Moteur-fusée
Un moteur de fusée est un dispositif qui produit une force en poussant des gaz à grande vitesse hors d'une tuyère. Les moteurs de fusée brûlent des produits chimiques tels que le pétrole et l'oxygène liquide à des pressions et des températures très élevées pour transformer l'énergie chimique en mouvement. Dans certains cas (comme les fusées de la NASA), la force créée peut dépasser 1 000 000 de livres-force (4 400 000 newtons).
Un tuyau d'arrosage montre comment un fluide en mouvement peut créer une force. Lorsqu'un tuyau d'arrosage est tourné vers le haut, il serpente, à moins qu'il ne soit maintenu immobile. L'eau qui sort crée une force sur le tuyau, tout comme les gaz du moteur-fusée poussent sur le moteur-fusée.
RS-68 en cours de test.
Liquides, solides et hybrides
Certains moteurs de fusée brûlent des combustibles liquides, d'autres des combustibles solides. Les moteurs-fusées à combustible solide sont parfois appelés "moteurs-fusées".
Les moteurs de fusée à carburant liquide nécessitent souvent des pompes et des soupapes complexes pour déplacer correctement (et pressuriser) les liquides du réservoir de carburant au moteur proprement dit. Ces machines doivent fonctionner à des températures et des pressions extrêmes. L'oxygène liquide est très froid (-223˚C) alors que le moteur est très chaud (3000˚C), et la pression est souvent des centaines de fois supérieure à la pression atmosphérique normale. En raison de ces conditions, les moteurs de fusée à combustible liquide sont souvent très complexes et nécessitent des matériaux très spécialisés (métaux, céramiques, etc.).
Les moteurs-fusées à combustible solide ont le combustible (appelé propergol) comme un mélange solide d'un oxydant et d'un carburant. Un oxydant favorise la combustion du combustible, tout comme l'oxygène favorise la combustion. L'oxydant commun est du perchlorate d'ammonium en poudre, tandis que le combustible commun est de l'aluminium métallique en poudre. Les deux poudres sont collées ensemble avec un troisième composant connu sous le nom de liant. Le liant est un solide caoutchouteux qui brûle également comme combustible. Cette idée simple rend les moteurs de fusée à propergol solide moins chers, mais ils ne peuvent pas être éteints ou contrôlés, et sont plus susceptibles d'exploser que les moteurs de fusée à propergol liquide. Les fusées solides fournissent également une impulsion spécifique plus faible, et doivent donc être plus lourdes pour lancer la même charge utile.
Les missiles militaires utilisent généralement des roquettes solides car ils peuvent être maintenus prêts pendant de nombreuses années. De nombreux lanceurs de satellites utilisent des propulseurs à poudre lorsqu'ils démarrent, mais des fusées liquides pour la plus grande partie du vol.
Les moteurs de fusée hybrides combinent les deux idées. Les deux propulseurs sont des états de matière différents, souvent avec des oxydants liquides et des combustibles solides. Ils ne sont pas très utilisés, mais pourraient être plus sûrs que les moteurs-fusées à propergol solide ou les moteurs-fusées à propergol liquide
| Spécifications des moteurs de fusée à propergol liquide | ||||||||||||||
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| RL-10 | HM7B | Vinci | KVD-1 | CE-7.5 | CE-20 | YF-75 | YF-75D | RD-0146 | ES-702 | ES-1001 | LE-5 | LE-5A | LE-5B |
| Pays d'origine |
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| Cycle | Développer | Générateur de gaz | Développer | Combustion étagée | Combustion étagée | Générateur de gaz | Générateur de gaz | Développer | Développer | Générateur de gaz | Générateur de gaz | Générateur de gaz | Élargir le cycle de purge | Élargir le cycle de purge |
| Poussée (vac.) | 66,7 kN (15 000 lbf) | 62,7 kN | 180 kN | 69,6 kN | 73 kN | 200 kN | 78,45 kN | 88,26 kN | 98,1 kN (22 054 lbf) | 68,6kN (7,0 tf) | 98kN (10.0 tf) | 102,9kN (10,5 tf) | r121.5kN (12.4 tf) | 137,2kN (14 tf) |
| Rapport de mélange | 5.2 | 6.0 | 5.2 | 6.0 | 5.5 | 5 | 5 | |||||||
| Rapport des buses | 40 | 100 | 80 | 80 | 40 | 40 | 140 | 130 | 110 | |||||
| Isp (vac.) | 433 | 444.2 | 465 | 462 | 454 | 443 | 438 | 442 | 463 | 425 | 425 | 450 | 452 | 447 |
| Pression de la Chambre : MPa | 2.35 | 3.5 | 6.1 | 5.6 | 5.8 | 6.0 | 3.68 | 7.74 | 2.45 | 3.51 | 3.65 | 3.98 | 3.58 | |
| LH2 TP rpm | 125,000 | 41,000 | 46,310 | 50,000 | 51,000 | 52,000 | ||||||||
| LOX TP rpm | 16,680 | 21,080 | 16,000 | 17,000 | 18,000 | |||||||||
| Longueur m | 1.73 | 1.8 | 2.2~4.2 | 2.14 | 2.14 | 2.8 | 2.2 | 2.68 | 2.69 | 2.79 | ||||
| Poids sec kg | 135 | 165 | 280 | 282 | 435 | 558 | 550 | 242 | 255.8 | 259.4 | 255 | 248 | 285 | |
