New Combustion Concepts to Enhance the Thermodynamic Efficiency of Propulsion Engines
Nouveaux concepts de combustion pour l’augmentation du rendement thermique des propulseurs
Résumé
The reduction of fuel consumption in future propulsive engines is an ambitious target that will be reached only with a technological breakthrough. Two of the possible solutions are being investigated experimentally and numerically by MBDA France, ONERA, PPRIME and SAFRAN Tech. Changing the actual thermodynamical cycle through the use of Constant-Volume Combustion or Rotative Detonation concepts could theoretically enable this target to be reached. Implementing such concepts requires a deep knowledge and control of several basic phenomena that will occur and interact in real engines, such as: mixing processes, ignition, flow effects, dilution by residual burnt gas, etc.This article presents recent studies carried out on these elementary processes that must be considered in high-velocity flows and under non-stationary conditions, whatever the concept (CVC or RDE). The results provide a comprehensive insight into constant-volume combustion and detonation dynamics from simulation and experiments on a reduced scale or full scale prototype, which enables the physical phenomena to be understood and modeled, and the potential of such concepts for future propulsion to be highlighted.
La réduction de la consommation des futurs systèmes de propulsion a un objectif ambitieux qui ne pourra être atteint qu’à l’aide de ruptures technologiques. Parmi les solutions envisageables, deux sont actuellement à l’étude par MBDA France, ONERA, PPRIME and SAFRAN Tech.Il s’agit de changer le cycle thermodynamique actuel grâce aux concepts de Combustion à Volume Constant ou de détonation rotative qui peuvent théoriquement permettre d’atteindre les objectifs visés. Mettre en place de tel concepts nécessite la maîtrise de nombreux phénomènes physiques qui vont intervenir et interagir dans un système réel comme : le processus de mélange, l’allumage, les effets de compressibilité et d’advection par les écoulements rapides, la dilution par les gaz brûlés résiduels…Cet article présente les récentes études menées sur ces processus élémentaires devant être considérés dans des conditions instationnaires et dans des écoulements à haute vitesse, et ceci quelque soit le concept considérés (CVC ou RDE). Les résultats obtenus grâce aux approches expérimentales, sur montages à échelles réduites, ou par simulations numériques fournissent une meilleure compréhension des phénomènes physiques impliqués et de leur modélisation, ce qui permet de souligner le potentiel de ce type de concept pour les futurs systèmes de propulsion.
Origine : Accord explicite pour ce dépôt
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