Statoréacteur - Définition
Le statoréacteur (en anglais ramjet) est le plus simple des moteurs à réaction, il ne comporte aucune pièce mobile (stato pour statique). Il fut inventé par René Lorin en 1912.
Fonctionnement
Le statoréacteur est constitué d'un tube ouvert aux deux extrémités, dans lequel on injecte un carburant qui se mélange à l'air. Il s'enflamme grâce à un système d'allumage puis la combustion est ensuite entretenue à l'aide de dispositifs appelés "accroches flammes". Le résultat de cette combustion est la production de gaz chauds en grande quantité, qui s'accélèrent en se détendant dans la tuyère terminant le réacteur, provoquant une poussée significative.
Malgré l'apparente simplicité du concept, l'efficacité d'un tel moteur dépend grandement des formes intérieures du " tube ". La première partie, dite entrée d'air, permet de comprimer l'air (Théorème de Bernoulli) en abaissant sa vitesse. Cette baisse de vitesse s'accompagne également d'un échauffement de l'air. L'air arrive donc dans la chambre de combustion avec une pression et une température élevées et une vitesse réduite. Cette zone est dotée en général de plusieurs couronnes d'injecteurs qui pulvérisent le carburant et entretiennent la flamme. La forme de cette chambre et la disposition des injecteurs doit assurer la stabilité de la flamme et la qualité de la combustion et constitue la partie la plus complexe à mettre au point. Enfin, comme pour tout autre moteur à réaction, la forme de la tuyère génère la poussée par détente des gaz brulés. L'énergie thermique est transformée en énergie cinétique.
Ce moteur a l'avantage de ne comporter aucune pièce mécanique en mouvement. Il a par contre l'inconvénient de ne pas pouvoir fonctionner à vitesse nulle. Il doit donc être couplé à un autre système de propulsion pour atteindre sa vitesse minimale de fonctionnement, ce qui limite considérablement son champ d'application.
Le terme " statoréacteur " désigne usuellement le statoréacteur classique, ou statoréacteur à combustion subsonique. Dans ce type de statoréacteur, la vitesse de l'air dans la chambre de combustion est largement subsonique, de l'ordre de Mach 0,5. Mais au-delà d'une certaine vitesse extérieure, l'abaissement de vitesse nécessaire devient trop important et l'efficacité du moteur décroît. Cette limite se situe entre mach 5 et 6. Pour résoudre ce problème, la combustion doit s'effectuer en régime supersonique. On parle alors de statoréacteur à combustion supersonique ou superstatoréacteur ou encore scramjet. Entre mach 3 et mach 6 environ, le statoréacteur classique est le moteur le plus efficace. En dessous de Mach 3, il devient moins efficace que le turboréacteur à simple flux.
Domaine d'application
Les grandes nations étudient ce systéme de propulsion avec des succès divers.
Au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, on a cru, notamment en France, à l'avenir du statoréacteur. René Leduc construisait ses avions " Leduc " qui ne brillèrent guère par leurs performances et se révélèrent difficile à piloter, le statoréacteur supportant mal les changements de taux d'injection. Plus réussi, l'intercepteur à propulsion mixte turbo/stato Nord Aviation 1500 " Griffon " dépassa mach 2 entre 1957 et 1959. Mais le développement des turboréacteurs, beaucoup moins contraignants, a mis fin à la carrière du statoréacteur. En 1960, l'Armée de l'Air et l'Us Air Force ont testé la cible volante française CT41 qui était équipée de deux statoréacteurs et qui pouvait atteindre mach 3,1. Trop rapide pour son temps, aucun avion ne pouvant l'intercepter, ce pour quoi elle avait été conçue, elle fut donc abandonné en 1965. Aujourd'hui, on trouve des statoréacteurs avec accélérateurs à poudre intégrés dans des missiles supersoniques comme les ASMP.
Aux États-Unis, la NASA et l'US Air Force ont fabriqué plusieurs appareils fonctionnant avec un statoréacteur dont un drone de reconnaissance trisonique dans les années 1960. Le Blackbird utilise des moteurs particulier, qui comprend un turboréacteur entouré d'un statoréacteur, lequel assure une part croissante de la poussée en grande vitesse, un peu comme dans le griffon.
Un moteur du futur ?
Les recherches sur les superstatoréacteurs, qui sont des statoréacteurs à combustion supersonique qui utilisent l'oxygène contenu dans l'air pour la combustion, et non pas dans des réservoirs, comme les fusées, sont prometteuses. Malgré des défauts majeurs (les problèmes thermiques, rendement à hautes vitesses) on espère pouvoir atteindre des nombre de Mach très élevé, de l'ordre de 10. Des concepts proposant d'utiliser successivement un moteur fusée pour une accélération initiale, puis un statoréacteur (combustion subsonique), un superstatoréacteur (combustion supersonique) et enfin à nouveau une fusée pour sortir de l'atmosphère sont étudiés. L'idée générale est d'utiliser l'oxygène contenu dans l'air pendant l'accélération dans l'atmosphère, jusqu'à Mach 10 à 12, pour économiser sur la masse d'oxygène classiquement embarquée par une fusée et donc gagner en masse utile (satellite) que pourrait transporter le système. La validité du concept n'est pas encore démontrée.