Chapitre 1 : Génie aérospatial
Le génie aérospatial est le principal sous-domaine de l'ingénierie qui se concentre sur la conception et le développement d'engins spatiaux et d'avions. Le génie aéronautique et le génie astronautique sont les deux principaux sous-domaines qui se chevauchent. Le domaine de l'ingénierie avionique est comparable à l'ingénierie aérospatiale, mais il se concentre sur les aspects électroniques du domaine.
Il était autrefois appelé « génie aéronautique » lors de sa création. L'expression plus générale « génie aérospatial » est devenue utilisée à la suite du développement de la technologie de vol qui comprend maintenant des véhicules capables de fonctionner dans l'espace. « Science des fusées » est un terme fréquemment utilisé dans les conversations polies pour désigner le domaine de l'ingénierie aérospatiale, en particulier la branche astronautique.
Les composants des véhicules aériens sont soumis à des conditions exigeantes, telles que celles induites par les variations de pression atmosphérique et de température, et des charges structurelles sont imposées aux composants du véhicule. En conséquence, ils sont généralement le résultat d'efforts technologiques et d'ingénierie multidisciplinaires, tels que l'aérodynamique, la propulsion aérienne, l'avionique, la science des matériaux, l'analyse structurelle et la fabrication. Le domaine d'étude connu sous le nom de génie aérospatial s'intéresse à la relation entre ces technologies. Le domaine de l'ingénierie aéronautique est exercé par des équipes d'ingénieurs, chacun ayant son propre domaine de connaissances spécifique. Cela est dû à la complexité inhérente du domaine ainsi qu'aux différentes disciplines impliquées.
Bien que les travaux de Sir George Cayley remontent à la dernière décennie du XVIIIe siècle jusqu'au milieu du XIXe siècle, les fondements de l'ingénierie aéronautique remontent aux pionniers de l'aviation qui ont vécu vers la fin du XIXe siècle et le début du XXe siècle. En plus d'être un pionnier dans le domaine de l'ingénierie aéronautique, Cayley est considéré comme l'une des personnes les plus influentes de l'histoire de l'aéronautique. Il est reconnu comme étant la première personne à faire la distinction entre les forces de portance et de traînée, qui sont présentes dans tout véhicule de vol atmosphérique.
La compréhension initiale de l'ingénierie aéronautique était principalement basée sur des preuves empiriques, certains concepts et capacités étant importés d'autres domaines du développement de l'ingénierie. Au cours du XVIIIe siècle, les scientifiques ont mieux compris certains concepts fondamentaux, tels que la dynamique des fluides.
En l'espace de douze secondes, les frères Wright ont réussi à effectuer le premier vol soutenu d'un avion motorisé plus lourd que l'air. Ce vol a eu lieu en décembre 1903. Grâce à la conception d'avions militaires pour la Première Guerre mondiale, la décennie des années 1910 a vu le développement des principes de l'ingénierie aéronautique.
En 1914, les États-Unis d'Amérique ont accordé à Robert Goddard deux brevets pour des fusées utilisant du combustible solide, du carburant liquide, de nombreuses charges propulsives et des conceptions à plusieurs étages. À l'avenir, cela ouvrirait la voie à une utilisation dans des systèmes de propulsion à plusieurs étages pour une utilisation dans l'espace extra-atmosphérique.
La première administration de recherche aéronautique a été fondée par le Congrès des États-Unis le 3 mars 1915. À l'époque, il s'agissait d'une organisation appelée National Advisory Committee for Aeronautics, ou NACA en abrégé. Initialement, c'était la première organisation à obtenir un financement du gouvernement pour aider la recherche aéronautique. Lors de sa création, le Langley Aeronautical Laboratory était censé servir de conseil consultatif ; Néanmoins, en 1920, il est devenu le premier centre de recherche et d'essai parrainé par l'organisation.
Des progrès importants ont été accomplis dans ce domaine entre la Première et la Seconde Guerre mondiale, qui ont été accélérés par l'introduction de la technologie traditionnelle de l'aviation civile. Curtiss JN 4, Farman F.60 Goliath et Fokker Trimotor sont quelques-uns des avions notables qui ont été produits au cours de cette période. Le Mitsubishi A6M Zero, le Supermarine Spitfire et le Messerschmitt Bf 109, qui ont été fabriqués au Japon, au Royaume-Uni et en Allemagne, respectivement, sont des exemples d'avions militaires notables qui ont été produits au cours de cette période. Le Messerschmitt Me 262, entré en service en 1944, a été le premier avion à réaction opérationnel. Il s'agissait d'un développement majeur car il s'est produit vers la fin de la Seconde Guerre mondiale.
En février 1958, la première définition de l'ingénierie aérospatiale a été publiée. Cette définition considérait l'atmosphère de la Terre et de l'espace extra-atmosphérique comme un domaine unifié. En conséquence, il englobait à la fois les avions (aéro) et les engins spatiaux (espace) sous le terme nouvellement créé d'aérospatiale.
Les ingénieurs aérospatiaux américains ont lancé le premier satellite américain le 31 janvier 1958, en réaction au lancement du premier satellite en orbite par l'Union soviétique le 4 octobre 1957. Il s'agit du premier satellite jamais lancé par les États-Unis. À la suite des événements catastrophiques survenus avec Spoutnik en 1958, la National Aeronautics and Space Administration a été créée. La mission Apollo 11, qui a été le premier voyage spatial habité sur la Lune, a eu lieu en 1969. Trois hommes ont pu se mettre en orbite autour de la Lune au cours de cette mission, dont deux, Neil Armstrong et Buzz Aldrin, voyageant jusqu'à la surface de la lune. Lorsque Armstrong et Aldrin sont revenus de leur mission, le troisième astronaute, Michael Collins, est resté en orbite afin de pouvoir les rejoindre.
Le 30 janvier 1970, le Boeing 747 effectue son premier vol commercial de New York à Londres. Cet événement a symbolisé une innovation importante dans l'industrie de l'aviation. En raison de sa capacité à transporter jusqu'à 480 passagers, cet avion est devenu bien connu sous le nom de « Jumbo Jet » ou « Whale ». C'était un pionnier dans l'industrie de l'aviation.
Le Concorde, le premier avion supersonique de passagers au monde, a été développé avec succès en 1976, marquant ainsi un autre grand développement dans l'industrie aéronautique. C'est le 29 novembre 1962 que les Français et les Britanniques se sont mis d'accord sur le développement de cet avion.
L'avion-cargo Antonov An-225 Mriya a effectué son voyage inaugural le 21 décembre 1988. C'était le premier vol de ce type. L'avion est celui qui détient les records d'avion le plus lourd au monde, de fret aérien le plus lourd et de fret aérien le plus long de tous les avions actuellement en service actif.
Le premier vol commercial de l'Airbus A380 a eu lieu le 25 octobre 2007, et il s'agissait d'un voyage de Singapour à Sydney en Australie. Cet avion a été le premier avion de ligne à surpasser le Boeing 747 en termes de capacité de passagers, avec un maximum de 853 passagers ayant la possibilité d'embarquer. L'A380 a effectué son premier vol d'essai en avril 2005, malgré le fait que le développement de cet avion qui devait être un concurrent du 747 a commencé en 1988.
Voici quelques-uns des composants qui composent l'ingénierie aérospatiale :
C'est le domaine de la physique théorique qui sert de base à la majorité de ces composants, tels que la dynamique des fluides pour l'aérodynamique et les équations du mouvement pour la dynamique du vol. Il existe également une quantité importante de preuves empiriques. Tout au long de l'histoire, cette composante empirique a été obtenue à partir de tests de prototypes et de modèles réduits, qui pouvaient avoir lieu dans des souffleries ou à l'air libre. Plus récemment, les développements de l'informatique ont permis d'utiliser la dynamique des fluides numérique pour imiter le comportement du fluide. Cela a permis de réduire le temps et l'argent consacrés à l'expérimentation en soufflerie. Les diplômes collégiaux en génie aéronautique sont souvent obtenus par les étudiants qui se spécialisent en hydrodynamique ou en hydroacoustique.
De plus, l'ingénierie aérospatiale s'intéresse à l'intégration de tous les composants qui composent un véhicule aérospatial (sous-systèmes tels que l'alimentation, les roulements aérospatiaux, les communications, le contrôle thermique, le système de survie, etc.) ainsi que du cycle de vie du véhicule (conception, température, pression, rayonnement, vitesse et durée de vie).
Il existe un certain nombre d'universités qui offrent des programmes d'ingénierie aérospatiale aux niveaux du diplôme avancé, du baccalauréat, de la maîtrise et du doctorat. Ces programmes sont offerts dans les départements de génie mécanique de certains établissements et dans les départements de génie aérospatial d'autres. Il y a quelques départements qui offrent des diplômes en génie astronautique avec une concentration sur l'espace. Il existe plusieurs établissements qui font la distinction entre l'ingénierie astronautique et l'ingénierie aéronautique. Il existe des programmes d'études supérieures dans des domaines avancés ou spécialisés pour ceux qui travaillent dans le secteur aérospatial.
Les étudiants qui souhaitent obtenir un diplôme en génie aéronautique doivent avoir de solides bases...
