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3.3 Servitudes Iroposees par 1’Echauffement Cinetique

En dehors de son actlon sur la structure. 1' Echauffement cinćtique impose certaines servltudes au combustlble surtout s’il est utilisć comme agent de refroidissement et aux fluldes auxiliaire6 employds dans certains ćquipements.

Le combustlble est contenu dans des rdservoirs lntćgraux ou structuraux car formds par l*espace compris entre deux longeron6, deux nervures termlnales et les rev£tements de 1'intrados et de 1’extrados de l’aile. Pour ćtanchćifier un tel rćservoir, on peut soit recouvrir les parols intćrieures d’un enduit ad hoc, soit disposer & r intdrieur du volume d'une sorte de sac-valise en tolle forte recouverte de caoutchouc synthdtique. Dans ce dernier cas le liqulde contenu est sćpard de la structure par une enveloppe thermiquement Isolante. Lors de 1*dchauffement cinćtique de la structure, 11 y aura ćcoulement de chaleur vers le combustlble, dcoulement raplde dans le ca6 du rdservoir dtanchdifić par enduit, nettement plu6 lent dans le cas du sac-vall6e. La sltuatlon sera la m§me pour les rćservoirs de fuBelage devenus nćcessaires par suitę des quantitds accrues de combustlble que doivent emporter les avlons supersonlques et du volume rćduit dlsponlble dans les proflls minces utilisds pour les ailes de ces appareils.

Aux calories provenant de V ćchauffement cindtique viennent s’ajouter celles collectćes lor8 du passage du combustlble dans les dchangeurs de chaleur od il joue le rtfle de source frolde. II en rćsulte une augmentation progressive de la temperaturę du combustlble d’oCi possibilitćs accrues d'ćbullition en altitude, de6 danger6 d'explosion et enfin d'accćlćration des rćactions de vieillissement. La sltuatlon est donc totalement diffćrente de celle qui se prćsente pour les avions volant k des vites6es sous-soniques. Dans ce dernier cas, la temperaturę du combustlble dlminue au cours du vol et atteint plus ou molns rapidement des valeurs suffisamment basses pour congeler 1* eau toujours presente. ne fdt-ce qu'i l*etat dlssous. Les micro-cristaux ainsi formes pouvant obstruer les filtres, un systdme de rechauffage, d'injection d’alcool et m£me de by-pass doit Stre mis en actlon pour pallier cette difficulte. De plu6, les specificatlons relative6 k ces combustibles imposent que le point de congeiation soit infćrieur k une temperaturę maximum de -40 k -50°C pour le point de congeiation. Or 11 faut envisager qu* un avion supersonique puisse 6tre obligć, pour 1'une ou 1’autre raison, de voler k des vitesse8 sous-soniques. Le combustlble dont 11 dispose doit donc rdpondre aux specifications dćjd en vigueur quant au point de congeiation, k la teneur en eau et k la solubilite de celle-ci dans le combustlble.

L’dvaporation en altitude est liće k la ten6ion de vapeur et k la temperaturę du combustlble d'une part et k la presslon ambiante, c’e8t-fc-dire 1’altitude, d’autre part. Comme les avions supersoniques evolueront suivant leur yitesse k des altitudes aliant de 18.000 k 30.000 m, la presslon ambiante se situera entre 0,076 kg/cm² et 0,012 kg/cm². Du c6t4 du combustlble. la tension de vapeur est, Jusqu’ k present, mesurće k 100°F (37°8C) et indiquee en lb/in.² (pounds/square inch) par 1'appareil Reid. La correiation entre la tension de vapeur Reid et le6 possibilites d'evaporation en altitude a donnć satisfaction tant qu’il ne s*est agi que d’avions classiques dont le combustlble n'dtait pas soumis k un ćchauffement cinćtique significatif ou n’ćtait pas utilisć en tant que puits de chaleur. C’est ainsi que la tension de vapeur Reid a ćtć limitće k 7 lb/in.² pour les essences de6tinćes aux avions k moteurs k piston et A 2-3 lb/in.² pour les carburants utilisĆ6 par les turbo-rćacteurs; ce qui a dti gdnćralement satisfaisant. Remarquons cependant que dans ce dernier cas des pertes par ćvaporation-ćbullition ont ćtć observćes au cours de certains vols. Elles sont dues k la prćsence d’une quantitć senslble d'air di6sous dans le combustlble qui, lui-m§me avait une tempćrature de ravitaillement plus ćlevde que d’habitude. Une montće rapide provoquait un ddgazage soudain avec entrafnement des fractions les plus volatiles. Les rćservoirs dquipd» d*un 6ac-valise favorisent ćvidemment ce phćnomdne d'ćvaporation puisqu*en isolant thermiquement le combustlble de la structure on maintient plus longtemps la temperaturę qu’avait celui-ci lors du ravitaillement. Dans le cas d’un avion supersonique la sltuatlon serait au contraire amćliorde pulsque 1’influence de 1’echauffement cinetique serait diminuee et retardee. Quoiqu’11 en soit, la connaissance et la limitation de vapeur Reid k 38°C est insuffisante pulsque le combustlble ddpassera nettement cette temperaturę dans le reservoir. II n’y a d'ailleurs aucune difficulte k utiliser T appareil de Reid k des temperatures superieure8, au molns ju6qu’ k 100°C (212°F). La difficulte est de trouver un combustlble ayant k la fols une tension de vapeur suffisamment faible k des temperatures de 80° k 100°C tout en conservant un point de congdla-tion infdrieur k la valeur limite de -40 k -50°C. En outre, les autres caracteristiques doivent rester compara-bles k celles qu’offrent les combustibles actuellement sur le rnarche tandi6 que le prix doit £tre economiquement acceptable.

Ce dernier point est d'autant plus senslble que la part de6 depenses de combustlble dan6 les frais direct6 d'exploitation des avions super6oniques sera sensiblement doublće par rapport k ce qu'elle est pour les avions 60U8-sonique8. 50% contrę 25 k 27%. II y a donc un intdrćt certain k essayer d’adapter un carburant reprćsentant une coupe suffisamment abondante du pćtrole brut. Or le kćros£ne ou JP-1 a dćj& une tension de vapeur Reid minimum de 2 lb/in.², soit 0,14 kg/cm², presslon existant normalement k 14.000 m d* altitude d'od dbullition certaine au-dessus de ce niveau de vol. Si 1*on tient compte de ce que le combustlble atteindra, dans les rćservoirs. une temperaturę de 80 k 100°C, il est ćvident que la sltuatlon e6t intenable du point de vue des pertes par ćvaporation. Mfme la rdduction de la tension de vapeur k un maximum de 1 lb/in.² (0,07 kg/cm²) ne rĆ6oudrait pas le probldme; elle le retarderait jusqu’& ± 18.000 m si la temperaturę du combustlble ne depassait pas 30°C, ce qui ne sera certainement pas le cas. Pour pallier ce6 difficultes, il faudrait maintenir une presslon suffisante dan6 les reservoirs pour eviter rebullition. Cette solution entrafne une sujetion suppld-mentaire pour la structure car le6 parole des reservoirs devront 6tre apte6 & supporter la diffdrence de presslon crede entre 1’atmosphdre du reservoir et 1’atmosphdre ambiante. Or, k une diffdrence de presslon de 0,1 kg/cm² correspond une charge de 1.000 kg/m² de surface de parol alors que dans le cas du '^Concorde" la charge aćro-dynamique au ddcollage est de ± 2.000 kg/m² (poids total maximum 157.500 kg - surface portante 78 m²). La sur-charge k prdvoir au droit des rdservoir6 est donc de 1’ordre de 50%. Pour dviter une pćnalisation de poids trop sdv&re, il convient de rechercher un combustlble k tension de vapeur rdduite k la tempćrature rdellement atteinte