Moteurs fusées et de leur carburant

[invite6c5e5d45]

Salut tout le monde,

Alors voila, élève de 1ere S, je dois donc présenter un TPE, et nous avons choisies comme sujets : Les avancées technologiques qui ont permises le voyage dans l'espace. Je parle donc inévitablement des moteurs fusées et de leur carburant, et j'ai quelques questions a ce sujets :

-A combien de degrés le propergol solide change d'état pour devenir un gaz ?
- Suivant les différentes forment de blocs, brûlent-ils tous a la même vitesse ?
- Quel est la quantité de propergol pour un lancement ?
- Les différentes "parties" de la chambre a combustion sont-elles toutes de la mêmes tailles ? (je suppose que non, mais j'aimerais en avoir confirmation.)
- Quel est le gaz qui est produit par la combustion des réactifs ?


Merci d'avance pour vos réponses.
Bonne soirée.
Feana.
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[bb98]

Bonjour et bienvenue

Bravo et bon courage pour ce projet !

- les gaz chauds sortent d'un propulseur à poudre à environ 2700 °C
-les quantités d'ergol sont extraordinairement différentes selon le type de fusée : voir les nombreux sites
consacrés à Ariane V, Soyouz ou autres Véga
-des descriptions pas trop inexactes des chambres de combustion se trouvent, par exemple :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur-...rgols_liquides
attention, toujours vérifier et comparer les pages trouvées ici ou là sur Internet...
-le gaz produit dépend des ergols utilisés; les propulseurs à poudre ne donnent absolument pas le
même "gaz" que la réaction oxygène liquide-hydrogène liquide

Bien sûr, attendre d'autres avis et faire la synthèse

Attention à l'orthographe et à la grammaire dans le rapport de votre travail...

Bon courage

[inviteb890a5ee]

Bonjour,

Suivant les différentes forment de blocs, brûlent-ils tous a la même vitesse ?

C'est jouant sur la composition (Matières plastiques : Polystyrène .., Elastomères : polymères du butadiène ..,Hydrocarbures : Goudrons, bitume ..., antioxydant, catalyseurs, inclusions métalliques : Aluminium ... ) et sur la configuration géométrique des charges des boosters (en cylindres concentriques, en étoile : augmente la surface de combustion ...) que l'on va déterminer une loi de poussée en fonction du temps qui sera immuable après le lancement. Les boosters une fois allumés se consument entièrement.

Quel est la quantité de propergol pour un lancement ?

La masse au décollage d’une fusée est fonction de son utilisation.

La charge utile représente généralement 1% à 2%, la structure autour de 8% à 9% et les ergols autour de 90% de la masse au décollage.
- Une Saturn V (programme Apollo) avait une masse au décollage de près de 3000 tonnes pour pouvoir envoyer 45 tonnes (1.5%) vers une orbite lunaire.
- Une Ariane 5 ECA a une masse au décollage de 750 tonnes pour placer 21 tonnes (2.8%) en orbite basse ou 10 tonnes (1.3%) en orbite de transfert géostationnaire.
- La navette américaine faisait 2000 tonnes au décollage pour une capacité de 25 tonnes (1.25%) en orbite basse (sans compter les 70 tonnes à vide de la navette réutilisable)

Quel est le gaz qui est produit par la combustion des réactifs ?

La réaction de la combustion hydrogène/oxygène liquide (LH2/LOX) produit les composés moléculaires H₂, O₂, H₂O mais aussi des produits dissociés H, O, OH

La combustion Oxygène / Kérosène (C₁₀H₂₀ ..) produit beaucoup de CO₂ (et du CO ?)

Pour les boosters, les produits de combustion sont probablement plus complexes.



Principe de la propulsion chimique

Le principe de la propulsion chimique des fusées est de transformer l’énergie thermique d’une réaction chimique en énergie cinétique pour propulser la fusée.

La poussée d’un moteur est proportionnelle, en première approximation, à la vitesse d’éjection et au débit massique des gaz (masse éjectée en une seconde).

On va donc utiliser des réactions chimiques combustible / oxydant très exothermiques. La vitesse d’éjection des gaz sera d’autant plus grande que la température dans la chambre de combustion sera élevée.
On est limité par le pouvoir calorifique des ergols. Une partie de ce pouvoir calorifique est également dissipé en énergie de dissociation des molécules.
On est également limité par des aspects technologiques ou des aspects de fiabilité (réactions chimiques très exothermiques mais trop instables, pouvant exploser ...)

Le poids moléculaire des produits de réaction doit être aussi faible que possible pour atteindre une vitesse d’éjection élevée du gaz. L’hydrogène est la limite en dessous de laquelle on ne peut descendre. Voir la notion d’ISP


Bon TPE

[vanos]

la configuration géométrique des charges des boosters (en cylindres concentriques, en étoile : augmente la surface de combustion ...) que l'on va déterminer une loi de poussée en fonction du temps qui sera immuable après le lancement. Les boosters une fois allumés se consument entièrement.

En vérité, l'intérieur du cylindre de propergol solide il y une cavité en forme d'étoile sur toute la hauteur dudit cylindre. La forme de cette étoile est spécialement étudiée pour qu'au cours de la combustion, la superficie de la surface interne reste constante de sorte que la poussée reste constante puisque cette dernière dépend du volume de la chambre de combustion.

[A voir en vidéo sur Futura]