TPE sur le Rafale


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II) Caractéristiques

Les caractéristiques par lesquelles on décrit le plus souvent un avion sont : ses performances, son aérodynamique et sa motorisation.

1) Performances

a) Dimensions :

b) Masse :

c) Carburant et consommation :

d) Points d'emport :

e) Vitesse :

f) En situation :

TPE Rafale Porte-Avions

Rafale au décollage sur un porte-avions

2) Structure et aérodynamique

a) Matériaux

Le Rafale fait largement appel aux matériaux composites comme la fibre de carbone ou la fibre d’aramide (Kevlar®). Ils sont utilisés à la place de l’aluminium, plus lourd et moins résistant, résistent mieux aux efforts et au vieillissement, et permettent de fabriquer des pièces plus grandes, qui influent positivement sur le poids de l’appareil (comme les quatre panneaux de voilure de l'avion qui sont réalisés en une seule pièce). Le seul point faible de la fibre de carbone reste le prix, 30 à 40 fois plus cher que l’aluminium. Au total, le Rafale est recouvert à 70 % de matériaux composites qui ne représentent que 30 % de son poids.

Mais les composites ne font pas tout ; un alliage aluminium-lithium forme notamment une partie du fuselage et de la dérive. Le titane est quant à lui utilisé pour les parties de l'avion qui peuvent être contraintes à des chocs : les canards et les bords d'attaque de voilure.

Les parties métalliques de l'avion sont traitées afin d'être protégées des champs forts, de la foudre ou encore des impulsions électromagnétiques nucléaires.

TPE Rafale Matériaux

Matériaux utilisés

b) Voilure

Les avionneurs doivent veiller à ce que les ailes remplissent parfaitement leur fonction, qui est d'assurer la sustentation de l'avion, grâce à la portance qu'elle génère. C'est en fonction de cette portance que les constructeurs développent leurs ailes, afin d'obtenir le meilleur rapport entre la portance, la traînée et les performances de l'avion. La portance, en Newton, est définie par la formule :

TPE Rafale Portance

Avec ρ la masse volumique de l'air en kg.m-3, V la vitesse en m/s, S la surface des ailes en m2 et Cz le coefficient de portance, sans unité.

Les ailes du Rafale sont qualifiées d'ailes delta, en rapport avec la lettre grecque du même nom : Δ. Elles se situent dans la continuité de ce qu'avait déjà fait Dassault avec le Mirage 2000 et le Mirage 4000 (abandonné en faveur du Rafale). Les ailes se localisent à l'arrière du fuselage et sont ancrées à mi-hauteur, on dit qu'elles sont médianes. Elles ont aussi un dièdre légèrement négatif, c'est-à-dire qu'elles sont inclinées vers le sol, ce qui confère à l'avion une très grande maniabilité.

Ce type de voilure donne à l'avion de nombreux avantages, comme une masse faible due à une faible épaisseur, une bonne robustesse, une grande capacité d'emport, une bonne répartition des efforts sur la voilure, des performances optimales en vol supersonique grâce à une faible charge alaire. Mais elle procure aussi des inconvénients : une forte traînée induite que procurent les plans canards qui sont indispensables à cette voilure. Aussi, par rapport à une voilure en flèche, l'aile delta offre moins de maniabilité et de moins bonnes performance en vol subsonique (vitesse inférieure à celle du son, inférieure à 340 m/s au niveau de la mer) et à basse vitesse.

Pour y remédier, Dassault a conçu entre autres une aile delta allongée, avec une flèche modérée (48°), qui offre au Rafale une plus grande surface portante. Ces mesures permettent donc au Rafale de retrouver une maniabilité qui n'a rien à envier aux avions possédant une voilure en flèche.

Afin de compléter ces mesures, des « plans canards » sont couplés aux ailes delta. Ce sont des surfaces portantes situées de chaque côté de l'avant du fuselage. Ils sont placés légèrement en retrait de la verrière pour ne pas gêner la vision du pilote et positionnés plus haut que la voilure afin d'optimiser l'écoulement de l'air autour de l'avion. C'est une disposition qui n'a pas été prise en compte pour le développement de l'Eurofighter, dont le pilote voit son angle de vue vers le bas considérablement diminuer. Ils sont conçus pour assurer la stabilité de l'avion dans les domaines de vol les plus extrêmes : à grande et à basse vitesse, à toute les incidences.

TPE Rafale Voilure

Voilure du Rafale

3) Turboréacteur M-88

TPE Rafale M-88 1

Principe du turboréacteur à double flux

Le M-88 est un turboréacteur double corps (2 ensembles de turbines/arbre/ compresseurs), double flux (l’air est séparé en 2 parties), conçu par SNECMA (filiale de Safran), et produit exclusivement pour le Rafale. Il n’est néanmoins installé sur le Rafale qu’en 1989, en remplacement du General Electric F-404. Ce retard s’explique par la tardive mise en place de son programme de développement, qui n’a commencé que trois mois avant le premier vol de l’avion.

Il est néanmoins mis en service rapidement, et, à part un test d’étanchéité, il ne nécessite que peu d’essais complémentaires au banc de test. Le moteur est conçu en 21 modules, ce qui facilite la maintenance, chaque module étant envoyé en révision à l’atelier central ou chez SNECMA.

SNECMA continue ses recherches sur le moteur, et en propose des évolutions régulières. Actuellement, le M-88 4E équipe le Rafale, et est le point final du programme CGP (Coût global de Possession). Le motoriste a conçu un démonstrateur d’une poussée de 95 kN (contre 75 pour le M-88 actuel), tout en ayant la même consommation. Il pourrait équiper les Rafales dans le futur et ceux destinés à l’exportation.

TPE Rafale M-88 2

Radioscopie du M-88

a) Caractéristiques

Le M-88 est composé de 100 000 pièces. SNECMA dirige la production et réalise 40% du réacteur, le reste étant confié à sa sous-traitance. Il est particulièrement apprécié des techniciens de l’armée pour sa facilité de maintenance : la dépose et le remontage du réacteur s’effectue en moins d’une heure.