Introduction
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Le physicien russe né en 1857, Konstantin Tsiolkovski a joué un rôle incontesté de précurseur dans le domaine spatial. En 1898, il recommande l'utilisation d'ergols liquides, l'hydrogène et l'oxygène, pour la propulsion des fusées. C'est actuellement cette combinaison qui est mise en oeuvre pour le fonctionnement du moteur principal de la fusée Ariane 5. L'évolution du marché des lancements a montré la nécessité de mettre en orbite des satellites de masse de plus en plus importante, aussi bien sur l'orbite géostationnaire que sur les orbites basses. Pour l'ensemble de ces raisons, l'Agence Spatiale Européenne a décidé , à La Haye en 1987, le développement d'un nouveau lanceur, Ariane 5, de conception sensiblement différente de celle du lanceur Ariane 4. |
Le principe de la propulsion. | ||
La propulsion exercée par un moteur-fusée repose sur un phénomène naturel, celui de laction et de la réaction, établi par Isaac Newton deux siècles auparavant. Le rôle du moteur-fusée est de produire dabondantes quantités de gaz qui sont éjectées, à très grande vitesse, dans une direction donnée. Par réaction, le véhicule dont il est solidaire se trouve propulsé dans la direction opposée. Ces gaz de propulsion sont obtenus en faisant réagir, lune sur lautre, deux substances un combustible et un comburant | ||
Ariane 5 comprend : · Un étage cryotechnique EPC. · Deux propulseurs à poudre EAP qui ont pour mission darracher les 745 tonnes du lanceur à la table de lancement. ·Etage accélérateur à poudre, EAP |
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Le moteur à propergol solide délivre une poussée de 6400 kN au décollage. Les EAP sont chargés chacun de 237 tonnes de propergol solide. Le largage de l'EAP a lieu vers 70 km d'altitude. Ils délivrent une poussée de 1370 tonnes au décollage, soit plus de 90% de la poussée totale du lanceur . Son rôle est de donner une poussée importante pour quitter latmosphére Etage principal cryotechnique, EPC Létage principal cryotechnique(EPC) est propulsé par le moteur Vulcain. Le moteur Vulcain allumé et contrôlé au sol avant le décollage délivre une poussée qui varie entre 1140 et 1200 kN dans le vide. Le moteur Vulcain fournit 10% de la poussée au décollage. Son rôle est dassurer la propulsion de l EPC. Il permet avant le décollage de contrôler sa parfaite montée et sa stabilisation en puissance. | ||
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Présentation des ergols cryogéniques : | ||
Les ergols cryogéniques
sont très performants. Le couple dergols le plus utilisé,
H2 et O2 liquides, génère des gaz très chauds, éjectés
50 % plus vite qu avec les autres moteurs, ce qui équivaut
à un gain de consommation. En contrepartie, plusieurs particularités
rendent cette propulsion délicate à mettre en uvre : · Les très basses températures indispensables pour maintenir liquides les ergols, compliquent leur stockage, leur manipulation, lalimentation des moteurs et limitent le choix des matériaux. · La présence dun allumeur puissant pour déclencher la combustion est indispensable. ·Lextrême légèreté de lhydrogène, même liquéfié (70 g par litre), impose des réservoirs très volumineux et des turbopompes très complexes, très puissantes et tournant à très grande vitesse, afin dobtenir les préssions et les débits voulus. |
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Présentation des poudres : | ||
Les ergols solides sont improprement appelés "poudres". En fait, ce sont des mélanges constitués de grains de sels minéraux à caractère oxydant (comburant) et réducteur (combustible) dispersés dans une masse de haut polymère appelé le liant. Ces propergols sont très utilisés, surtout dans les propulseurs d appoints (boosters ou pseudo premiers étages tels que les EAP). Ils délivrent, en peu de temps, une forte poussée à partir dune masse et dun volume réduits et sont ensuite largués. Ils sont faciles à stocker (jusquà 10 ans) et à manipuler. Toutefois, ils ne permettent pas un arrêt suivi d'un réallumage du moteur. | ||
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