revelation du stato

[Geb]

Salut to2,

Tu ne peux pas généraliser les perfs d'un prototype à celui de tous les statos présents et à venir. C'est comme si Ader avait dit, à la vue de l'exploit de son Eole, qu'un avion ne peut pas voler sur plus de 50m.
Qu'est-ce qui te fait penser qu'aucun progrès n'est possible? alors que les statos utilisés sont des plus simplistes.

Je suis d'accord avec toi sur l'économie de masse mentionnée par Carcharodon et je veux bien te croire sur le plan des céramiques et autres alliages à hautes performances.

Mais étant donné que la guerre froide est finie, et que les concepteurs d'un X-30 ont péché par excès d'optimisme, je pense utile de parler des performances actuelles.

A mon avis, la situation de Clément Ader n’est pas comparable. Ici, on en est plutôt à comparer la situation entre la conception du moteur fusée HL-10 et de son étage Centaur. Mais en bien plus difficile, et avec beaucoup moins de moyen qu’à l’époque des Saturn V.

Accélérer de Mach 3 à Mach 10 avec un statoréacteur à combustion supersonique, on ne sait pas encore le faire. On y arrivera sans aucun doute… dans 10, peut-être 15 ans. Je m’explique :

Le programme X-30 a duré de 1986 à 1993 et a englouti une somme indéterminée (au moins plusieurs centaines de millions de dollars). Sur ses cendres, les ingénieurs de la NASA ont repris l’aérodynamisme et ont construit, en pratique, un X-30 à taille réduite, pour remplir des objectifs revus drastiquement à la baisse : le X-43. Ce programme a duré de 1998 à 2004 et a coûté 230 millions de dollars de 2004. Le programme X-51 lui, a commencé en 2003 et depuis lors, a coûté 250 millions de dollars de 2009.

Progression plutôt timide, mais pour une fois, on a vraiment l'impression de progresser. Quoi qu'il en soit, construire l’équivalent d’un étage de fusée à superstatoréacteur, fonctionnant comme prévu, de Mach 3 à 10, serait déjà un exploit. Pas la peine de parler de plage de fonctionnement de Mach 4 à Mach 18. C’est pas demain la veille il me semble. Mais bon, je ne suis pas devin.


Cordialement
-----

[Geb]

Ici, on en est plutôt à comparer la situation entre la conception du moteur fusée HL-10 et de son étage Centaur.

Petite erreur de ma part. Il s'agit du RL-10, le premier moteur fusée ayant utilisé l'hydrogène comme combustible. J'ai confondu avec le nom d'un avion à corps portant, et je m'en excuse.


Cordialement

[Geb]

Bonjour Nicolas,

L’idée, comme chacun ici l’imagine facilement, c’est un lanceur classique à décollage vertical, équipé d’un deuxième étage aérobie utilisant un superstatoréacteur. Le moteur aérobie ne peut fonctionner qu’une fois une certaine vitesse atteinte.

Il prendrait le relais, en accélérant très progressivement (l’accélération n’est pas le point fort des superstatos). La fusée devrait alors se trouver presque à l’horizontale, dans une configuration en palier, avec une vitesse ascensionnelle très réduite, de l’ordre de 15-20 m/s.

Enfin, un troisième étage prendrait le relais pour acquérir la vitesse de satellisation

Comme il s’agit d’économiser du comburant, ce qui n’est pas l’élément le plus cher d’un lancement, il n’y a pas beaucoup d’incitation.

Le comburant (typiquement, de l’oxygène liquide) n’est pourtant pas très cher c’est vrai. Mais si on parvient à se passer assez longtemps d’oxygène, qui représente tout de même près de 75% de la masse d’un lanceur au décollage, c’est tout de même appréciable. Comme le disait Carcharodon, c’est sur cette masse plus réduite au décollage que l’avantage économique serait sensible.

Pour lancer des charges plus lourdes on a déjà trouvé la solution : faire un lanceur plus lourd.

Comme toi, je pense que pour les lourdes charges, un lanceur pourvu de moteurs-fusées à tous les étages restera sans doute la seule option.


Cordialement

[inviteec0d6e6f]

Le transport supersonique civil est out.

je trouve que ce forum respire de plus en plus l'optimisme

Il ne me semble pas que le principe soit applicable aux lanceurs spatiaux, du moins dans le schéma actuel. Entre le moment où la fusée atteint le nombre de Mach nécessaire à l’allumage d’un moteur aérobie et celui où elle sort pratiquement de l’atmosphère il n’y a que quelques minutes. À quoi bon concevoir un étage spécialement dédié pour cette partie du trajet ?

effectivement, les paramètres de tirs sont assez différents entre une fusée et un engin a stato.
le stato va avoir un profil de vol lui permettant d'obtenir constamment la pression dynamique (produit de la pression statique par la vitesse, bien sûr) la meilleure pour alimenter sa réaction dans sa chambre.
Il doit surfer sur le haut de la couche atmosphérique en prenant progressivement de l'altitude, sa plage d'utilisation se situe entre ~40 et 70 km.

Il n'est pas exact de dire qu'un stato n'est bon que de mach 3 a mach 10, car on pourrait faire un profil de chambre qui optimiserait mach 12 a mach 15 par exemple.
mais le souci, c'est qu'il faut modifier la forme de la chambre en fonction de l'évolution des paramètres de pression pour permettre d'envisager avoir un stato vraiment opérationnel.

sinon, on le "dédit" a une plage donnée, malheureusement assez réduite au final avec nos technologies actuelles, et il est très mauvais en dehors de cette plage d'exploitation.

c'est ça le challenge de demain sur le stato, le seul truc qui pourra le rendre potentiellement viable : augmenter son domaine d'expression et fournir un rendement décent à toutes les plages d'exploitation.

La seule chose que je puisse imaginer a ce sujet, c'est l'apport des matériaux a mémoire de forme qui modifierait le profil de la chambre en fonction de la température afin de fournir en permanence le rendement maximal théorique.
ça chauffe colossalement la dedans, il faut attendre 8000° en régime maximal.
résistance a cette chaleur et matériaux a mémoire de forme, ça reste des sacré challenge a relever ...

[SK69202]

Bonsoir,

je trouve que ce forum respire de plus en plus l'optimisme

Le transport supersonique civil est mort et les vol spatiaux habités (inutiles à mon avis) vont suivre avec le besoin d'arracher à la surface de "lourdes charges".

C'est parce qu'on lit autre chose que FS, qu'on a du mal à voir l'avenir astronautique radieux pour les tenants du vol spatial habité...........


@+

[invite02ff802c]

Ce qui est intéressant c’est que cette technologie est étudiée depuis assez longtemps, certes pas de façon très intensive, mais on ne sait toujours pas ce qu’elle peut donner. Est-ce qu’on pourra mettre au point un moteur super efficace ou alors est-ce que les problèmes resteront insolubles ? Ça peut aussi bien être une impasse économique : réalisable mais à un cout rédhibitoire. Vu le marché potentiel, les seuls lanceurs spatiaux, les études risquent d’être difficiles à amortir.

Il est vrai qu’on parle de centaine(s) de tonnes de LOX à remplacer par de la charge utile, ça fait rêver.

ND

[Geb]

Bonjour,

Il n'est pas exact de dire qu'un stato n'est bon que de mach 3 a mach 10, car on pourrait faire un profil de chambre qui optimiserait mach 12 a mach 15 par exemple.
mais le souci, c'est qu'il faut modifier la forme de la chambre en fonction de l'évolution des paramètres de pression pour permettre d'envisager avoir un stato vraiment opérationnel.

Modifier la forme de la chambre n'est pas absolument nécessaire. Il existe une autre solution, la seule utilisée actuellement, c’est de moduler la position des injecteurs de carburant à l’intérieur de la chambre de combustion, le long des supports de la structure.

Au niveau des rendements, cette option a été validé avec plusieurs prototypes (dernier en date, le moteur SJX61-2 du X-51A) sur une gamme de vitesses s’étendant de Mach 2,5 à Mach 6 pour les tests en labos (à Langley, où la soufflerie simule les conditions de vol jusqu’à Mach 7), avec un rendement maximum entre Mach 3 et Mach 6.

Le X-43A permet actuellement de valider la modulation de position des injecteurs de carburant jusqu’à Mach 9,8 avec un rendement qui décroit rapidement au-delà de Mach 8. Cela nous fait tout de même un delta v de plus de 2 km/s avec un rendement moyen important. C'est plutôt conséquent.

Le plus gros problème, c’est que les prototypes ont toujours été utilisés dans les limites des installations de Langley (les plus performantes dans le domaine). Celles-ci simulent notamment, les conditions entre 50000 et 120000 pieds (15 240 à 36 576 mètres d’altitude). Par exemple, 50000 pieds, c’est l’altitude à laquelle le X-51A sera largué de son B-52. Le X-43A montait jusqu’à environ 29 000 mètres d’altitude (95 000 pieds) avant de plané jusque dans l’océan Pacifique. Il faudrait pouvoir disposer d'installations simulants des altitudes plus élevées, pour valider son utilisation entre 40 et 70 km comme proposé.

Je ne sais pas (ce n’est pas une critique, juste une question) si démarrer le superstato à 40 km est la bonne solution, étant donnée la pression partielle d’oxygène à cette altitude et au-delà. Une quantité si faible d’oxygène doit sérieusement bridé l’accélération, même si le flux d’air entrant augmente avec la vitesse. Il me semble qu’on devrait utiliser le stato dès que la vitesse le permet, et à une altitude où l’oxygène reste relativement abondante, tout en oubliant pas de monter progressivement.


Cordialement

[invite02ff802c]

je trouve que ce forum respire de plus en plus l'optimisme

Je ne sais pas si c’est le forum mais je dirais plutôt que c’est l’optimisme congénital de l’humanité qui est sévèrement douché depuis un certain temps.

Pour le développement du Concorde par exemple il n’a été fait aucune étude de marché. Ses promoteurs partaient du constat suivant : l’aviation de ligne avait connu à ses débuts, avec les moteurs à hélice, des vitesses de l’ordre de Mach 0,5. Puis, avec les moteurs à réaction, on était passé à Mach ~0,8. L’aviation militaire était déjà passée au supersonique. Il était évident que la prochaine génération d’avion de ligne serait supersonique. C’était dans l’ordre des choses. En douter était une erreur conceptuelle flagrante. C’était un signe d’intelligence inférieure.
Il n’a été effectué aucune étude d’impact non plus. Alors même que la question du bruit commençait à soulever des oppositions de plus en plus grandes et que les doutes sur son marché commençaient à germer, le développement a continué contre vents et marées.
Bilan : le Concorde s’est vu interdit de survol supersonique de tout territoire émergé, y compris des eaux territoriales, et il s’est révélé qu’il n’y avait aucun marché solvable (j’entends par là que le Concorde n’a pu être exploité que massivement subventionné).

On pourrait multiplier les exemples : l’ISS en est un autre.

Cela relève d’un biais cognitif extrêmement banal, ou plutôt d’un faisceau de biais.

Est-ce du pessimisme de tâcher d’apprendre de l’expérience ? Aller dans le mur suite à des décisions hasardeuses est suffisamment courant pour qu’on puisse comprendre ce qui pèche presque systématiquement dans la prise de décision.

Après avoir été sur une courbe ascendante dans tous les domaines, l’humanité doit se résoudre à l’idée qu’elle arrive à une asymptote. De même que le supersonique a été une illusion, il n’y aura pas de conquête humaine de l’espace. Et c’est inutile de pleurer, non c’est non et puis c’est ! non mais… ,)

Il m’est arrivé à plusieurs reprises de me faire incendier comme un foutu pessimiste pour avoir émis des réserves sur le manque de précautions prises pour certains projets auxquels je n’étais d’ailleurs pas toujours associé. Dans certains cas le résultat a été pire encore que tout ce que j’avais pu imaginer parmi les risques possibles.

À l’inverse, je me suis fait aussi souvent clouer au pilori pour avoir signalé que les conditions en cours depuis déjà longtemps devaient être corrigées au risque d’aller dans le mur.
Autre biais cognitif banal : puisque ça a marché jusqu’à présent, il n’y a pas de raisons pour que ça ne marche pas éternellement. Là aussi, c’est une fois dans le mur qu’il a fallu prendre sous la contrainte les mesures correctives que j’avais suggéré de prendre à froid.

Le problème n’est pas du côté des « pessimistes » comme moi mais bien du côté des optimistes car c’est bien souvent eux qui influencent les prises de décision.

Le transport supersonique civil est mort et les vol spatiaux habités (inutiles à mon avis) vont suivre avec le besoin d'arracher à la surface de "lourdes charges".
C'est parce qu'on lit autre chose que FS, qu'on a du mal à voir l'avenir astronautique radieux pour les tenants du vol spatial habité

Bien que j’aie l’impression d’être d’accord je ne suis pas sûr de comprendre exactement

ND

[invitebba55d79]

Il n’a été effectué aucune étude d’impact non plus. Alors même que la question du bruit commençait à soulever des oppositions de plus en plus grandes et que les doutes sur son marché commençaient à germer, le développement a continué contre vents et marées.
Bilan : le Concorde s’est vu interdit de survol supersonique de tout territoire émergé, y compris des eaux territoriales, et il s’est révélé qu’il n’y avait aucun marché solvable (j’entends par là que le Concorde n’a pu être exploité que massivement subventionné).


ND

Je ne suis pas d'accord, le bruit n'a été qu'un prétexte pour interdire le Concorde, interdiction totalement scandaleuse et invraisemblable à mon avis qu'aucune "étude d'impact" n'aurait pu prévoir. La faute de cet échec ne revient donc pas aux industriels ayant construit le Concorde mais bien à des lobbys qui y étaient opposés.

De même que le supersonique a été une illusion, il n’y aura pas de conquête humaine de l’espace. Et c’est inutile de pleurer, non c’est non et puis c’est ! non mais… ,)

Je ne vois pas ce qui te permet d'être aussi affirmatif et catégorique.
Tu énumères des échecs du passé pour tenter de prouver que le stato et le transport spatial en général n'ont plus aucune chance d'évoluer ?

Autre biais cognitif banal : puisque ça a marché jusqu’à présent, il n’y a pas de raisons pour que ça ne marche pas éternellement.

Autre biais cognitif banal : ça n'a pas marché la première fois donc ça ne marchera jamais.

Le problème n’est pas du côté des « pessimistes » comme moi mais bien du côté des optimistes car c’est bien souvent eux qui influencent les prises de décision.

La question "faut-il être pessimiste/optimiste" n'a aucun sens pour qui fait de la science. Si tu as des arguments techniques/économiques/environnementaux... pour affirmer que le stato-fusée ne fonctionnera jamais on t'écoute, moi pour ma part je ne vois pas où est le problème fondamental.

ça chauffe colossalement la dedans, il faut attendre 8000° en régime maximal.
résistance a cette chaleur et matériaux a mémoire de forme, ça reste des sacré challenge a relever ...

Je serais curieux de savoir comment a été obtenu ce chiffre de 8000°C ! ça me parait beaucoup. Quoi qu'il en soit ce n'est pas la température en soit qui importe mais le flux thermique qui est d'autant plus faible que la densité du gaz est basse. Voilà pourquoi Soho qui est dans un milieu à un million de degrés n'a pas de problèmes de température !

[inviteec0d6e6f]

La question "faut-il être pessimiste/optimiste" n'a aucun sens pour qui fait de la science.

+1
c'est pour ça que j'avais mis des smiley après avoir dit que ce forum respirait de plus en plus l'optimisme.

Je serais curieux de savoir comment a été obtenu ce chiffre de 8000°C ! ça me parait beaucoup.

Plus tu montes en vitesse plus ça chauffe.
si tu veux atteindre du mach 15 avec un stato, c'est le genre de température avec lesquels tu es obligé de flirter.
On n'utilise pas l'atmosphère, même ténue, à ces vitesses sans grosses conséquences.

c'est d'ailleurs un des obstacles : pour que ça pousse, il faut une différence significative de température entre l'entrée et la sortie.
plus tu chauffes l'entrée (résistance de l'air) plus le rendement devient mauvais.
c'est principalement pour cette raison que le stato a une plage de régime réduite.
si tu le fait fonctionner a basse vitesse, il sera très rapidement inexploitable (par exemple de mach 2 a mach 4 ou 5 seulement).
C'est pour ça qu'un stato opérant a faible vitesse n'a que peut d'intérêt dans le domaine spatial et que ce domaine concerne plus l'aviation (civile ou militaire) que l'astronautique.
Spécifiquement a cause de ce qui le fait fonctionner a basse vitesse : la forme des entrées d'air et de la chambre.
C'est pour cette raison qu'un stato de haute vitesse ne peut pas fonctionner a basse vitesse.

Malgré les artifices actuels pour rendre cette technologie utilisable (refroidissement de l'air, mouvement des injecteurs), il reste pour moi évident qu'on en est encore aux balbutiements de cette technologie, qui pourra offrir, un jour, bien plus que ce qu'elle n'offre aujourd'hui.

[invite02ff802c]

Je ne suis pas d'accord, le bruit n'a été qu'un prétexte pour interdire le Concorde, interdiction totalement scandaleuse et invraisemblable à mon avis qu'aucune "étude d'impact" n'aurait pu prévoir. La faute de cet échec ne revient donc pas aux industriels ayant construit le Concorde mais bien à des lobbys qui y étaient opposés.

Tu me sembles reprendre la théorie du complot selon laquelle ce serait pour torpiller un projet européen et pour tuer le concurrence que les vilains yankees auraient cherché tous les prétextes pour empêcher les vols supersoniques.
Juste quelques remarques en vrac :
L’interdiction du survol du territoire américain a aussi contribuer à tuer dans l’œuf le programme HST de Boeing subventionné par l’état fédéral.
L’interdiction d’atterrir à JFK a été prise par le Port autonome de New York, qui en est le propriétaire, mais elle a été invalidée par une décision de justice.
Ni l’Angleterre ni la France, pourtant fortement intéressée, n’ont jamais autorisé le survol supersonique de leurs territoires.
Même l’Inde, au dessus de laquelle on avait fait passer une ligne, l’a interdit aussi. Cela s’est rapidement répandu dans le monde entier. Il n’y a que l’URSS qui ne l’a pas fait car on ne s’y embarrassait pas d’opinion publique.
Même Air France et British Airways (entreprises nationalisées à l’époque) n’ont pas voulu acheter les derniers qui restaient sur les bras des constructeurs… au prix catalogue. On les leur a fourgué pour un Franc symbolique !
Le Congrès américain, après avoir dépensé des fortunes, a décidé d’arrêter le programme HST.

Dans tout cela, l’action des lobby est une vue de l’esprit. C’est la classique interprétation paranoïaque pour trouver des excuses à ses échecs.

Dans le contexte actuel, le supersonique me parait moins faisable encore qu’à l’époque. Même sur une liaison aussi facile que New York et en ayant acheté ses appareils un Franc symbolique Air France n’a pas réussi à les rentabiliser.

Tu énumères des échecs du passé pour tenter de prouver que le stato et le transport spatial en général n'ont plus aucune chance d'évoluer ?

Je ne vois pas d’où tu sors ça, à moins de déformer mes propos.
Le Concorde est un des exemples parmi bien d’autres de projets qui ont été mis sur pied sans avoir fait d’étude ni de marché ni d’impact. Seule la confiance dans l’adage « On n’arrête pas le progrès » lui donnait des ailes.
Tout le monde a droit de se planter mais il faut en tirer les leçons.
En ce qui concerne le transport spatial, ma question récurrente est « quel est le marché ? »

La question "faut-il être pessimiste/optimiste" n'a aucun sens pour qui fait de la science. Si tu as des arguments techniques/économiques/environnementaux... pour affirmer que le stato-fusée ne fonctionnera jamais on t'écoute, moi pour ma part je ne vois pas où est le problème fondamental.

Premier point : il ne s’agit pas de science mais d’entreprise, peut-être publique mais à but commercial.
Deuxième point : je ne dis pas que le stato-fusée ne marchera jamais. Je m’interroge sur la question de la faisabilité et de la rentabilité en pointant les échecs passés de technologies prometteuses sur le papier mais mal évaluées sur le plan pratique.

ND

[inviteec0d6e6f]

Si on fait un résumé de l'épopée spatiale, en fait, on se rend compte que pas grand chose n'a évolué depuis les débuts : on utilise les même procédés pour faire les même choses, avec simplement une meilleure ingénierie et l'apport de l'informatique (qui a quand même changé beaucoup de choses).

Il faudra franchir un nouveau palier pour surmonter les limitations actuelles.
Un peu comme le palier qui nous a permis de faire nos premiers pas dans l'espace.

Personnellement, je ne doute pas qu'on puisse transformer les actuels vœux pieux ("démocratisation" -relative- de l'accès a l'espace) en réalité, grâce à une amélioration des technologies, dont le stato et les moteurs a très grande ISP seront les fers de lance.

je crois au stato, je pense simplement qu'il n'est pas prêt d'être mûr...
Mais il peut promettre d'économiser une masse qui pourrait être considérable au décollage.
et donc de simplifier considérablement l'accès a l'espace en soulageant le point actuel le plus critique : la nécessité d'envoyer une cathédrale pour mettre quelques tonnes en orbite.

j'espère vivre assez vieux pour voir ça.
Par contre, et même si ça n'a rien a voir, je pense qu'on pourra aller sur mars sans utiliser le stato.

[invitebba55d79]

Tu me sembles reprendre la théorie du complot selon laquelle ce serait pour torpiller un projet européen et pour tuer le concurrence que les vilains yankees auraient cherché tous les prétextes pour empêcher les vols supersoniques.
ND

Je n'ai jamais dit ça! c'est toi qui déforme mes propos ! Un lobby, sache que ce n'est pas forcément une organisation secrète d'hommes tout puissant qui manipule le monde dans l'ombre !
Les citoyens américains et européens qui se sont réunis et exprimés contre le concorde sont des lobbys! En cela qu'ils exercent une pression sur le politique.
Ce que je dis c'est que ces personnes ne représentaient pas forcément la majorité de la population et que l'argument des nuisances sonores me parait tout à fait injuste :
Concorde ne faisait pas plus de bruit qu'un B 707 ou un DC 8 de l'époque.

Ce n'était donc pas une erreur économique, ni l'abscence d'étude de marché qui ont condamné le Concorde, mais bien une levé de bouclier d'une partie de l'opinion publique, impossible à prévoir car, de mon humble avis, totalement illogique.

Je ne vois pas d’où tu sors ça, à moins de déformer mes propos.

Désolé si j'ai déformé tes propos, ce n'était pas mon intention, mais c'est ce que j'ai cru comprendre quand tu as dit, après avoir parler de l'échec du Concorde, de l'ISS et autres :

Après avoir été sur une courbe ascendante dans tous les domaines, l’humanité doit se résoudre à l’idée qu’elle arrive à une asymptote. De même que le supersonique a été une illusion, il n’y aura pas de conquête humaine de l’espace. Et c’est inutile de pleurer, non c’est non et puis c’est ! non mais… ,)

Premier point : il ne s’agit pas de science mais d’entreprise, peut-être publique mais à but commercial.

Eh bien donne un argument économique ! Economiquement, multiplier par dix la charge utile c'est peut-être diviser par cent le coût d'accès à l'espace ! Pourquoi penses-tu que ce sera un fiasco comparable au Concorde, puisqu'il s'agit ici de consommer moins, et non plus!
Ou plutôt comme tu le dis toi-même, qu'est ce qui est "mal évalué" au juste ?

[invite02ff802c]

Tu nous fait sortir du cadre de cette discussion qui ne porte pas sur le Concorde.

Eh bien donne un argument économique ! Economiquement, multiplier par dix la charge utile c'est peut-être diviser par cent le coût d'accès à l'espace ! Pourquoi penses-tu que ce sera un fiasco comparable au Concorde, puisqu'il s'agit ici de consommer moins, et non plus!

Encore une fois, mon propos n’est pas de démontrer que le stato n’est pas une bonne technologie. Il est impossible aujourd’hui de le dire avec le peu de données que l’on a.
Cela dit, c’est en effet très séduisant… sur le papier. Ma comparaison avec le Concorde consistait à montrer que beaucoup de technologies, qui avaient tout pour plaire et qui passaient pour des évidences, se sont révélées des fiascos.

Qu’est-ce qu’il y a après le Concorde ? Un brave A380 qui n’est rien d’autre qu’un A320 aux stéroïdes et qui, pour l’essentiel, ne fait qu’améliorer des technologies qui existaient déjà du temps du Concorde. Les seules choses vraiment différentes sont l’apport massif de l’électronique et de l’informatique et les commandes électriques.
Donc, il me parait probable que dans 50 ans les fusées en seront toujours au bon vieux moteur LOX/LH2, sans doute avec ISP de 500 secondes, avec de fusées jetables.

ND

[Geb]

Bonsoir,

Le problème avec le superstato, c’est de savoir ce qu’on veut en faire. Il est un atout majeur, uniquement si on imagine une présence humaine durable dans l’espace. Autrement dit, cette technologie permettrait de concevoir un avion spatial léger pour le transfert d’astronautes, de et vers l’orbite basse. Pour les autres applications, le secteur aérospatial est déjà en surcapacité.

On se trouve encore aujourd’hui devant le choix proposé au président Nixon en 1969, après la réussite du programme lunaire américain :

- une mission habitée vers Mars,
- une base permanente sur la Lune,
- une ambitieuse station orbitale en orbite basse et son corollaire, la navette spatiale,
- arrêter les activités requérant une présence humaine dans l’espace.

Auparavant, on pensait aux superstatos pour développer des bombardiers hypersoniques, ou un remplaçant pour la navette spatiale américaine. Le X-30 avait aussi été annoncé comme un avion civil hypersonique. Ensuite, vint l’idée des drones sans pilotes avec le programme Blackswift. Finalement, on en vient aujourd’hui, avec le programme X-51 à envisager de simples missiles longue portée. L’optimisme et l’ambition des débuts sont clairement retombés.

Depuis la fin du projet Copper Canyon en 1985, on n’a pas eu grand-chose à se mettre sous la dent. De nombreux programmes ont échoués entre temps. Dans le domaine, seuls le Hyshot et le X-43 ont réussi à remplir les objectifs de leurs cahiers des charges…


Croisons les doigts pour le X-51.

[Geb]

Bonjour,

Pour les personnes que ça intéresse, voilà quelques informations que j'ai pu trouver sur le programme australien de recherche sur les statoréacteurs à combustion supersonique :

Un compte-rendu des travaux à l'université du Queensland (HyShot, HyCAUSE, HiFire) :

Centre for Hypersonics

Le HyCAUSE a égalé les performances (environ 11 000 km/h) du X-43 le 15 juin 2007, mais à haute altitude :

High speed success at Woomera

Les "Hypersonics News" à l'université du Queensland :

http://www.uq.edu.au/news/index.html?category=89


Bonne lecture

[Geb]

Bonjour,

Je crois que cette collaboration des Etats-Unis et de l'Australie dans le domaine est vraiment quelque chose à suivre...

Toujours dans le cadre du projet HiFire, les scientifiques australiens étudient un composite, un "sandwich" de tungstène et de cuivre, qui serait capable, d'après les résultats préliminaires, de résister une minute entière à des températures de 3000°C.

L'article des "Hypersonics News" de l'Université du Queensland :

New materials designed to deal with hypersonic and supersonic hot stuff

Une vidéo très intéressante à ce sujet sur YouTube :

Hypersonic vehicle in the upper atmosphere travelling at Mach 8


Cordialement

[invitebba55d79]

Intéressante cette vidéo!

Je ne connaissais pas ce composite tungstène-cuivre, le problème c'est qu'il faut changer le matériau après chaque utilisation. A moins d'embarquer assez de cuivre pour ne pas vider les réservoirs.
L'idée de base est toujours la même, associer un matériaux très réfractaire avec un autre très conducteur pour evacuer la chaleur (sorte de fluide caloporteur ici puisque le cuivre devient liquide).

Pour ma part je pense qu'un matériau "idéal" pour ce genre d'application serait un composite carbone-SiC avec un revêtement de thorianite (ThO2) :

Le C-SiC résiste à très haute température et sa conductivité thermique importante assure une évacuation très rapide de la chaleur.

Le SiC est un générateur de verre : si il s'oxyde, il produit de SiO2(l) qui comble les fissures, répare le matériau et empêche l'infiltration de l'oxygène.

Le ThO2, assure la meilleur protection possible contre l'oxydation, car c'est l'oxyde qui a plus haut point de fusion connu (3300°C).
C'est également l'élément dont la phase liquide est présente sur la plus large gamme de température.

On pourrait également y ajouter des nanotubes, pour assurer la liaison ThO2-C et terriblement augmenter l'évacuation de la chaleur (les nanotubes ont une conductivité énorme, 6 fois plus élevé que celle du diamant).

Je pense que ce genre de matérau pourrait facilement tenir à plus de 3000°C sans s'endommager pendant des heures. Reste à savoir le fabriquer...

[Geb]

Bonsoir to2,

Il est vrai qu'on doit remplacer le matériau à chaque utilisation. Une autre solution serait de réduire la vitesse. La température à la surface de tels appareils, est de 1000°C à Mach 5, 2000°C à Mach 7 et 2700°C à Mach 8.

Le HiFire 8 de la vidéo n'est pour l'instant qu'une fiction. Mais dans l'article que j'ai mentionné, on parle d'un moteur, ou même un véhicule qui serait testé en 2013 pour un vol (comme le X-43 qui maintient sa vitesse) à Mach 8 pendant 1 minute. Ce qui serait déjà un exploit au vue des performances actuelles.

En tout cas, ils sont vraiment très forts ces australiens. Il s'était déjà fait remarqué dans le domaine des propulseurs ioniques il y a 4 ans. La preuve en trois clics :

L'article de Christophe Olry sur Futura-Sciences :

L'ESA teste avec succès le premier moteur "ultra-ionique"

Une présentation exhaustive du sujet sur le site de l'Australian National University :

Dual Stage Four Grid Thruster Development

La transcription d'une interview du Dr Orson Sutherland, au sujet du DS4G :

Spacecraft Ion Engine - DS4G



Alors ? L'Australie, à la pointe de l'industrie spatiale du XXIe siècle ?

[invitebba55d79]

Oui, les australiens ont l'aire très motivé par le vol super et hypersonique, en témoigne le nombre impressionnant de thèses réalisées rien qu'à Brisbane sur cette thématique :
http://www.uq.edu.au/hypersonics/?page=32260


C'est amusant, car la semaine dernière j'ai pu assisté à une conférence du directeur du centre hypersonique de l'université du Queensland, à l'Ecole Centrale. Et ils sont fous ces gens là !
Ils ont fabriqué un tube à choc pour leurs expériences d'hypersonique avec des gros tuyaux, et un vieux canon de cuirassé ... le tout mis au bout à bout! bref, ils sont débrouillards, et n'ont pas besoin de dizaines de millions d'euros pour faire des choses bien.
Ils étudient justement les statos grâce à des mini-fusées : après un vol parabolique, elles se mette en piqué et atteignent la vitesse nécessaire pour allumer le stato. Malheureusement, celui-ci ne fonctionne que quelques secondes, avant que le tout ne percute le sol à pleine vitesse. Le désert australien est l'endroit idéal pour ce genre de test pratiqué chaque année par les étudiants, c'est presque impensable en France.

[Geb]

Bonsoir,

Ils étudient justement les statos grâce à des mini-fusées : après un vol parabolique, elles se mette en piqué et atteignent la vitesse nécessaire pour allumer le stato. Malheureusement, celui-ci ne fonctionne que quelques secondes, avant que le tout ne percute le sol à pleine vitesse.

J'ai trouvé le plan de vol des expériences HyShot III et IV (conduites respectivement les 25 et 30 mars 2006) :

http://psaap.stanford.edu/overarching/index.html

Les superstatoréacteurs et les moteurs ioniques sont deux technologies clés pour le futur de l’exploration spatiale. Et les Australiens, malgré les faibles moyens dont ils disposent, sont justement à la pointe de la technologie dans ces deux domaines.

C’est un autre sujet, mais je suis convaincu que l’Australie aurait avantage à créer dans un avenir proche, une agence spatiale. Un organisme qui serait à n’en pas douter, aussi respecté, étant données les compétences incontestées de ses chercheurs, que l’ESA, la NASA ou la JAXA.

D’ailleurs, les Australiens eux-mêmes pensent que les îles Christmas feraient un excellent site pour des lancements de satellites commerciaux en orbite géostationnaire. Affaire à suivre...


Cordialement

[invitebba55d79]

C’est un autre sujet, mais je suis convaincu que l’Australie aurait avantage à créer dans un avenir proche, une agence spatiale. Un organisme qui serait à n’en pas douter, aussi respecté, étant données les compétences incontestées de ses chercheurs, que l’ESA, la NASA ou la JAXA.

Oui et non, car il est possible que si ils avaient une agence spatiale, avec des objectifs de rentabilité et de lancements, ils se focaliseraient beaucoup plus sur des lanceurs traditionnels. (Comme l'Europe quoi).
Cela favoriserait les lanceurs "classiques", difficilement améliorables, plutôt que l'investissement à long terme en tentant de développer les scramjets.

Concevoir un lanceur fiable, bon marché et utilisable "tout de suite" pour satelliser des charges, est un exercice très différent d'explorer les technologies spatiales d'avant-garde! Et ça prendrait énormément de crédits et de ressources techniques et intellectuelles.

Et comme les chinois et les indiens vont arrivés dans un futur proche sur ce marché avec des prix probablement "imbatables", je ne suis pas sûre que l'Australie aurait intérêt à rentrer dans cette compétition plutôt que d'investir dans la recherche et les technologies de l'avenir.

[Geb]

Bonjour to2,

Même si le développement d'un lanceur n'est à priori pas une bonne solution, les politiciens australiens sont pour la création d'une agence. Et les scientifiques concernés, comme la population, ressentent l'absence d'agence comme une honte. Par exemple, dans l'interview d'Orson Sutherland (en lien au message n°49) :

BLANCH : So where would Australia be placed in having its own space agency. Is that a possibility? It's been talked about for many, many years.

DR SUTHERLAND : Well, it's a necessity in my opinion, as we've shown here that Australia is more than capable of participating in the international space community. Obviously we have world class astrophysicists and astronomers and now we're showing that we can also participate in the technology side, that we're capable of developing systems for space propulsion, for space travel and it's about time that Australia had an official body, an Australian Space Agency that could interface on an official level with the European Space Agency with NASA, JAXA in Japan. So I think it's an absolute necessity and it's a shame that Australia doesn't have such an organisation.

En 2005, le sénateur Grant Chapman a créé le Space Policy Advisory Group. Il en a résulté le fameux "Chapman Review", de décembre 2005 : "Space: A Priority for Australia". Ce rapport recommande la mise en place d'une politique nationale dans le domaine de l'espace, et que cette politique soit assigné a une agence spécifique.

Le 12 novembre 2008, le Sénat australien a produit un rapport sur les sciences de l'Espace :

"Lost in Space? Setting a new direction for Australia's space science and industry sector"


Au-delà de ça, depuis 1988, la faculté de génie mécanique de la Monash University est impliqué dans le développement du futur lanceur AUSROC, destiné jusqu'ici au marché des microsatellites (10 à 100 kg).

C'est d'ailleurs cela la force de l'Australie, des projets ambitieux menés à bien dans un cadre universitaire (moteurs ioniques à l'ANU, superstatos à Queensland, lanceurs classiques à Monash). Tout ceci à des prix ridicules (quelques millions de dollars australiens par an pour le projet Hyshot).


Cordialement

[Geb]

Bonsoir,

Détrompe toi, les composites ont encore beaucoup de progrès à faire, indépendament des nanotubes qui, tout comme les fibres de carbone, sont peut-être les matériaux les moins bien adaptés pour les applications dans l'air à très haute température (oxydation).

Il me semble que pour le deuxième essai du X-43 A, celui à 10 500 km/h, ont avait revêtu la protection thermique originelle d’une couche en composite carbone-carbone. Il était bien question de fibres, même si j’ignore de quel type il s’agissait (rayon-based, PAN-based, pitch-based…). J’ajoute que la protection thermique des boosters de la fusée Ariane 5 est un composite ablatif carbone/résine phénolique.

Alors, même s'il semble que les fibres de carbone sont bien utilisées pour la protection thermique, ce n'est pas la panacée. Les boosters ne restent que quelques minutes dans l'atmosphère. Le X-43 lui, ne doit résister à la température que quelques secondes. D'où l'intérêt d'une protection de type ablative je suppose.


Cordialement

[Geb]

Bonsoir,

Je suis tombé sur un fichier PowerPoint d'octobre 2009 de la DARPA et de Boeing sur les programmes de propulsions hypersoniques américains, avec de superbes schémas en coupe du X-51 A :

USA Applied Hypersonics

Une vidéo à propos du X-51 A sur YouTube :

Mach 6 X-51 WaveRider


Cordialement

[invite02ff802c]

Est-ce que le concept d’une phase supersonique ou hypersonique ne risque pas de compliquer la vie ?
La fusée classique sort en quelques minutes de l’atmosphère et s’affranchit donc rapidement de la trainée et de ses effets aérodynamiques et thermiques gênants.
Puisqu’un stato ne fournit pas une accélération énorme, la phase atmosphérique va se trouver prolongée, réduisant les avantages du système aérobie.

Est-ce qu’il ne serait pas plus intéressant d’aller le plus haut possible pour un moteur aérobie non pas en supersonique mais en subsonique, puis de continuer avec un moteur fusée classique. Je m’explique :
Prenons un A380. Coupons-le en deux selon un plan horizontal au dessus du pont supérieur, un peu comme on a fait pour le Beluga mais sans la bulle rajoutée, qui me semble inutile et surtout dangereuse pour un largage en altitude. Il faut naturellement recréer deux dérives verticales sur la queue (comme le Beluga). Tout cela n’est peut-être pas formidable question aérodynamique mais pas forcément catastrophique.Nous avons donc un plateau pour mettre la charge utile comme sur un camion. Fixons dessus une fusée genre Ariane sans les boosters.
Question masse totale on doit être dans les clous pour un A380. Naturellement celui-ci aura été allégé de toutes sortes d’équipements inutiles. Ses moteurs seront boostés et modifiés pour parvenir en haute altitude.

Une fois arrivé à l’altitude maximum, il me semble que le plus pratique serait que l’A380 passe sur le dos pour que la fusée soit larguée par simple gravité et qu’elle mette à feu son moteur à bonne distance.

On bénéficie donc de deux avantages propres à un avion moderne comme l’A380 : la portance de ses ailes particulièrement élevée et la performance de ses moteurs aérobies (Isp de l’ordre de 5000s). On gagne peu en vitesse mais on aura fait les 80 premiers kilomètres environ.
Tout cela fait appel à des technologies éprouvées et les systèmes travaillent dans des conditions modérées.
Enfin le décollage peut se faire de pratiquement n’importe quel aéroport pour aller larguer la fusée au dessus d’un océan à l’endroit le plus propice en fonction de l’orbite choisie.

ND

[Geb]

Bonsoir,

Puisqu’un stato ne fournit pas une accélération énorme, la phase atmosphérique va se trouver prolongée, réduisant les avantages du système aérobie.

Le X-51 mettra (si les tests sont conformes aux prévisions) entre 4 et 5 minutes pour accélérer de 5800 à 7400 km/h. Soit une accélération de moins de 2 m/s². C'est en effet loin d'être mirobolant. Avec ces performances (en supposant qu'elles soient constantes), on aurait besoin de 40 minutes d'accélération continue pour passer de 0,9 km/s (Mach 3) à 4,5 km/s (Mach 15, l'objectif annoncé de la NASA pour 2030). Par comparaison, une fusée-sonde comme la Terrier-Orion du programme HyShot, passe du statique à Mach 3,6 en 6,03 secondes.

Cependant, je pense que le fait qu'un scramjet puisse se passer d'oxygène (75% de la masse d'une fusée conventionnelle), conférera malgré tout un avantage au véhicule qui en est équipé. Même si la phase atmosphérique est beaucoup plus longue.

Mais comme on dit, les problèmes augmentent comme le cube de la taille. Donc, il faut voir ce qu'on veut en faire de nos superstatos. Si une décision politique enterrait les missions spatiales habitées (au profit des robots et autres sondes automatiques), ils auraient déjà beaucoup moins de boulots potentiels.

Est-ce qu’il ne serait pas plus intéressant d’aller le plus haut possible pour un moteur aérobie non pas en supersonique mais en subsonique, puis de continuer avec un moteur fusée classique.

Le nombre de concepts étudiés dans le domaine des cycles combinés faisant plus ou moins appel aux moteurs aérobies (turbos, statos et/ou superstatos) est tout bonnement impressionnant.

Pour preuve, voici un topo de juillet 2008 (63 pages) sur le futur de la propulsion spatiale :

Les lanceurs du futur

La propulsion aérobie n'est traitée que de la page 17 à la page 25. En espérant qu'on ne verse pas dans le hors-sujet...


Bonne lecture

[Geb]

Bonjour (un peu tôt... mais bon),

Le laboratoire de recherche de l’US Air Force, situé sur la base d’Edwards en Californie avait décidé, fin mars 2009, d’augmenter le nombre de tests en vol du X-51 WaveRider. Ils sont passés de 4 à 6.

AFRL mulls adding scope to X-51A Waverider hypersonic tests

D’après les dernières nouvelles, le premier vol du X-51 devait avoir lieu le 17 mars, mais celui-ci avait finalement été reporté à la mi-avril. Logiquement, on aurait les premières dépêches dans le courant de la semaine prochaine

New York to London in 52 minutes? Hypersonic Aircraft Beyond Supersonics


Cordialement

[invitebba55d79]

Bonsoir,
Alors, même s'il semble que les fibres de carbone sont bien utilisées pour la protection thermique, ce n'est pas la panacée. Les boosters ne restent que quelques minutes dans l'atmosphère. Le X-43 lui, ne doit résister à la température que quelques secondes. D'où l'intérêt d'une protection de type ablative je suppose.
Cordialement

Le carbone résiste à très haute température, est très solide et léger. Par contre, il s'oxyde, il brule! au contact de l'oxygène. Voilà pourquoi les boosters et le x43A ne résistent que quelques minutes dans l'atmosphère. D'où la nécessité de revêtir les composites de barrières thermiques, dont le rôle est juste d'empêcher l'oxygène d'entrer en contact avec le carbone. Ces barrières, très fines, peuvent être constituées de matériaux très lourds, impensables pour des pièces structurelles aérospatiales. Par exemple l'Hafnium (densité 13!) est étudié pour ces applications.

D'où l'intérêt d'une protection de type ablative je suppose.

Justement non, les boucliers ablatifs sont constitués de carbone dont le but est de bruler! l'épaisseur qu'il faudrait mettre pour un avion aérospatiale le rendrait beaucoup trop lourd !
La solution est de protéger le carbone/le composite/le métal, par des barrières thermiques.

[SK69202]

Bonjour,

Justement non, les boucliers ablatifs sont constitués de carbone dont le but est de bruler! l'épaisseur qu'il faudrait mettre pour un avion aérospatiale le rendrait beaucoup trop lourd !
La solution est de protéger le carbone/le composite/le métal, par des barrières thermiques.

Ou faire comme indiqué par les métallurgistes dans le S&A de novembre 1954: sortir les avions de l'atmosphère avant qu'ils fondent.

@+