Poussée (aérodynamique)

La poussée par rapport à la puissance

Une question très courante est de savoir comment comparer la poussée d'un moteur d'avion avec la puissance mécanique d'un moteur à piston (le type de moteur des voitures et de nombreux avions à hélices). Il est difficile de comparer ces deux éléments. C'est parce qu'ils ne mesurent pas exactement la même chose. Un moteur à piston ne déplace pas l'avion. Il fait simplement tourner l'hélice, qui déplace l'avion. C'est pourquoi les moteurs à piston sont classés en fonction de la puissance qu'ils donnent à l'hélice.

Cependant, un moteur à réaction n'a pas d'hélice - il pousse l'avion en déplaçant de l'air chaud derrière lui. Un moyen utile de mesurer la puissance d'un moteur à réaction est de savoir quelle puissance le moteur à réaction donne à l'avion par sa force de poussée. C'est ce qu'on appelle la "puissance de propulsion du moteur à réaction". La puissance est la force nécessaire pour déplacer quelque chose sur une certaine distance, divisée par le temps nécessaire pour parcourir cette distance :

P = F d t {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {F} {\frac {d}{t}}}} ,

Où P est la puissance, F est la force, d est la distance et t est le temps. Pour une fusée ou un moteur à réaction, la force est la même que la poussée produite par le moteur. La distance divisée par le temps est également appelée vitesse. La puissance est donc égale à la poussée multipliée par la vitesse

P = T v {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {T} {v}} ,

Où T est la poussée et v est la vitesse. Il s'agit de la puissance délivrée par le moteur à une certaine poussée ou vitesse. La puissance propulsive d'un moteur à réaction augmente avec sa vitesse.

Poussée par rapport au poids

Lorsque la poussée d'une fusée ou d'un moteur est comparée au poids, on parle de rapport poussée/poids. Le chiffre qui résulte de cette comparaison n'a pas d'unité, car il s'agit d'un rapport. Dans ce cas, un rapport signifie que la poussée du moteur (en Newtons) est divisée par le poids (en Newtons). L'objectif de cette comparaison est de montrer les performances du moteur ou du véhicule, par exemple l'accélération. C'est un chiffre qui peut être utilisé pour comparer différents types de moteurs comme les moteurs d'avion, les moteurs à réaction, les moteurs de fusée ou les moteurs de voiture.

Ce chiffre de comparaison peut changer pendant que le moteur tourne. En effet, le poids du moteur s'allège au fur et à mesure que le carburant est utilisé. Le rapport poussée/poids utilisé pour comparer les moteurs est le chiffre trouvé lorsque le moteur tourne pour la première fois.

La poussée est mesurée en "livres de poussée" aux États-Unis et en Newtons dans le système métrique. 4,45 Newtons de poussée correspondent à 1 livre de poussée. Une livre de poussée est la quantité de poussée qu'il faudrait pour maintenir un objet d'une livre immobile contre la force de gravité sur terre.

Exemples

Un avion effectue une poussée vers l'avant lorsque l'air est poussé dans la direction opposée au vol. La poussée est assurée par les pales d'une hélice qui tournent. La poussée peut également être assurée par un ventilateur rotatif qui pousse l'air à l'arrière d'un moteur à réaction. Une autre façon est d'éjecter les gaz chauds d'un moteur-fusée.

La poussée inverse est l'opposé de la poussée avant. De cette façon, l'air est poussé de la même manière que le mouvement du corps. La poussée inverse peut être utilisée pour faciliter le freinage après l'atterrissage. Cela peut se faire en redirigeant la poussée dans une turbosoufflante ou un moteur à réaction ou en modifiant l'angle des pales d'un avion à hélice.

Les oiseaux obtiennent normalement une poussée pendant le vol en battant des ailes.

Un bateau équipé d'un moteur effectue une poussée ou une inversion de poussée lorsque les hélices sont tournées pour pousser l'eau vers l'arrière (ou vers l'avant). La poussée que cela entraîne pousse le bateau dans la direction opposée à celle où l'eau est poussée.

Une fusée est poussée vers l'avant par une force de poussée aussi grande que la force que les gaz d'échappement exercent à la sortie de la tuyère de la fusée. La force exercée par les gaz d'échappement est appelée vitesse d'échappement. La vitesse est mesurée par rapport à la fusée. Pour que le lancement vertical d'une fusée fonctionne, la poussée de départ doit être supérieure au poids de la fusée.

Moteur	Poussée (N)	Rapport entre la poussée et le poids
F-15C Eagle	155,240	1.12
F-16 pour combattre le faucon	76,300	1.095
J-58 (moteur à réaction SR-71 Blackbird)	150,000	5.2
Boeing 747-400 (moteurs)	1,008,000	6.3
F-1 (1er étage du moteur de la fusée Saturn V)	7,740,500	94.1
Poussée et rapport poussée/masse pour plusieurs moteurs

Forces sur une section transversale de l'avion