Design de chambre de combustion de moteurs à détonation rotative

 

Charles Basenga Kiyanda

Université Concordia

 

Domaine : techniques, mesures et systèmes

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2019-2020

Les technologies de propulsion aéronautiques et aérospatiales actuelles sont basées sur des processus thermiques de déflagration, à pression quasi-constante. Les ondes de détonation, un processus réactif violent à l'intérieur duquel les réactions chimiques sont engendrées par des ondes de choc, a le potentiel d'atteindre, lorsqu'utilisé dans un cycle thermodynamique, une efficacité thermodynamique plus élevée. De plus, la pressurisation des gaz dans l'onde de détonation elle-même permet d'atteindre des pressions plus élevées tout en réduisant la pré-compression nécessaire dans le cycle, simplifiant en même temps le design des moteurs. Le moteur à détonation continue rotative (MDCR) est le concept le plus prometteur de cycle de combustion. Le MDCR peut produire une poussée nette à toutes les vitesses et même si le processus de combustion n'est pas uniforme dans la chambre de combustion, il peut être combiné avec les technologies de tuyère existantes. Le potentiel du MDCR est toutefois présentement impossible à réaliser dû à la génération de chaleur extrème dans la chambre de combustion. Ceci rend impossible la construction de moteurs pouvant soutenir une opération continue au delà de quelques secondes. Cette proposition résoud ce problème à l'aide de nouvelles géométries d'injection et de combustion où un ou des gaz inertes s'écoulent parallèlement au mélange réactif. Cette classe de chambres de combustion est étudiée à l'aide d'une plateforme MDCR reconfigurable qui permet de tester rapidement des moteurs à géométries différentes. La nature des écoulements sera aussi étudiée à l'aide de modèles analytiques quasi-2D et de simulations numériques en deux et trois dimensions. Ces solutions analytiques et numériques permettront d'optimiser le design de chambres de combustion dans le futur.