problème de propulsion

[invite06a166f3]

Bonjour, je me posais une question au niveau du moyen de propulsion de certain engins. Faut-il réunir plusieurs gaz pour permettre la propulsion où peut-on se contenter d'un seul ?
-----

[vanos]

Bonsoir,

En général il faut au moins deux composants (pas obligatoirement), ils sont habituellement des liquides. Mais ce n'est pas le cas pour les fusées à poudre qui utilisent un seul mélange solide.
Signalons en passant que les sièges "volants" des astronautes de l'ISS lors des EVA, fonctionnent à l'azote sous pression (un seul compsant donc).

Amicalement

[invite06a166f3]

J'ai vu que des moteurs de missiles fonctionnaient grâce à l'oxygène recueilli pendant le vol et à un réactif qui permettait la propulsion. Mais serait-il possible d'imaginer un moyen de propulsion fonctionnant uniquement grâce à l'oxygène de l'air ?

[invitebd2b1648]

Oui çà s'appelle un stato-réacteur, çà comprime l'air sur son profile en mouvement, mais il faut des vitesses supersoniques pour démarrer un stato-réacteur !

@ +

[A voir en vidéo sur Futura]

[vanos]

Bonsoir,

Oui, comme le dit Octanitrocubane, un statoréacteur ne fonctionne qu'à des vitesses très élevées mais en plus ça ne fonctionne qu'à très altitude (dans la stratosphère). L'intérêt du statoréacteur résidait dans sa simplicité de fonctionnement (aucune pièce mobile) et dans sa sobriété.
Ces missiles sont devenus totalement obsolètes, volant trop haut et trop lentement (~ 4.000 km/h), ils sont très facilement repérables aux radars. C'est pour cela qu'ils ont été mis au rancard.
Leurs missions étaient à but intercontinental car ils étaient difficilement utilisables sur les courtes et moyennes distances.

Amicalement.

[invite02ff802c]

Bonjour, je me posais une question au niveau du moyen de propulsion de certain engins. Faut-il réunir plusieurs gaz pour permettre la propulsion où peut-on se contenter d'un seul ?

Dans la majorité des systèmes de propulsion chimique il faut un comburant et un carburant. Dans les moteurs cryogéniques comme ceux d’Ariane, de la navette, etc. c’est de l’oxygène et de l’hydrogène. La combinaison oxygène-kérosène est utilisée depuis longtemps : V2, Soyouz, Apollo, etc.

Dans les moteurs dits à poudre, c’est le mélange de plusieurs composants dans une même résine, carburant et comburant entrant en réaction à une certaine température.

Conclusion : les réactifs peuvent être solides, liquides ou gazeux et ils sont en général au nombre de deux. Cela dit, dans le cas de l’hydrogène et de l’oxygène, ils sont stockés à l’état liquide mais ils sont injectés dans le réacteur à l’état gazeux.
Il y a le cas particulier de l’hydrazine qui a la particularité de produire une réaction très énergétique à certaines températures et/ou en présence d’un catalyseur. Il y a aussi des solutions à trois réactifs.

Il y a aussi de multiples systèmes non chimiques où un seul gaz suffit.

J'ai vu que des moteurs de missiles fonctionnaient grâce à l'oxygène recueilli pendant le vol et à un réactif qui permettait la propulsion. Mais serait-il possible d'imaginer un moyen de propulsion fonctionnant uniquement grâce à l'oxygène de l'air ?

Les turboréacteurs et les statoréacteurs sont des moteurs dit aérobies, c’est à dire qu’ils utilisent l’oxygène de l’air (comme d’ailleurs les moteurs à piston). Mais il leur faut aussi un carburant, le kérosène. Beaucoup de missiles ont un statoréacteur, les missiles de croisière en particulier et certains missiles air-air sou air-sol.
Le système aérobie permet d’économiser le poids du comburant. De plus le stockage de l’oxygène est très délicat : basse température et corrosion.

ND

[invite06a166f3]

D'accord mais serait-il possible d'utiliser uniquement l'oxygène de l'air, sans kérosène ?

[invite02ff802c]

D'accord mais serait-il possible d'utiliser uniquement l'oxygène de l'air, sans kérosène ?

Quelle que soit la configuration il faut une source d’énergie afin de la transformer en travail (au sens physique des termes). Donc oxygène plus quoi ? L’oxygène seul ne sert à rien.

Une hélice utilise l’air mais il y a un moteur (thermique ou autre) qui la fait tourner.

Les carburants sont choisis en fonction de leur commodité d’emploi (stockage, combustion, etc.) et de leurs performances, exprimées en impulsion spécifique.
Le kérosène a l’avantage d’être commode (disponibilité, stockage) et d’avoir d’assez bonnes performances. L’hydrogène a l’impulsion spécifique la plus élevée mais il pose des problèmes de stockage et de manipulation et les moteurs ont été assez difficiles et longs à mettre au point. C’est pour ça qu’historiquement le kérosène a beaucoup été utilisé : V2, Apollo, Soyouz, etc. ; et c’est les moteurs cryogéniques qui ont pris le relais à partir des années 80 : navettes, Ariane, etc.

ND

[Lockheed]

Quelle que soit la configuration il faut une source d’énergie afin de la transformer en travail (au sens physique des termes). Donc oxygène plus quoi ? L’oxygène seul ne sert à rien.

Une hélice utilise l’air mais il y a un moteur (thermique ou autre) qui la fait tourner.

Les carburants sont choisis en fonction de leur commodité d’emploi (stockage, combustion, etc.) et de leurs performances, exprimées en impulsion spécifique.
Le kérosène a l’avantage d’être commode (disponibilité, stockage) et d’avoir d’assez bonnes performances. L’hydrogène a l’impulsion spécifique la plus élevée mais il pose des problèmes de stockage et de manipulation et les moteurs ont été assez difficiles et longs à mettre au point. C’est pour ça qu’historiquement le kérosène a beaucoup été utilisé : V2, Apollo, Soyouz, etc. ; et c’est les moteurs cryogéniques qui ont pris le relais à partir des années 80 : navettes, Ariane, etc.

ND

Aucun doute ND, tu es un érudit de la propulsion. Permets moi de te signaler que le terme cryogénique ne s'emploie plus dans le jargon de la profession. Désormais, on dit un moteur cryotechnique, des ergols cryotechniques, un propergol cryotechnique, etc.
Par ailleurs, tu n'es pas assez pédagogique sur le rôle de propulsion solide (alias poudre), car elle aussi à besoin d'air pour fonctionner. A titre d'exemple, je te communique la composition des 240 tonnes de propergol solide chargées dans un EAP d'Ariane 5:
_ 68% de comburant (perchlororate d'ammonium)
_ 18% de carburant (aluminium)
_ 14% de liant (polybutadiène) et divers
Amicalement

[invite02ff802c]

Aucun doute ND, tu es un érudit de la propulsion. Permets moi de te signaler que le terme cryogénique ne s'emploie plus dans le jargon de la profession. Désormais, on dit un moteur cryotechnique, des ergols cryotechniques, un propergol cryotechnique, etc.
Par ailleurs, tu n'es pas assez pédagogique sur le rôle de propulsion solide (alias poudre), car elle aussi à besoin d'air pour fonctionner. A titre d'exemple, je te communique la composition des 240 tonnes de propergol solide chargées dans un EAP d'Ariane 5:
_ 68% de comburant (perchlororate d'ammonium)
_ 18% de carburant (aluminium)
_ 14% de liant (polybutadiène) et divers

Merci de corriger mon erreur sémantique.
Par contre, dans la liste des composants du propergol solide je vois bien un comburant et un carburant.Les fusées dites à poudre sont anaérobies, c’est à dire sont faites pour fonctionner aussi bien dans le vide que dans l’air à n’importe quelle altitude. Tu remarqueras de plus qu’il n’y a pas d’entrée d’air. Pourquoi y aurait-il un comburant s’il elle utilisait l’oxygène de l’air ?

ND

[Lockheed]

Merci de corriger mon erreur sémantique.
Par contre, dans la liste des composants du propergol solide je vois bien un comburant et un carburant.Les fusées dites à poudre sont anaérobies, c’est à dire sont faites pour fonctionner aussi bien dans le vide que dans l’air à n’importe quelle altitude. Tu remarqueras de plus qu’il n’y a pas d’entrée d’air. Pourquoi y aurait-il un comburant s’il elle utilisait l’oxygène de l’air ?

ND

Je me suis certainement fait mal fait comprendre dans mon intervention. Cependant, je te confirme que le perchlorate d'ammonium est bien le comburant (ou oxydant) fournissant l'oxygène au moteur-fusée pour lui permettre de fonctionner du sol au vide spatial.
Toujours dans la profession, ces moteurs (à poudre pour le profane) sont désormais catalogués comme Moteur à Propergol Solide, ce qui est le cas sur Ariane 5.

Celà ne remet aucunement en cause ta culture sur le sujet.
Amicalement.

[invite06a166f3]

Lorsque je veux dire : que de l'oxygène, je pensais par exemple à un plasma à partir de cet oxygène qui serait ejecté à hautes pressions. Ca marcherait ou pas ?

[invite02ff802c]

Lorsque je veux dire : que de l'oxygène, je pensais par exemple à un plasma à partir de cet oxygène qui serait ejecté à hautes pressions. Ca marcherait ou pas ?

Pourquoi un plasma d’oxygène ? Cela voudrait dire que tu commences par extraire l’oxygène de l’air. Bonjour la complication ! De plus l’oxygène est extrêmement corrosif et il oxyde d’autant plus à haute température. C’est un casse-tête dans les moteurs chimiques mais c’est inévitable : un comburant est forcément corrosif.

Les moteurs ioniques utilisent plutôt le xénon.

ND

[Vador59]

Salut à tous!

Faut-il réunir plusieurs gaz pour permettre la propulsion où peut-on se contenter d'un seul ?

En fait il existe ce qu'on appelle des "monergols". Ex: le peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée). Sous l'action d'un catalyseur (comme le permanganate de potassium), elle se décompose, en dégageant beaucoup de vapeur d'eau et de chaleur...Ceci étant, c'est une réaction assez peu performante, l'ISP de ce monergol a tendance à plafonner aux alentours de 155s. Donc pas très intéressant pour la propulsion des fusées!

@+!

[invitebba55d79]

Bonjour, je me posais une question au niveau du moyen de propulsion de certain engins. Faut-il réunir plusieurs gaz pour permettre la propulsion où peut-on se contenter d'un seul ?

Bonjour,
On peut parfaitement imaginer un moteur qui n'utilise qu'un seul gaz : mais son rôle est alors uniquement d'être éjecté, et il ne peut en aucun cas produire de l'énergie. Il faut donc une source d'énergie thermique autre qu'une réaction chimique. Le moteur fusée nucléaire ou le stato nucléaire sont des exemples envisageables. Dans le premier cas seul de l'hydrogène contenu dans un réservoir est éjecté, dans le second cas c'est l'air capturé dans l'atmosphère qui sert de gaz propulsif. Dans les deux cas, il faut chauffer le gaz, c'est le rôle du coeur nucléaire : http://fr.wikipedia.org/wiki/Propuls...aire_thermique

Un gaz seul peut néanmoins contenir de l'énergie si il est comprimé (pression x volume = énergie). Mais même avec des pressions gigantesques qu'aucun réservoir ne saurait contenir l'énergie obtenue par unité de masse sera toujours très faible devant l'énergie chimique oxygène / hydrogène ou oxygène / hydrocarbures.

Lorsque je veux dire : que de l'oxygène, je pensais par exemple à un plasma à partir de cet oxygène qui serait ejecté à hautes pressions. Ca marcherait ou pas ?

Oui on peut imaginer un moteur qui absorbe de l'air ou un gaz contenu dans un réservoir, qui l'ionise (le transforme en plasma) et l'éjecte avec des forces électromagnétiques, mais cela demanderait énormément d'électricité ! alors à moins qu'on invente une petite centrale à fusion de quelques tonnes capable de cracher des gigawatts ce genre de propulsion ne produira jamais que quelques newtons de poussée (utilent pour un satellite ou une sonde mais pas pour un avion ou une fusée).
On peut aussi envisager de chauffer un gaz à l'aide d'un plasma (arc électrique), ça s'appelle la propulsion "électro-thermique" mais là encore il faut beaucoup d'électricité à bord.