Bonjour à tous,

J'ai posté une question similaire sur le forum de physique, mais j'ai pensé que, peut-être, le forum techno était plus approprié.

Depuis un certain temps déjà, je me documente sur le projet Skylon de la firme britannique Reaction Engines Limited.

Très sommairement, il s’agit d’un projet d'avion spatial de 325 tonnes au décollage (pour la version D1), qui serait capable de satelliser 15 tonnes de charge utile en orbite basse à 300 km d’altitude.

Pour accomplir cet exploit, il disposerait d’un moteur "prérefroidi" (precooled) à cycle combiné révolutionnaire capable d’utiliser l’oxygène de l’air jusqu’à Mach 5, pour ensuite passer en mode moteur-fusée en utilisant l’oxygène liquide et l’hydrogène embarquées jusqu'à la vitesse de satellisation.

Cependant, la semaine dernière j’ai décidé de lire plus attentivement quelques unes des publications (en anglais), disponibles ici.

Celles qui ont retenu mon attention concernent les échangeurs de chaleur, le cœur du moteur SABRE :

- Heat exchanger development at REL

- Heat exchanger design in combined cycle engines

- The Sensitivity of Pre-cooled Air-breathing Engine Performance to Heat Exchanger Design Parameters

- An Experimental Pre-cooler for Air-breathing Rocket Engines

Mais que se passe-t-il donc dans chacune des deux sections du precooler, HX1 et HX2 ?

Voici, par exemple, un passage du deuxième article ("Heat exchanger design in combined cycle engines") que j’ai cité :

In the described real engine cycle the precooler helium outlet temperature would be in reality be limited to approximately 950K due to material temperature limitations. [...] The precooler is thus split into two sections, HX1 and HX2. Following the high helium capacity rate heat exchanger, HX1, the remaining heat in the external air flow is then removed using a low temperature heat exchanger, HX2, that is not constrained by material temperature limitations and can therefore operate with capacity matched flows and closer to isentropic conditions.
Si j'ai bien compris, dans HX1, la température du fluide frigorigène (de l'hélium à 200 bars et 93,7 K), ne peut augmenter que jusqu'à 950 K, alors que l'air est à 1350 K (gaz parfait). Pour permettre tout de même l'échange de chaleur, on multiplie le flux d'hélium par 3 par rapport à HX2.

Cependant, le troisième article cité plus haut ("The Sensitivity of Pre-cooled Air-breathing Engine Performance to Heat Exchanger Design Parameters"), dit ceci :

The very nature of low temperature heat transfer, however, constitutes a major source of entropy generation even at the lower ΔT’s achieved using a capacity matched counterflow arrangement. Since the low temperature heat exchanger must still remove almost 60% of the heat from the intake air flow, the performance of this heat exchanger, in terms of the ability to reduce ΔT, is critical to the performance gain of the whole engine cycle.
Dans HX1, on a donc échangé 40% du ΔT requis (gaz réel). Ma question est donc la suivante : à quelles températures sont l'air et l'hélium dans HX2 ?

Merci d'avance pour votre aide.