Pulsoréacteur
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Le pulsoréacteur est un moteur à réaction, à explosion cyclique.
Cet article ne cite pas suffisamment ses sources ().
Sa première utilisation sera pour la bombe volante allemande V1 durant la Seconde Guerre mondiale.
Historique
Le pulsoréacteur voit ses origines en 1865 avec une série de brevets déposés par Charles de Louvrié[1],[2].
Le , Victor de Karavodine dépose lui aussi un brevet, qui se rapproche déjà d'une réalisation industrielle[3].
Mais, à partir des années 1908, René Lorin s'intéresse à la propulsion des avions[4],[5],[6]. Il continue ses travaux pendant la Première Guerre mondiale, théorisant le statoréacteur et le pulsoréacteur. En 1915, il va même jusqu'à proposer au gouvernement français, « [...] un engin téléguidé, capable de bombarder Berlin. Ce projectile [...] était lancé d'une rampe [...] Il était stabilisé par un gyroscope et un régulateur barométrique le tenait à une hauteur déterminée »[4]. Mais, c'est réellement avec son livre, L'air et la vitesse, publié en 1919, à la foi rigoureux et à la portée de tous qui donne la vision de l'aviation à réaction[4].
René Leduc, ingénieur, ne connaissant pas les travaux de René Lorin, réinvente le pulsoréacteur en déposant un brevet sur ce principe de propulsion, le [7].
En parallèle, en Allemagne, un ingénieur, Paul Schmidt (en) commence à travailler sur la conception de moteur à réaction à impulsions[8]. Il dépose un brevet sur sa conception en 1931. En 1938, il fait la démonstration d'un bombardier à réaction sans pilote, mais le projet fut abandonné[réf. souhaitée]. Schmidt rejoignit la société Argus en 1940[9]. Le premier moteur fut élaboré et construit dans les usines d'Argus à Berlin. Il fut acheminé à Peenemünde, le 28 octobre 1942[réf. souhaitée].
Constitution
Le modèle équipant le V1 était composé d'un long cylindre comprenant un ensemble de clapets à l'avant permettant de fermer complètement l'entrée d'air, d'une chambre de combustion équipée d'injecteurs de carburant et de bougies et enfin d'une tuyère d'éjection des gaz.
D'autres modèles, comme l'Escopette mis au point en France par la Snecma ou le Hiller-Lockwood, n'ont pas de clapets, mais un tube d'admission souvent dirigé vers l'arrière, parce qu'en pratique il fonctionne aussi comme une tuyère sur la moitié du cycle et que donc, dirigé vers l'avant, il freinerait l'engin. Ce tube d'admission est plus court que la tuyère. Lorsque les gaz s'échappent à grande vitesse, cela provoque une dépression dans la chambre et donc une aspiration. Celle-ci est faible du côté de la tuyère, longue, à cause des gaz encore en train de sortir, alors que du côté du tube d'admission, la bouffée de gaz chauds s'est éloignée de l'embouchure et l'air frais peut s'introduire par les côtés.
Fonctionnement
A) admission d'air & injection de carburant
B) clapets
C) chambre de combustion
D) tuyère
E) éjection des gaz
Le cycle de fonctionnement (décrit dans le référentiel de l'engin) est le suivant :
- Admission[10]
- Le vent relatif fait entrer l'air dans la chambre de combustion à travers les clapets ouverts.
- En amont de la chambre, du carburant est pulvérisé dans le flux d'air.
- Combustion et détente[10]
- Lorsque la chambre de combustion est froide, les bougies provoquent la combustion du mélange avant qu'il ne sorte de la chambre.
- Lorsque la chambre de combustion est chaude, les bougies ne sont plus nécessaires : les gaz chauds du cycle précédent suffisent à allumer le mélange frais et le cycle de combustion s'auto-entretient.
- La pression engendrée étant supérieure à la pression exercée par l'air extérieur sur les clapets, ceux-ci se ferment. Les clapets ne sont pas strictement nécessaires, car le simple fait que la pression intérieure est plus forte suffit à empêcher l'air d'entrer à l'avant, phénomène exploité dans un pulsoréacteur sans clapet.
- Les gaz de combustion s'échappent par la tuyère, avec une vitesse accrue (par rapport à leur vitesse à l'entrée) par leur détente, ce qui engendre la poussée.
Quand la pression dans la chambre de combustion retombe en dessous de la pression exercée par l'air à l'entrée, l'air peut de nouveau entrer pour commencer un nouveau cycle. Si les clapets existent, ils s'ouvrent.
Un cycle a une durée d'autant plus courte que la vitesse est élevée, souvent inférieure au dixième de seconde. L'Argus As 014 qui motorisait les V1 avait environ 45 cycles par seconde, et produisait un son de fréquence 45 Hz, dans la plage audible. Il était même très bruyant, et les Britanniques surnommèrent les V1 « buzz bomb » ou « cockchafer » (hanneton).
Avantages
- Il peut, contrairement au statoréacteur, fonctionner à faible vitesse ;
- Il a l'avantage d'être de construction relativement simple et peu coûteuse.
Inconvénients
- Il est très bruyant ;
- Son rendement est médiocre ;
- Il fonctionne uniquement en tout ou rien (pas de réglage de la poussée).
Utilisation
De nos jours, on trouve encore des pulsoréacteurs sur des petits avions radiocommandés de loisir (voir modélisme), car ils sont économiques et simples à fabriquer[11].
En 2024, la startup étatsunienne Wave Engine a effectué un vol de démonstration d'un drone Scitor-D équipé d'un prototype de leur pulsoréacteur J-1 (220 N de poussée), ce qui laisse entrevoir une possibilité de motorisation de drones lowcost[12].
