Le principe de la propulsion à réaction

Exemple

Le mouvement d’un ballon montant sous l’effet de l’expulsion soudaine de l’air est un exemple simple de propulsion à réaction. Dès l’expulsion de l’air, il se crée une dépression entre l’extrémité ouverte du ballon et l’extrémité opposée, ce qui propulse le ballon.

La théorie

Bien que le principe de base soit le même, un moteur à réaction ne fonctionne pas aussi simplement qu’un ballon. L’accélération du jet expulsé par le réacteur est plus importante que la différence de pression. Des forces permettent aux gaz de circuler vers l’arrière pour former le jet. La deuxième loi de Newton montre que ces forces sont proportionnelles à l’accélération du gaz expulsé.

Pour un moteur à réaction, elles sont liées au débit massique multiplié par la vitesse du jet. D’après la troisième loi de Newton, la force d’expulsion est équilibrée par une réaction, la poussée. Cette force de poussée est semblable au recul d’un fusil, qui augmente avec la masse du projectile et sa vitesse initiale. Ainsi, les moteurs à forte poussée nécessitent à la fois des débits massiques importants et des vitesses d’échappement de jet élevées, ce qui peut être obtenu en accroissant les pressions internes au moteur et en augmentant le volume du gaz au moyen de la combustion.

Turbofan Rolls-Royce

Les turbofans ne sont pas aussi puissants que les turboréacteurs,
mais offrent un meilleur rendement et un niveau sonore plus faible.

Les applications

Les dispositifs de propulsion à réaction sont principalement utilisés dans les avions ultrarapides, les avions conçus pour les altitudes élevées, les missiles et les vaisseaux spatiaux. La source d’énergie est un combustible hautement énergétique, brûlé sous pressions élevées pour produire un grand volume de gaz et obtenir ainsi une vitesse d’échappement importante. Pour la combustion, l’oxydant peut être l’oxygène de l’air, injecté dans le moteur puis comprimé!; le véhicule peut aussi avoir des réserves de carburant, de sorte que le moteur est autonome. Parmi les moteurs qui utilisent l’air, on peut citer les turboréacteurs, les turbofans, les turbopropulseurs, les statoréacteurs et les pulsoréacteurs. Les moteurs non atmosphériques sont en général appelés moteurs-fusées.