la propulsion de la fusée

[leparisien]

Bonjour,
je suis en train de faire un TPE sur Soyouz( une fusée russe ) et je n'arrive pas à trouver le lien entre la force de la poussée de la fusée ( F = ve.qm + A1.(P1 − Pa)
dans laquelle*:
F, poussée en newtons (N)
ve, vitesse d'éjection des gaz en m/s
qm, débit massique en kg/s
A1, aire de la section de sortie de la tuyère en mètres carré
P1, pression à la sortie de la tuyère en Pa
Pa, pression ambiante ou pression à l'extérieur en Pa)
et la pesenteur.
Meci de m'aider au plus vite en me donnant des iens ou des explications.

[Gilgamesh]

Bonjour,
je suis en train de faire un TPE sur Soyouz( une fusée russe ) et je n'arrive pas à trouver le lien entre la force de la poussée de la fusée (...)
et la pesenteur.

Il n'y a pas de lien entre les deux notions. La poussée est la même pour un moteur donné qqsoit le champs de pesanteur.


a+

[Nicolas Daum]

Il n'y a pas de lien. D'ailleurs la gravité est absente de l'équation.
Par contre, on voit en général pour une fusée donnée sa poussée au niveau de la mer ou dans le vide parce que la pression atmosphérique, elle, intervient.

ND

[vanos]

Par contre, on voit en général pour une fusée donnée sa poussée au niveau de la mer ou dans le vide parce que la pression atmosphérique, elle, intervient.

Bonjour,

L'atmosphère n'influence que la vitesse et l'accélération, pas la poussée.

Salut.

[Carcharodon]

Alu

hmmm ... en es-tu bien sûr, vanos ? j'émets quelques doutes.

Il me semble bien que le rendement d'une tuyère de propulseur anaérobie est quand même dépendant de la pression extérieure a l'engin, et que la forme de celle ci dépend de son rôle : les tuyères du moteur du premier étage auraient (je met au conditionnel) ainsi une forme spécifique pour être le plus efficace possible dans une moyenne de pression externe entre le décollage et la séparation du premier étage.

Je dis peut-être une bêtise... mais je pense que la pression extérieure a bien une influence sur le rendement des propulseurs.
Spécialement, évidemment, pour le premier étage qui est le seul a opérer dans les couches atmosphériques denses.

J'attends vos confirmations / infirmations.
merci.

[Nicolas Daum]

Dans l’équation
F = ve.qm + A1.(P1 – Pa)
Pa, la pression atmosphérique a bien une incidence négative.
La forme du divergent est adaptée à ce paramètre et donc un moteur fusée ne peut pas avoir son rendement optimum à toutes les altitudes. C’est une des raisons qui milite pour que les fusées aient plusieurs étages. Le moteur Vulcain du premier étage d’Ariane par exemple est conçu pour une phase atmosphérique et le moteur Vinci du deuxième étage est conçu pour une phase dans le vide.

ND

[Carcharodon]

C’est une des raisons qui milite pour que les fusées aient plusieurs étages.

haaa ! j'avais bien cru comprendre la variation de rendement en fonction de la pression externe, mais j'avais pas pensé a ce truc finalement si trivial (une fois que tu l'as dit...)!

C'est carrément une sacrée justification a la multi-motorisation !

Dis moi, Nicolas, vu que t'as l'air calé dans le domaine, qu'en est-il d'une éventuelle tuyère a chambre modulable ?
Ça n'existe donc pas ?
Des projets la dessus ?
Les matériaux a mémoire de forme, non ?
Trop de différences de forme entre les différentes phases atmosphériques non ?
donc pas rentable j'imagine ... ?

[Carcharodon]

en fait c'est bête ce que je dis, tant qu'on aura les propergols actuels, il faudra se séparer d'une partie en cours de route.
Une fusée n'étant finalement qu'un ÉNORME réservoir avec un truc ridicule au sommet

donc puisqu'il faut lâcher des bouts du réservoirs qui augmentent la masse pour rien, il faut lâcher les moteurs qui sont derrière, donc une tuyère modulaire (me dit mon dico) ne sert plus a rien ...

...

[Nicolas Daum]

J’ai toujours une difficulté à référencer mes sources. J’ai recherché un peu partout.
Le schéma détaillé de l’écoulement dans la tuyère en fonction de la pression externe se trouve dans le wiki anglais : Rocket engine
la page en français est beaucoup moins détaillée : Moteur-fusée

Avant de retrouver ça je suis tombé sur un tas sites plus ou moins pointus voire farfelus. On est toujours obligé de grapiller ses connaissances à des sources dispersées.
Commençons par LA référence : Les fusées à ergols mais pas très complet.
D’autres choses vues :
La fusée
La propulsion des lanceurs
Le site d’un type assez déjanté mais avec des indications intéressantes : http://www.********.org/science/mhd/m_mhd_fr/mhdfr2.htm

Dis moi, Nicolas, vu que t'as l'air calé dans le domaine, qu'en est-il d'une éventuelle tuyère a chambre modulable ?

Toi aussi, tu as remarqué aussi combien je suis calé ! C’est tout à ton honneur !
La page Rocket engine donne des liens pour des tuyères à géométries variables.
J’avais vu aussi des propositions de tuyères en plusieurs parties jetables au fur et à mesure.
De toutes façons un moteur est déjà assez compliqué et fonctionne à la limite, par conséquent on ne peut pas se permettre de prendre de risques en matière de fiabilité, de poids et de prix.
Je suis tombé sur deux brevets déposés pour une tuyère « comportant des moyens d'adaptation du divergent aux conditions ambiantes variables du vol » :
http://www.freepatentsonline.com/EP0626512.html
http://www.freepatentsonline.com/EP0370887.html
Comme il n’y a pas de plans c’est un peu difficile à comprendre. Le texte est en français à partir du milieu de la page.

ND

[Nicolas Daum]

Je ne comprends pas pourquoi l'URL que je donne est censuré. Il est à l'index?

ND