Un propergol ''d'enfer''...

[Toucan]

ou le sommet de la propulsion chimique...

 

Les premiers lanceurs européens utilisaient des propergols liquides dotés de performances relativement modestes. Pour accroître considérablement les charges utiles et effectuer des missions hors de portée de ces derniers, le passage obligé aboutissait à la propulsion chimique à haute énergie.

Le couple LH2 / LOX, soit en clair de l'hydrogène et de l'oxygène liquides (carburant / comburant), s'imposait rapidement. Sa disponibilité industrielle, son absence de toxicité et l'intérêt (pour l'époque) de développer les plus de l'hydrogène liquide en vue de l'associer aux modes de propulsion les plus hardis, nucléaire par exemple, firent que les responsables n'hésitèrent pas à apporter leur soutien à cette technique propulsive.

A noter toutefois qu'en remplaçant le LOX par le fluor, on pouvait atteindre des performances encore supérieures (+ 20 sec d'Isp). Cependant ce comburant, étant très actif et dangereux à manipuler, il ne resta confiné qu'à des travaux expérimentaux de laboratoires.

 

Pour en revenir au propergol sélectionné (connu de nos jours sous le vocable cryotechnique), disons qu'il possède une impulsion spécifique élevée (Isp), mais en échange sa mise en oeuvre nécessite une technologie délicate. En effet, la faible masse volumique et la température basse de stockage du LH2 conduisent à réaliser un réservoir volumineux sérieusement calorifugé pour éviter son évaporation:

_ Oxygène > 1140 kg/m3, ébullition à -183 °C

_ Hydrogène > 71 kg/m3, ébullition à -253 °C

 

Pour accompagner ce petit texte, j'essaie de vous joindre dans l'encart suivant (car j'ai eu un problème d'insertions lors de mon premier essai) l'écorché de l'étage supérieur ESC-A d'Ariane 5, celui qui apporte la touche véloce à la mission lanceur.

 

 

http://farm3.static.flickr.com/2547/3889885274_cdc9b971a5_b.jpg

[GéGé]

Il est interdit de fumer, je pense?

 

[Toucan]

En fait gégé, j'aurai du appliquer le mot enfer à d'autres propergols liquides, bien qu'ils soient moins performants (et plus nocifs).

Ainsi le couple stockable N2O4 et UDMH (entre autres) présente la particularité de s'enflammer spontanément lorsque les deux liquides sont mis en présence l'un de l'autre (hypergolique).

 

En plaisantant, je m'imagine qu'ils font le même effet que la vodka d'alambic (80°) qui a atterrit dans mon estomac l'autre jour.

 

Pour ta pétition, je ne manquerais de la signer dans la journée.

 

Amitiés

[david.d]

Merci pour toutes ces infos, toujours aussi interessantes.

 

David

[Poussin38]

Je me suis permis de remettre en forme pour permettre une meilleure lisibilité de ce bel exposé

 

As tu des infos sur la situation des développements de nouveaux systèmes ?

[sunfish22]

Bonjour,

 

Au départ, Ariane 5 a été conçu avec un étage supérieur de type EPS 'Etage à Propergols Stockables' avec un couple Peroxyde d'Azote (N2O4) / MMH hypergolique, le moteur Aestus, dont l'interet était qu'il est plus simple et moins cher je pense.

 

Finalement, pour augmenter les charges à mettre en orbite, l'étage supérieur de l'Ariane 5 en version ECA retrouve le 3eme étage d'Ariane 4 avec le moteur HM-7B cryotechnique !

 

D'ailleurs, je ne sais pas si le moteur HM-7B de cet étage ESC-A a évolué depuis Ariane 4 ou pas ?

 

Jean

[Toucan]

Bonjour Jean (Sunfish22),

 

Le moteur HM-7B du H10 de l'Ariane 4 est parfaitement identique à celui de l'ESC-A d'Ariane 5.

 

Dans l'esprit des responsables, il représentait une solution intérimaire dans l'attente de l'arrivée du Vinci.

 

Il se pourrait cependant, à la lecture des réticences des instances européennes, que le vénérable HM-7 constitue définitivement le moteur de l'étage supérieur du programme Ariane 5 pour les missions GTO (l'essentiel des missions d'Arianespace).

[Toucan]

Ca y est Gégé, j'ai signé ta pétition dans un esprit véritablement sincère.

 

Amicalement

[Toucan]

Poussin, un nom sympatique qui ne peut que s'accorder à un membre encore jeune, si je ne me trompe ?

 

Sur ta demande, je ne peux me prononcer d'une manière équitable sur les propulsions avancées.

En effet, j'ai rompu radicalement avec le monde spatial en 2003/4. Après une une période de ressources, je suis revenu dans le circuit mais uniquement sur le segment aéronautique.

C'est à l'occasion de mon premier branchement sur le web que je me suis piqué au jeu d'intervenir dans les forums astronautiques.

Comme j'avais dans mes cartons des dizaines de planches particulières (pêle-mêle) couvrant le 20e siècle dans le domaine fuséologique, je me disais pourquoi pas en faire profiter les internautes passionnés au lieu qu'elles finissent un jour à la poubelle.

 

En qui concerne la propulsion avancée, mon ''savoir'' se limite jusqu'à la fin du siècle dernier.

Cependant, je peux te dire que j'en ai tellement soupé des prévisionnistes qui ne manquaient pas de mettre en avant les privilèges de la propulsion nucléaire, thermonucléaire, électrique, électrothermique, ionique, plasmique, solaire, photonique, et j'en passe et des meilleurs, que je peux t'affirmer que la bonne vieille propulsion chimique demeure, et pour longtemps, la seule technologie viable pour assurer l'arrachement de l'attraction terrestre un lanceur.

Je n'image pas un tel véhicule sur rampe doté d'un étage à propulsion nucléaire car il faudrait franchir le problème écolo et de plus, si par malheur, il y avait un échec au lancement, je ne te fais pas un dessin...

Dans l'espace, les progrès de la propulsion ionique offre certaines perpectives, mais certainement pas pour accomplir une mission d'un Ariane 5 présentant au départ 800 tonnes de masse, même une fois allégé.

 

Amicalement.

[sunfish22]

.... je peux t'affirmer que la bonne vieille propulsion chimique demeure, et pour longtemps, la seule technologie viable pour assurer l'arrachement de l'attraction terrestre un lanceur.

 

Je suis bien d'accord avec toi Lenine .. malheureusement !

 

Il n'y a aucune alternative en vue. Les modes de propulsion ayant un rendement important (ISP) ont une puissance qui reste très très faible et donc ne peuvent servir que lorsque le vaisseau a déjà été injecté dans l'espace, et nous sommes encore très loin de maitriser technologiquement les modes de propulsion nucléaire de puissance très importante, sans compter les restrictions pour raison de sécurité civile.

 

Ceux qui attendent un nouveau type de propulsion pour envoyer des hommes sur Mars peuvent attendre encore longtemps. L'homme ira sur Mars grace à la propulsion chimique !

 

Jean

[Poussin38]

Poussin, un nom sympatique qui ne peut que s'accorder à un membre encore jeune, si je ne me trompe ?

 

Merci Lénine le poussin a 38 ans et est né à Sucy en Brie

 

Sur ta demande, je ne peux me prononcer d'une manière équitable sur les propulsions avancées.

En effet, j'ai rompu radicalement avec le monde spatial en 2003/4. Après une une période de ressources, je suis revenu dans le circuit mais uniquement sur le segment aéronautique.

C'est à l'occasion de mon premier branchement sur le web que je me suis piqué au jeu d'intervenir dans les forums astronautiques.

Comme j'avais dans mes cartons des dizaines de planches particulières (pêle-mêle) couvrant le 20e siècle dans le domaine fuséologique, je me disais pourquoi pas en faire profiter les internautes passionnés au lieu qu'elles finissent un jour à la poubelle.

 

En qui concerne la propulsion avancée, mon ''savoir'' se limite jusqu'à la fin du siècle dernier.

Cependant, je peux te dire que j'en ai tellement soupé des prévisionnistes qui ne manquaient pas de mettre en avant les privilèges de la propulsion nucléaire, thermonucléaire, électrique, électrothermique, ionique, plasmique, solaire, photonique, et j'en passe et des meilleurs, que je peux t'affirmer que la bonne vieille propulsion chimique demeure, et pour longtemps, la seule technologie viable pour assurer l'arrachement de l'attraction terrestre un lanceur.

Alors ressort vite toutes tes planches elles ont l'avantage d'une bonne lisibilité sur ce beau forum

[GéGé]

Ca y est Gégé, j'ai signé ta pétition dans un esprit véritablement sincère.

 

Amicalement

Les étoiles et les petits jeunes qui espèrent les voir encore longtemps te remercient! Et les chouettes, les hibous.... tous nos frères à plumes et à poils qui vivent la nuit!

 

[CATLUC]

Bonjour

Très intéressant merci d'en faire profiter les copains.

Bonne journée.

Luc.

[Toucan]

Poussin38,

 

Je n'avais pas prêté attention sur ton remaquettage de mon encart. J'avoue que cela à plus d'allure.

 

Décidemment, les membres du forum m'aident beaucoup. Après sunfish22 qui me communique le processus pour insérer une image (je me battais avec l'URL), toi tu améliores l'encart.

 

A ce propos, peux-tu m'informer la marche à suivre pour faire disparaître totalement de l'écran un encart (message) que j'ai supprimé.

 

Merci d'avance.

[Poussin38]

seuls les modérateurs ou admins peuvent supprimer l'affichage d'un message (en général le message reste physiquement présent pour garder l'historique). S'il s'agit d'une erreur d'édition tu cliques en bas du message à droite sur le bouton "éditer" et tu peux corriger le texte, voire l'effacer complètement. N'hésite alors pas à expliquer ta modification (c'est demandé à la validation de la modif).

[Toucan]

Merci pour l'info Poussin38,

 

Pour terminer avec la propulsion cryo, je t'insère le différentiel Vulcain, en espérant que les légendes ne sont pas trop petites (nécessaires pour équilibrer la somme de renseignements sur un A4.

 

L'hôtesse, en l'occurence Natacha, est à l'échelle de ces moteurs.

 

Amitiés

 

http://farm3.static.flickr.com/2484/3899494925_a762d049d5_b.jpg

 

[Poussin38]

pour situer ces monstres dans le ventre de la bête :

 

http://www.cnes.fr/imagezoom.php?file=p314_56e2c2eb9d1d089ee42430cf1a5889c7ecorche.gif&label=Sch%E9ma+annot%E9+d'Ariane+5.+Cr%E9dits+%3A+CNES%2FIll.+D.+Ducros

[Toucan]

Poussin38,

 

Loin de pinailler sur la présentation de Ducros, je remarque que son dessin présente quelques anomalies.

 

Ainsi la structure Speltra est en réalité un Sylda5 puisque ce dernier est enfermée à l'intérieur.

La Case à équipements ne peut se trouver à cet endroit au regard de son dessin lié à un ESC. Elle devrait donc dans ce cas être boulonnée au-dessus de ce dernier.

 

Mes croquis étaient faits mains. C'est la raison principale que je suis un nul en conception informatique et par riccochets sur le Web.

 

Malgré tout, je te joins l'une de mes dernières prestations (2002) dans le domaine spatial. Cette dernière se rapproche de la conception d'ensemble de Ducros, mais en plus détaillée comme en véracité.

 

Elle était dédiée à la configuration du premier Ariane 5ECA, y compris les passagers embarqués.

 

Le sort ne sera finalement pas favorable à cette fusée, car elle sera détruite à H0 + 7min 36 sec (déc.'02).

 

Cet échec provoqua une véritable crise au sein de la communauté Ariane, principalement financière. La direction d'Arianespace n'hésitait pas à déclarer dans la presse le besoin d'un milliard d'euros pour pouvoir assurer la continuité du système.

Après un temps de réflexions et de mesures à prendre (notamment humaines), les gouvernements (par l'intermédiaires de l'ESA) acceptèrent de mettre la main à la poche pour aider le programme Ariane 5. Depuis, tout me semble est redevenu nominal.

 

Amicalement.

 

PS : Je réside depuis peu à Santeny (94, près de Brie Comte Robert), donc à trois pas où tu es né.

 

http://farm3.static.flickr.com/2458/3918470709_902e8713e3_b.jpg

 

[Poussin38]

Santeny je connais bien, j'étais au lycée G Budé et j'allais trainer parfois la bas

 

Pour les croquis je vais virer mon lien pour ne pas faire doublon avec les tiens, ce sera plus cohérent

 

Edit : non à la réflexion je le laisse pour que tes explications soient utiles !

[david.d]

Un post toujours aussi passionant qui s'enrichit de jour en jour ... merci pour toutes ces infos .

 

David

[Toucan]

Petite relance du sujet au travers d'un moteur affichant près de 40 ans d'âge mais qui permet encore (rapport de mélange adapté) à l'Ariane 5 ECA d'assurer l'injection d'une ou deux charges utiles sur orbite.

 

http://farm4.static.flickr.com/3494/4028668645_0603834117_b.jpg

[Paul émile]

Merci pour cette planche technique très intéressante . On retrouve au niveau de la turbopompe un peu la même configuration qu'un turbo automobile avec des compresseurs centrifuges . Je suppose que la turbine est du même type radial, on ne voit pas bien sur la coupe .

J'ai été passionné par la réalisation de micro-turboréacteurs dont le compresseur est directement un modèle automobile . Il est possible d'utiliser l'ensemble du rotor qui est parfaitement équilibré, mais la turbine radiale est très lourde et complique la réalisation . Il existe donc des mini turbines axiales en Inconel avec le stator correspondant . L'axe n'est plus sur un film d'huile sous pression comme pour l'automobile mais monté sur des petits roulements à billes céramiques, les seuls qui résistent à des vitesses de rotation de 150000 t/min !

[Toucan]

Alors là Paul émile, je dois avouer que tu me bluffes car je serai bien incapable de soutenir une comparaison avec ton énoncé.

 

En effet, je connais bien mieux le fonctionnement d'un lanceur spatial que celui de ma ''pauvre'' petite auto.

 

Amicalement.