Le booster ou l'EAP  
       
  I L'étage de propulsion à poudre    
     
Ariane 5 possède deux EAP situés à droite et à gauche. Ces étages utilisent du propergol solide. Ils ont un diamètre de 3.03 m et une hauteur de 30 m pour une masse de 270 tonnes au décollage. Le corps de chaque EAP est constitué de sept segments cylindriques. Les segments font 3m de diamètre, et ont une épaisseur de 8mm, en acier. Nu, un EAP pèse 30 tonnes. Le moteur à propergol solide (MPS) contenu dans chaque EAP est constitué de trois segments de poudre, percés en leur centre. Le plus bas mesure 11,1m de long et pèse 106,7 tonnes. Le deuxième mesure 10,2m de long pour 107 tonnes. Enfin, le segment du haut, le plus petit, mesure 3,5 m de long et contient 23,4 tonnes de poudre. Cette poudre est un mélange d'aluminium (14%), de perchlorate d'ammonium (68%) et de polybutadiène (18%). Le jour du lancement un périmètre de sécurité est instauré autour du site de lancement et au niveau de la zone de retombée des EAP car il y a des risques environnementaux, le carburant et le comburant sont très polluant, et il existe des risques d'explosion de la fusée. Un dispositif d'allumage pyrotechnique est situé au sommet du MPS. Il est activé dès que le calculateur d'Ariane 5 détermine que le fonctionnement du moteur Vulcain de l'EPC est opérationnel. La poudre s'enflamme alors et brûle de manière radiale, de l'intérieur vers l'extérieur, à une vitesse de 7,4 mm/sec. La poussée produite par cette combustion est due à l'éjection des gaz à haute vitesse. La tuyère d'éjection est orientable jusqu'à 6°, ce qui permet de contrôler la direction de poussée et ainsi diriger le lanceur. Le système de contrôle, le Groupe d'Activation Tuyère (GAT) est constitué de deux réservoirs d'huile, qui alimentent deux servo-vérins sous 380 bars.
     
     
   
     

On voit bien ici la taille de l'EAP l'échelle étant donnée par l'homme en bas à droite.
  Lors du premier vol Ariane 5, le 4 juin 1996, à 9 h 35, le lanceur explosa en vol, 36 s après son décollage. L'expertise montra qu'une défaillance logicielle avait entraîné brutalement le braquage en butée des tuyères des EAP. Les contraintes aérodynamiques extrêmes ont alors été à l'origine de la destruction du lanceur 
     
  II Le fonctionnement du booster  
     
 
  1°) Le fonctionnement du point de vue physique
 

Pour son décollage Ariane 5 a besoin d'un effort important permettant à la fusée de pouvoir s'arracher du sol et pouvoir vaincre la force de pesanteur régnant sur terre. Pour remédier à cela les ingénieurs de la SNECMA ont mis au point les EAP. Ces moteurs utilisent une réaction exothermique qui crée un gaz sous pression et quand ce gaz sous pression et éjecté, il produit un effort tel que la fusée décolle. C'est une propulsion par réaction. La propulsion sera d'autant plus forte que le débit q (masse de gaz éjectés chaque seconde) est important et que la vitesse d'éjection est élevée. Cette force délivrée par le moteur-fusée est appelée la poussée : F = q. Ve cette force est exprimée en newton

 Les gaz éjectés engendrent un effort sur le sol qui en retour engendre un mouvement à la fusée qui décolle.
       
  2°) L'impact de la forme interne de carburant    
     

On pourrait penser que le propergol utilisé dans les EAP serait mis de façon très quelconque dans les boosters. Pour ma part et c'est ce qui m'a poussé à faire ce TPE je le croyais. Je pensais que le propergol se présenter sous la forme d'un bâton et que l'on allumait l'extrémité inférieure de l'EAP et que la fusée décoller grâce à cela. Mais à mon grand étonnement je me suis aperçu que je me trompais. En faite le propergol contenu dans l'EAP ce présente sous forme creuse. Car d'après des équations physiques on trouve que la poussé fournis par une forme creuse et plus important que celle fournis par une forme pleine, cela résulte de l'équation suivante :

q = p S v

Avec "q" la densité massique, "p" la densité du propergol, "S" la surface en combustion et "v" la vitesse de combustion. Ainsi on en déduit que F=(p S v )*Ve
On en déduit donc que la force créée par la réaction chimique dépend de la de la surface totale de propergol en combustion. . .

 Comme dans les fusées le carburant des missiles est du propergol solide
On voit très bien sur ces graphiques la poussée émisse par différente surface en fonction du temps  
Voici l'agencement réalisé dans un EAP  
     
    RETOUR