurs examens, soit les modèles Texas Instruments suivants :
BA-35 (solaire ou à pile)
•
BA II Plus
•
BA II Plus Professional
•
TI-30Xa
•
TI-30X II (IIS ou IIB)
•
TI-30X MultiView (XS ou XB)
•
Politique sur le plagiat et la fraude académique Règles disciplinaires
Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'Université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse suivante:
http://www.ulaval.ca/sg/reg/Reglements/Reglement_disciplinaire.pdf Plagiat
Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de:
i) copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source;
ii) résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source;
iii) traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;
iv) remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);
v) remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires.
