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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

François Garnier

PLAN DE COURS

Hiver 2026
MEC758 : Système de propulsion et turbomachines (3 crédits)

Préalables
Pour tous profils : MEC335

Description du cours
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l’étudiant aura acquis des notions fondamentales sur le fonctionnement et la conception des systèmes de propulsion utilisés en aéronautique. Elle ou il se sera initié à l'analyse et à la conception d'éléments constituant des systèmes de propulsion opérant sous diverses conditions. Elle ou il aura compris les interrelations existant entre les lois de la mécanique des fluides, de la thermodynamique, du transfert de chaleur et de la résistance des matériaux dans le fonctionnement d'un moteur d'avion et les limitations imposées lors de la conception.

À la fin du cours l’étudiante ou l’étudiant sera en mesure :

de décrire les divers types de turbomachines aéronautiques;
d’expliquer les principes de base du fonctionnement d’une turbomachine aéronautique;
d’analyser les différents composants et les performances d’un système de propulsion;
de dimensionner une turbomachine aéronautique à partir des relations de base de thermodynamique et de mécanique des fluides.

Introduction aux systèmes de propulsion. Concepts de base de la dynamique des gaz. Sélection du cycle thermodynamique. Géométrie et performance des diffuseurs. Transfert d'énergie dans les turbomachines. Choix du nombre d'étages. Méthodologie du design et de prédiction de la performance des turbines axiales, des compresseurs et des centrifuges. Limitations mécaniques. Transfert de chaleur dans les systèmes de combustion et de refroidissement. Systèmes de contrôle.

Séances de laboratoire portant sur la réalisation en équipe d'un projet de conception. Utilisation de logiciels.

Stratégies pédagogiques

Chaque semaine, 3 heures d’enseignement magistral sont prévues ainsi que 2 heures de travaux pratiques en classe ou en laboratoire. Ces périodes d’enseignement et de travaux pratiques (TP) devraient être complétées par de l’étude et du travail personnel correspondant à environ 5 heures par semaine en moyenne.

En complément aux notions théoriques vues en classe, on présentera des exemples (en classe et/ou en TP) pour permettre aux étudiants de bien assimiler les concepts présentés. Une série d’exercices supplémentaires, à faire sur une base individuelle, pourra être également proposée. Au besoin, une période de temps pourra aussi être réservée, en classe ou en TP, pour discuter et répondre aux questions concernant les exercices suggérés.

Informations concernant l’agrément du BCAPG
Ce cours compte 58,8 unités d'agrément réparties comme suit :

Catégories de UA	Nombre	Proportion	Matière(s) traitée(s)
Mathématiques	15 UA	25,51 %
Science du génie	20 UA	34,01 %
Conception Ingénierie	23,8 UA	40,48 %

Utilisation d’appareils électroniques

N/A

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Mardi	13:30 - 17:00	Activité de cours
	Mercredi	10:30 - 12:30	Laboratoire

Coordonnées du personnel enseignant le cours

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Pascal Doran	Activité de cours	cc-pascal.doran@etsmtl.ca	A-2112
01		Laboratoire

Cours

Date	Contenus traités dans le cours	Heures
Séance 1	Introduction Cycles des turbines à gaz Applications des turbines à gaz Configurations d’arbre : arbre unique et arbres multiples Facteurs influençant la poussée : paramètres du cycle, vitesse de croisière, altitude et climat	3h
Séance 2	Rappel mécanique des fluides et thermodynamique Rappel thermodynamique Rappel mécanique des fluides Rappel transfert de chaleur	3h
Séance 3	Propulsion Thermodynamique de vol Turbojet Turbosoufflante Turbopropulseur	3h
Séance 4	Aérothermodynamique des écoulements entrants et sortants Entrée d’air / Diffuseur Tuyères de propulsion Augmentation et inversion de la poussée Réduction du bruit	3h
Séance 5	Compresseurs centrifuges Composants et types Transfert d’énergie Entrée du rouet : pré-tourbillonnement Sortie du rouet : facteur de glissement Diffuseur : lisse et aubé	3h
Séance 6	Compresseurs axiaux I Types de turbomachines : à écoulement axial, radial et mixte Terminologie des aubages : incidence et écart Équation d’Euler Triangle de vitesse	3h
Séance 7	Compresseurs axiaux II Profils de compresseur Degré de réaction Répartition du nombre de Mach du profil Paramètres adimensionnels Écoulement tridimensionnel Caractéristiques de performance	3h

Séance 8	Compresseurs axiaux III Composants et types Aubes directrices d’entrée Caractéristiques des étages Performance hors conception Marge de décrochage et d’étranglement, pompage compresseur	3h
Séance 9	Chambre de combustion Carburant Mélange air-carburant Caractéristique de flamme Chimie de la flamme Combustion réelle vs idéale Post-combustion Émissions polluantes	3h
Séance 10	Turbines axiales I Principes de base Triangle de vitesse Efficacité Couplage turbine-compresseur État de contrainte des rotors	3h
Séance 11	Turbines axiales II Transfert d’énergie et degré de réaction Caractéristiques des étages : charge sur l’étage et coefficient de débit Charge du profil : coefficient de Zweifel Performance hors conception Équations régissant le refroidissement des turbines Modèles de refroidissement de turbine : interne, externe, rendement, etc.	3h
Séance 12	Pertes aérodynamiques Classification Coefficients de pertes et relations avec le rendement Évaluation des pertes : expériences, corrélations et analyses Pertes de profil et pertes à la chambre annulaire Pertes secondaires Pertes par débit de fuite en extrémité Autres pertes : par choc, refroidissement, incidence, etc. Classification : haute et basse pression, avec/sans carénage	3h
Séance 13	Processus de conception aérodynamique Procédure de conception, établissement de la corde moyenne préliminaire Sélection des paramètres : vitesse, réaction, numéro du profil, veine gazeuse, etc. Écoulement traversant, distribution radiale du travail Profil aérodynamique Optimisation d’empilement Conception bidimensionnelle et tridimensionnelle : analyse multiétage Tendances en conception Couplage avion-moteur	3h
Total		39

Laboratoires et travaux pratiques

Utilisation d'outils d'ingénierie

Python

Évaluation

Informations additionnelles :

Activité	Description	%
Intra	Examen intra de mi-parcours	35 %
Projet	Rapport	35 %
Final	Présentation orale	30 %

Utilisation d’appareils électroniques : NON

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	25 février 2026

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

N/A

Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par la personne enseignante du cours ou la personne coordonnatrice dans le cas des stages.

Documentation obligatoire

Documentation suggérée

Manuel de cours : COHEN H., ROGERS G.F.C. et SARAVANAMUTTOO H.H.I., « Gas Turbine Theory », Longman, DIXON S.L., « Fluid Mechanics, Thermodynamics of Turbomachinery », Pergamon Press.

Ouvrages de références

1. SHEPHERD D.G., « Principles of Turbomachinery », MacMillan.

2. VAVRA H., « Aerothermodynamics & Flow in Turbomachines », J. Wiley.

3. YOSHINAKA Y., SAMPATH P. et MOUSTAPHA H., « Gas Turbines – Handbook of Fluid Dynamics and Fluid Machinery », J. Wiley.

4. « Sawyer’s Gas Turbine Engineering Handbook », Volume 1.

5. « The Aircraft Gas Turbine Engine and its Operation », United Technologies – Pratt & Whitney.

6. HILL P.G. et PETERSON C.R., « Mechanics and Thermodynamics of Propulsion », Addison-Wesley Publishing.

7. MOUSTAPHA H., ZELESKY M., BAINES N. et JAPIKSE D., « Axial and Radial Turbines », Concepts NREC.

8. LAKSHMINARAYANA B., « Fluid Dynamics and Heat Transfer of Turbomachinery », J.Wiley.

9. HORLOCK J.H., « Axial Flow Turbines », Krieger.

10. HORLOCK J.H., « Axial Flow Compressors », Butterworths.

11. « Turbine Design & Applications », NASA SP-290, Volumes 1, 2 et 3.

12. « Aerodynamic Design of Axial Flow Compressors », NASA SP-36.

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

N/A

Autres informations

Calendrier des activités

Sem.	Date	Description	Remarques
01	6 janvier 7 janvier	C1 – Introduction TP – Pas de TP
02	13 janvier 14 janvier	C2 – Rappel mécanique des fluides & thermodynamique TP1 – Exercices
03	20 janvier 21 janvier	C3 – Propulsion TP2 – Exercices
04	27 janvier 28 janvier	C4 – Aérothermodynamique des écoulements TP3 – Exercices
05	3 février 4 février	C5 – Compresseurs centrifuges TP4 – Exercices
06	10 février 11 février	C6 – Compresseurs axiaux TP5 – Exercices
07	17 février 18 février	C7 – Compresseurs axiaux TP6 – Exercices
08	25 février 24 février	C8 – Compresseurs axiaux TP7 – Examen Partiel (Cours 1 à 7)
09	10 mars 11 mars	C9 – Chambre de combustion TP8 – Exercices & Projet
10	17 mars 18 mars	C10 – Turbines axiales TP9 – Exercices & Projet	Date limite d’abandon : 16 mars
11	24 mars 25 mars	C11 – Turbines axiales TP10 – Exercices & Projet
12	31 mars 1 avril	C12 – Pertes aérodynamiques TP – Pas de TP (horaire du vendredi)
13	7 avril 8 avril	C – Pas de cours (horaire du samedi) TP11 – Exercices & Projet
14	14 avril 15 avril	C13 – Processus de conception aérodynamique TP12 – Exercices & Projet