Ce cours de 3 crédits a pour objectif d’introduire les étudiants aux principaux éléments des systèmes de propulsion en général et des turbines à gaz en particulier, et ce, dans le but de développer plus spécifiquement leurs compétences dans la conception et la caractérisation de ces dernières. De même, ce cours vise aussi à développer chez les étudiants une bonne synthèse des éléments de la mécanique des fluides, de la thermodynamique, du transfert de chaleur et de la résistance de matériaux nécessaires à la conception et l’analyse des turbines à gaz. Finalement, au terme du cours les étudiants devraient être en mesure:
- De concevoir et de caractériser les principales composantes d’une turbine à gaz;
- D’interagir professionnellement avec des praticiens spécialistes du domaine; Et
- De pouvoir progresser de manière autonome dans un des champs de spécialisation du domaine des systèmes de propulsion et plus particulièrement des turbines à gaz.
Voici les différents thèmes que nous aborderons :
Conception d’aéronefs : Dimensionnement préliminaire – Portance, traînée et poids – Dimensions de la cabine, vitesse de croisière et distance franchissable – Distance d’atterrissage – Considérations structurales.
Cycles des turbines à gaz : Cycle idéal et cycle réel – Refroidissement intermédiaire, postcombustion et régénération – Puissance massique et consommation de carburant – Effet du taux de compression et de la température d’entrée de turbine.
Propulsion : Poussée et rendement propulsif – Facteurs influençant la poussée – Turboréacteur, turbosoufflante et turbopropulseur – Tuyère de propulsion et augmentation de la poussée.
Transfert d’énergie et écoulement dans les turbomachines : Équation d’Euler – Triangles des vitesses – Réaction – Rothalpie – Terminologie des aubages – Portance et traînée – Écoulement tridimensionnel.
Pertes aérodynamiques : Types – Mécanismes – Coefficients de pertes – Rendement par étage et rendement global – Pertes de profil, à la chambre annulaire, secondaires et par débit de fuite – Réduction des pertes.
Turbines : Caractéristiques et applications – Turbines axiales et radiales – Coefficient de charge d’aubage, par étage et global – Vitesse spécifique – Turbines de compresseur et turbines de puissance – Modèles de refroidissement.
Compresseurs : Composants et équations – Compresseurs axiaux et centrifuges – Aubes directrices d’entrée – Facteur de glissement – Diffuseur – Marge de décrochage et d’étranglement.
Caractéristiques de performance : Groupes adimensionnels – Caractéristiques des étages – Diagrammes de performance – Facteurs de limitation – Pompage – Appariement des composants.
Processus de conception : Corde moyenne, écoulement traversant et profil aérodynamique – Sélection des paramètres – Conception bidimensionnelle et tridimensionnelle – Tendances en conception – Évolution de la conception et de la technologie.