Bonjour à tous,

Je me permets de venir ici car j'ai besoin d'aide dans le cadre d'un travail de groupe. Je suis en 1ère année d'école d'ingénieurs, et nous étudions les moteurs fusée hybrides (carburant solide, comburant gazeux).

Afin de réduire les contraintes sur les parois de la chambre de combustion et de la tuyère, j'aimerais étudier la faisabilité d'un confinement partiel des gaz d'échappement par un champ électrique.
En effet, actuellement, un moteur fusée hybride s'approche plus d'un système jetable que d'un système réutilisable.

L'idée s'inspire du moteur ionique à effet Hall. Je m'explique :

Il s'agirait de créer au sein de la chambre de combustion un champ électrique qui remplirait 2 fonctions : repousser les gaz des parois, et l'accélérer vers la tuyère.

Pour se faire, il faut que les gaz d'échappements réagissent au champ électrique. J'envisage donc d'ajouter un additif au carburant (aluminium ou magnésium par exemple) afin d'augmenter l'ionisation thermique des gaz. On pourrait envisager un dispositif supplémentaire pour augmenter l'ionisation mais ce n'est pas ce problème que je souhaite aborder ici.

Le champ électrique serait créé par des anneaux chargés positivement disposés autour de la chambre de combustion, avec un gradient (de moins en moins chargés au fur et à mesure que l'on s'approche de la tuyère). Pour avoir une idée du champ ainsi créé, en gros les lignes partent perpendiculaires aux parois et vers le milieu de la chambre se courbent et convergent vers la tuyère.

Les gaz d'échappements partiellement ionisés réagiraient donc au champ électrique de la manière suivante :
Les électrons seraient attirés vers les parois et seraient absorbés par des interfaces conductrices, reliées à un circuit externe (que je développe après). Il en résulterait un gaz à l'intérieur de la chambre globalement positivement chargé, et qui donc serait repoussé des parois, et accéléré vers la tuyère.

Les électrons captés par les interfaces seraient réinjectés en sortie de tuyère par des canons à électrons (afin de garder un moteur globalement neutre).

De manière plus générale, l'idée consiste à séparer temporairement les électrons des noyaux afin de protéger les parois à l'aide d'un champ électrique, et d'établir un canal de dérivation pour les électrons pour les réinjecter en sortie de tuyère.


Quelques informations supplémentaires :

- le carburant serait du type paraffine, le comburant serait du protoxyde d'azote
- la pression au sein de la chambre est de l'ordre de 20 MPa
- la température à l'intérieur atteint les 3000K
- nous n'effectuerons que des allumages au sol, pas de lancement. Il s'agit d'un travail dans le cadre de mon cursus avec une grande liberté, ce n'est pas un projet de fusée amateur (je ne dis pas qu'on est pro, juste qu'on ne cherche pas à faire une fusée

J'ai parlé à 2 chercheurs non-spécialistes des plasmas afin d'avoir un avis général sur le sujet, ils ont soulevé le problème de la ionisation thermique d'un gaz à haute pression, qui nécessite plusieurs dizaines de milliers de K, mais à cela 2 remarques : l'ionisation ne se baserait pas simplement sur la température (additif au carburant plus éventuellement un système externe du style radio-fréquences). De plus, il est possible qu'à l'approche des parois l'intensité du champ électrique favorise localement cette ionisation, ce qui serait suffisant (il faut que l'effet répulsif ait lieu avant tout localement à la paroi), il faudrait étudier la question.

Je tente d'entrer en contact avec des chercheurs spécialistes des plasmas, mais les chercheurs sont souvent assez occupés, c'est pourquoi je viens également ici dans ma recherche de remarques, de conseils etc.

Merci d'avance à tous pour votre aide!

Cordialement,