Génie aérospatial

L’ingénierie aérospatiale est le principal domaine d’ ingénierie concerné par le développement d’ aéronefs et d’ engins spatiaux . ^[3] Il a deux grandes branches qui se chevauchent : l’ ingénierie aéronautique et l’ingénierie astronautique . L’ingénierie avionique est similaire, mais traite du côté électronique de l’ingénierie aérospatiale.

Ingénieur aérospatial

Les ingénieurs de la NASA, vus ici dans le contrôle de mission pendant Apollo 13 , ont travaillé pour assurer la sécurité de l’opération et des astronautes à bord
Profession
Des noms	Ingénieur aérospatial Ingénieur
Type de profession	Métier
Secteurs d’activité	Aéronautique , astronautique , science
La description
Compétences	Connaissances techniques, compétences en gestion (voir aussi glossaire de l’ingénierie aérospatiale )
Formation requise	Baccalauréat [1] [2]
Domaines d’ emploi	Technologie , science , exploration spatiale , militaire

“Ingénierie aéronautique” était le terme original pour le domaine. Au fur et à mesure que la technologie de vol évoluait pour inclure les véhicules opérant dans l’espace extra-atmosphérique , le terme plus large ” ingénierie aérospatiale ” est entré en usage. ^[4] L’ingénierie aérospatiale, en particulier la branche astronautique, est souvent appelée familièrement “la science des fusées”. ^{[5] [un]}

Aperçu

Les véhicules aériens sont soumis à des conditions exigeantes telles que celles causées par les changements de pression atmosphérique et de température , avec des charges structurelles appliquées sur les composants du véhicule. Par conséquent, ils sont généralement le produit de diverses disciplines technologiques et d’ingénierie, notamment l’aérodynamique , la propulsion , l’ avionique , la science des matériaux , l’analyse structurelle et la fabrication .. L’interaction entre ces technologies est connue sous le nom d’ingénierie aérospatiale. En raison de la complexité et du nombre de disciplines impliquées, l’ingénierie aérospatiale est réalisée par des équipes d’ingénieurs, chacun ayant son propre domaine d’expertise spécialisé. ^[7]

Histoire

Orville et Wilbur Wright ont piloté le Wright Flyer en 1903 à Kitty Hawk, en Caroline du Nord.

L’origine de l’ingénierie aérospatiale remonte aux pionniers de l’aviation de la fin du XIXe au début du XXe siècle, bien que les travaux de Sir George Cayley datent de la dernière décennie du XVIIIe au milieu du XIXe siècle. L’une des personnes les plus importantes de l’histoire de l’aéronautique ^[8] et un pionnier de l’ingénierie aéronautique, ^[9] Cayley est crédité comme la première personne à séparer les forces de portance et de traînée , qui affectent tout véhicule de vol atmosphérique. ^[dix]

Les premières connaissances en ingénierie aéronautique étaient largement empiriques, avec certains concepts et compétences importés d’autres branches de l’ingénierie. ^[11] Certains éléments clés, comme la dynamique des fluides , ont été compris par les scientifiques du XVIIIe siècle. ^{[ citation nécessaire ]}

En décembre 1903, les frères Wright ont effectué le premier vol soutenu et contrôlé d’un avion propulsé plus lourd que l’air, d’une durée de 12 secondes. Les années 1910 ont vu le développement de l’ingénierie aéronautique grâce à la conception d’ avions militaires de la Première Guerre mondiale .

Entre la Première et la Seconde Guerres mondiales, de grands progrès ont été réalisés dans le domaine, accélérés par l’avènement de l’aviation civile traditionnelle. Les avions notables de cette époque incluent le Curtiss JN 4 , le Farman F.60 Goliath et le Fokker Trimotor . Les avions militaires notables de cette période incluent le Mitsubishi A6M Zero , le Supermarine Spitfire et le Messerschmitt Bf 109 du Japon, du Royaume-Uni et d’Allemagne respectivement. Un développement significatif dans l’ingénierie aérospatiale est venu avec le premier avion à moteur à réaction opérationnel , le Messerschmitt Me 262 qui est entré en service en 1944 vers la fin de la seconde guerre mondiale. ^{[citation nécessaire ]}

La première définition de l’ingénierie aérospatiale est apparue en février 1958 ^[4] , considérant l’atmosphère terrestre et l’espace extra-atmosphérique comme un seul domaine, englobant ainsi à la fois les aéronefs ( aéro ) et les engins spatiaux ( espace ) sous le nouveau terme aérospatial .

En réponse au lancement par l’URSS du premier satellite, Spoutnik , dans l’espace le 4 octobre 1957, les ingénieurs aérospatiaux américains ont lancé le premier satellite américain le 31 janvier 1958. La National Aeronautics and Space Administration a été fondée en 1958 en réponse au froid Guerre. En 1969, Apollo 11 , la première mission spatiale humaine vers la lune a eu lieu. Il a vu trois astronautes entrer en orbite autour de la Lune, dont deux, Neil Armstrong et Buzz Aldrin , visitant la surface lunaire. Le troisième astronaute, Michael Collins , est resté en orbite pour rencontrer Armstrong et Aldrin après leur visite. ^[12]

AF/A-18F Super Hornet en vol, 2008

Une innovation importante est survenue le 30 janvier 1970, lorsque le Boeing 747 a effectué son premier vol commercial de New York à Londres. Cet avion est entré dans l’histoire et est devenu connu sous le nom de “Jumbo Jet” ou “Whale” ^[13] en raison de sa capacité à transporter jusqu’à 480 passagers. ^[14]

Un autre développement important dans l’ingénierie aérospatiale est venu en 1976, avec le développement du premier avion supersonique de passagers , le Concorde . Le développement de cet avion a été convenu par les Français et les Britanniques le 29 novembre 1962. ^[15]

Le 21 décembre 1988, l’ avion cargo Antonov An-225 Mriya a commencé son premier vol. Il détient les records de l’avion le plus lourd au monde, du fret transporté par avion le plus lourd et du fret transporté par avion le plus long, et possède la plus grande envergure de tous les avions en service opérationnel. ^{[ citation nécessaire ]}

Le 25 octobre 2007, l’ Airbus A380 a effectué son premier vol commercial de Singapour à Sydney, en Australie. Cet avion a été le premier avion de passagers à dépasser le Boeing 747 en termes de capacité en passagers, avec un maximum de 853. Bien que le développement de cet avion ait commencé en 1988 en tant que concurrent du 747, l’A380 a effectué son premier vol d’essai en avril 2005. ^[16]

Éléments

Wernher von Braun , avec les moteurs F-1 du premier étage de Saturn V au US Space and Rocket Center Vaisseau spatial Soyouz TMA-14M conçu pour la descente en parachute Un moteur d’avion de chasse en cours d’essai. Le tunnel derrière le moteur permet au bruit et à l’échappement de s’échapper.

Certains des éléments de l’ingénierie aérospatiale sont : ^{[17] [18]}

• Section efficace radar – l’étude de la signature du véhicule apparente à la télédétection par radar .
• Mécanique des fluides – l’étude de l’écoulement des fluides autour des objets. Plus précisément l’aérodynamique concernant l’écoulement de l’air au-dessus des corps comme les ailes ou à travers des objets comme les souffleries (voir aussi portance et aéronautique ).
• Astrodynamique – l’étude de la mécanique orbitale, y compris la prédiction des éléments orbitaux lorsqu’on leur donne quelques variables sélectionnées. Alors que peu d’écoles aux États-Unis enseignent cela au niveau du premier cycle, plusieurs ont des programmes d’études supérieures couvrant ce sujet (généralement en collaboration avec le département de physique dudit collège ou université).
• Statique et dynamique (mécanique d’ingénierie) – l’étude du mouvement, des forces, des moments dans les systèmes mécaniques.
• Mathématiques – en particulier, calcul , Équations différentielles et algèbre linéaire .
• Électrotechnologie – l’étude de l’électronique dans l’ingénierie.
• Propulsion – l’énergie nécessaire au déplacement d’un véhicule dans les airs (ou dans l’espace) est fournie par des moteurs à combustion interne , des moteurs à réaction et des turbomachines , ou des fusées (voir aussi propulsion par hélice et engin spatial ). Un ajout plus récent à ce module est la Propulsion électrique et la propulsion ionique .
• Ingénierie de contrôle – l’étude de la Modélisation mathématique du comportement dynamique des systèmes et de leur conception, généralement à l’aide de signaux de rétroaction, de sorte que leur comportement dynamique soit souhaitable (stable, sans grandes excursions, avec une erreur minimale). Cela s’applique au comportement dynamique des aéronefs, des engins spatiaux, des systèmes de propulsion et des sous-systèmes qui existent sur les véhicules aérospatiaux.
• Structures d’aéronefs – conception de la configuration physique de l’engin pour résister aux forces rencontrées pendant le vol. L’ingénierie aérospatiale vise à maintenir les structures légères et peu coûteuses tout en maintenant l’intégrité structurelle. ^[19]
• Science des matériaux – liée aux structures, l’ingénierie aérospatiale étudie également les matériaux dont les structures aérospatiales doivent être construites. De nouveaux matériaux aux propriétés très spécifiques sont inventés ou des matériaux existants sont modifiés pour améliorer leurs performances.
• Mécanique des solides – Étroitement liée à la science des matériaux, la mécanique des solides traite de l’analyse des contraintes et des déformations des composants du véhicule. De nos jours, il existe plusieurs programmes d’éléments finis tels que MSC Patran/Nastran qui aident les ingénieurs dans le processus analytique.
• Aéroélasticité – l’interaction des forces aérodynamiques et de la flexibilité structurelle, provoquant potentiellement un flottement , une divergence, etc.
• Avionique – la conception et la programmation de Systèmes informatiques à bord d’un aéronef ou d’un vaisseau spatial et la simulation de systèmes.
• Logiciel – la spécification, la conception, le développement, le test et la mise en œuvre de logiciels informatiques pour les applications aérospatiales, y compris les logiciels de vol , les logiciels de contrôle au sol , les logiciels de test et d’évaluation, etc.
• Risque et fiabilité – l’étude des techniques d’évaluation des risques et de la fiabilité et des mathématiques impliquées dans les méthodes quantitatives.
• Contrôle du bruit – l’étude de la mécanique du transfert du son.
• Aéroacoustique – l’étude de la génération de bruit via le mouvement fluide turbulent ou les forces aérodynamiques interagissant avec les surfaces.
• Essais en vol – conception et exécution de programmes d’essais en vol afin de recueillir et d’analyser des données sur les performances et les qualités de pilotage afin de déterminer si un aéronef répond à ses objectifs de conception et de performances et aux exigences de certification.

La plupart de ces éléments reposent sur la physique théorique , comme la dynamique des fluides pour l’aérodynamique ou les équations du mouvement pour la dynamique du vol . Il y a aussi une importante composante empirique . Historiquement, cette composante empirique était issue d’essais de modèles réduits et de prototypes, soit en soufflerie , soit en atmosphère libre. Plus récemment, les progrès de l’informatique ont permis l’utilisation de la dynamique des fluides computationnelle pour simuler le comportement du fluide, réduisant ainsi le temps et les dépenses consacrés aux essais en soufflerie. Ceux qui étudient l’hydrodynamique ou l’ hydroacoustiqueobtiennent souvent des diplômes en génie aérospatial.

De plus, l’ingénierie aérospatiale aborde l’intégration de tous les composants qui constituent un véhicule aérospatial (sous-systèmes comprenant l’alimentation, les roulements aérospatiaux , les communications, le contrôle thermique , le support de vie , etc.) et son cycle de vie (conception, température, pression, rayonnement , vitesse , durée de vie). ).

Programmes diplômants

L’ingénierie aérospatiale peut être étudiée au diplôme d’études supérieures , au baccalauréat , à la maîtrise et au doctorat. niveaux dans les départements de génie aérospatial de nombreuses universités et dans les départements de génie mécanique d’ autres. Quelques départements offrent des diplômes en génie astronautique axé sur l’espace. Certaines institutions font la différence entre l’ingénierie aéronautique et astronautique. Des diplômes d’études supérieures sont offerts dans des domaines avancés ou spécialisés pour l’industrie aérospatiale.

Une formation en chimie, physique, informatique et mathématiques est importante pour les étudiants qui poursuivent un diplôme en génie aérospatial. ^[20]

Dans la culture populaire

Le terme « rocket scientist » est parfois utilisé pour décrire une personne d’une grande intelligence puisque la science des fusées est vue comme une pratique nécessitant une grande capacité mentale, notamment techniquement et mathématiquement. Le terme est utilisé ironiquement dans l’expression “Ce n’est pas sorcier” pour indiquer qu’une tâche est simple. ^[21] Strictement parlant, l’utilisation de la « science » dans la « science des fusées » est un terme impropre puisque la science consiste à comprendre les origines, la nature et le comportement de l’univers ; l’ingénierie consiste à utiliser des principes scientifiques et d’ingénierie pour résoudre des problèmes et développer de nouvelles technologies. ^{[5] [6]} Plus étymologiquementla version correcte de cette phrase serait “ingénieur de fusée”. Cependant, « science » et « ingénierie » sont souvent utilisés à tort comme des synonymes. ^{[5] [6] [22]}

Voir également

• Institut américain d’aéronautique et d’astronautique
• Société internationale des hélicoptères américains
• Essai en vol
• Glossaire de l’ingénierie aérospatiale
• Index des articles d’ingénierie aérospatiale
• Liste des écoles d’ingénieurs aérospatiaux
• Liste des ingénieurs aérospatiaux
• Liste des ingénieurs aérospatiaux russes
• Sigma Gamma Tau – société d’honneur du génie aérospatial
• Installation d’énergie spatiale

Notes de bas de page

1. ^ Cependant, la “science des fusées” est un terme impropre car les ingénieurs aérospatiaux ne sont pas des scientifiques, ^{[5] [6]} et ne travaillent pas nécessairement sur la propulsion des fusées.

Références

1. ^ “Éducation requise” . étude.com . Récupéré le 22/06/2015 .
2. ^ “Éducation, ingénieurs aérospatiaux” . myfuture.com. Archivé de l’original le 2015-06-22 . Récupéré le 22/06/2015 .
3. ^ Encyclopédie du génie aérospatial . John Wiley & Sons , 2010. ISBN 978-0-470-75440-5 .
4. ^ ^{un b} Stanzione, Kaydon Al (1989). “Ingénierie”. Encyclopædia Britannica . Vol. 18 (15 éd.). Chicago. p. 563.
5. ^ ^{un bcd NASA ( 2008} ). Steven J. Dick (éd.). Se souvenir de l’ère spatiale: Actes de la conférence du 50e anniversaire (PDF) . p. 92. Le terme “scientifique des fusées” est un terme impropre utilisé par les médias et dans la culture populaire et appliqué à une majorité d’ingénieurs et de techniciens qui ont travaillé sur le développement de fusées avec von Braun. Il reflète une évaluation culturelle des immenses réalisations de l’équipe mais est néanmoins incorrect. …
6. ^ ^{un bc Petroski} , Henry (23 novembre 2010). “L’ingénierie n’est pas la science” . Spectre IEEE . Récupéré le 21 juin 2015 . La science consiste à comprendre les origines, la nature et le comportement de l’univers et de tout ce qu’il contient ; l’ingénierie consiste à résoudre des problèmes en réorganisant les éléments du monde pour créer de nouvelles choses.
7. ^ “Carrière : ingénieur aérospatial” . Profils de carrière . La revue de Princeton. Archivé de l’original le 2006-05-09 . Récupéré le 08/10/2006 . En raison de la complexité du produit final, une structure organisationnelle complexe et rigide pour la production doit être maintenue, ce qui limite considérablement la capacité de tout ingénieur à comprendre son rôle en ce qui concerne le projet final.
8. ^ “Monsieur George Cayley” . flyingmachines.org . Récupéré le 26/07/2009 . Sir George Cayley est l’une des personnalités les plus importantes de l’histoire de l’aéronautique. Beaucoup le considèrent comme le premier véritable chercheur aérien scientifique et la première personne à comprendre les principes sous-jacents et les forces du vol.
9. ^ “Sir George Cayley (inventeur et scientifique britannique)” . Britannique. nd . Récupéré le 26/07/2009 . Pionnier anglais de la navigation aérienne et de l’ingénierie aéronautique et concepteur du premier planeur réussi à transporter un être humain en altitude.
10. ^ “Monsieur George Cayley” . Commission américaine du centenaire de l’aviation. Archivé de l’original le 24 février 2014 . Récupéré le 31 janvier 2016 . Riche propriétaire terrien, Cayley est considéré comme le père de la navigation aérienne et un pionnier de la science de l’aérodynamique. Il a établi les principes scientifiques du vol plus lourd que l’air et a utilisé des modèles de planeurs pour ses recherches. Il a été le premier à identifier les quatre forces du vol – la poussée, la portance, la traînée et le poids – et à décrire la relation que chacune avait avec l’autre.
11. ^ Kermit Van Chaque (1988). “Ingénierie aéronautique”. Encyclopédie Americana . Vol. 1. Grolier Incorporé.
12. ^ “Une brève histoire de la NASA” . NASA . Récupéré le 20/03/2012 .
13. ^ Allemand, Kent. “Boeing 747 : Reine des cieux depuis 50 ans” . CNET . Récupéré le 11/09/2019 .
14. ^ “Boeing 747-100 – Spécifications – Données techniques / Description” . www.flugzeuginfo.net . Récupéré le 11/09/2019 .
15. ^ Zhang, Benjamin. “Le Concorde a effectué son dernier vol il y a 15 ans et le transport aérien supersonique n’a pas encore récupéré – voici un retour sur sa formidable histoire” . Initié d’affaires . Récupéré le 10/09/2019 .
16. ^ “Histoire de l’Airbus A380” . intéressantengineering.com . 2019-03-31 . Récupéré le 11/09/2019 .
17. ^ “Science : Ingénierie : Aérospatiale” . Ouvrir le site . Récupéré le 08/10/2006 .
18. ^ Gruntman, Mike (19 septembre 2007). “Le temps des départements académiques en génie astronautique” . Ordre du jour de la conférence et de l’exposition AIAA SPACE 2007 . Conférence et exposition AIAA SPACE 2007 . AIAA . Archivé de l’original le 18 octobre 2007.
19. ^ “Structures d’aéronefs en génie aérospatial” . Ingénierie aérospatiale, actualités aéronautiques, salaire, emplois et musées . Archivé de l’original le 2015-11-09 . Récupéré le 06/11/2015 .
20. ^ “L’éducation d’entrée, les Ingénieurs Aérospatiaux” . myfuture.com. Archivé de l’original le 2015-06-22 . Récupéré le 22/06/2015 .
21. ^ Bailey, Charlotte (7 novembre 2008). “Oxford compile la liste des dix phrases les plus irritantes” . Le Daily Telegraph . Archivé de l’original le 2022-01-11 . Récupéré le 18/11/2008 . 10 – Ce n’est pas sorcier
22. ^ Neufeld, Michel. Von Braun: Dreamer of Space, Engineer of War (première éd.). Livres d’époque. pp. xv. Il y a eu un échec profondément enraciné dans les médias et la culture populaire anglophones à s’attaquer à la distinction entre science et ingénierie.

Lectures complémentaires

• Dharmahinder Singh Chand. Aéro-Ingénierie Thermodynamique . Courbe des connaissances, 2017. ISBN 978-93-84389-16-1 .

Liens externes

Wikiversité a des ressources d’apprentissage sur l’ ingénierie aérospatiale

Wikimedia Commons a des médias liés à l’ ingénierie aérospatiale .

• NDTAeroTech.com, la communauté en ligne pour les professionnels de l’aérospatiale CND
• Krou, Ilan. “Conception d’avions: synthèse et analyse” . Université de Stanford. Archivé de l’original le 23 février 2001 . Récupéré le 17 janvier 2015 .
• Formation au service aérien Aviation Maintenance UK
• Question et réponse