Contraintes sur les ergols pour moteur cryogénique réallumable

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Je reviens dans cette partie "technique" sur un article de Futura Science (cité par ailleurs) concernant les ergols cryogéniques du VINCI lors des phases d'arrêt de la propulsion.
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronautique/d/en-bref-une-fusee-sonde-pour-preparer-lapres-ariane-5_34934/
On y lit :
Pour maintenir le combustible près de la tubulure d'alimentation, on utilise la capillarité, souvent sous forme d'une mousse métallique. Un peu comme dans une éponge posée sur une flaque d'eau, le liquide monte au sein de la mousse. Ainsi, l'alimentation du moteur ne risque pas de se désamorcer pendant les périodes non propulsées.
Je ne saisis pas cette histoire de mousse ? Remplit-elle tout le réservoir ?

Premières questions : quel autre moteur d'apogée de ce type est utilisé ? Le Centaur US ? d'autres ? Comment assurent-ils le maintien des ergols "au fond des réservoirs" pour permettre les réallumages ?
montmein69
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le 3eme étage des lanceurs Long Marche (LM 3A, 3B, 3C) est cryogénique et réallumable (moteur YF-75), de même que le 2eme étage des lanceurs H2A et H2B sont réallumable avec les moteur LE5-B
ManouchKa
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J'ai trouvé quelques modestes éléments de réponse concernant les questions ci dessus.

Pour la mousse :
Il s’agit en fait d’un dispositif de gestion du propergol (Propellant Management device = PMD).
C’est très courant pour la propulsion hypergolique sur les satellites, sondes,..

Il y a plusieurs concepts pour ces systèmes.
Un exemple : des grilles en inox placées en éventail à la sortie des réservoirs.

Contraintes sur les ergols pour moteur cryogénique réallumable PMD%20Technology%20Sponge%20Photo

D'autres formes sont présentées sur ce site.
http://www.pmdtechnology.com

Le principe général est que le phénomène de capillarité (par le biais de la tension de surface) « colle » un peu de propergol liquide dans les tuyauteries pour permettre au moteur de redémarrer sans aucune bulles de gaz. La poussée générée plaque alors le reste du liquide au fond du réservoir.

Concernant les étages cryogéniques :
Les PMD ne fonctionnent pas pour le moment sur des ensembles cryogéniques. Ceci pour des problèmes de faible "mouillabilité" des liquides cryogéniques. L'évaporation rapide de l'hydrogène et oxygène ne leurs permettent pas de "coller" suffisamment aux éléments des PMD sans l'apparition de bulles de gaz.

La campagne actuelle de fusée sonde de l'ESA a pour but d'essayer de nouveaux concepts pour améliorer le système.

Contraintes sur les ergols pour moteur cryogénique réallumable 19dc42fae8

Deux liens ou j'ai récupéré les infos.
http://www.zarm.uni-bremen.de/fluid-dynamics/multiphase-flow/research-areas/current-applications.html
http://www.flir.com/cs/emea/fr/view/?id=52022
cosmiste
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Information pointue, permettant de mieux comprendre de quoi il s'agit.
Merci pour tes recherches Contraintes sur les ergols pour moteur cryogénique réallumable Super
montmein69
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Dans un autre FIL ... plus "ésotérique" sur le concept du StratoLaunch de Allen-Rutan and co on se pose un autre problème qui est celui du démarrage du lanceur (propulsion kerolox) après son largage en altitude alors qu'il est quasi à l'horizontale.
On a des exemples de situation comparable ? L'amorçage du moteur (turbopompes notamment du Lox, allumage) est-il à rapprocher de cette problématique ?
montmein69
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Effectivement ce projet "ésotérique" risque de cumuler les problèmes : micro gravité due au larguage (on se retrouve avec le problème ci dessous) plus position horizontal. Pas génial pour la séquence de démarrage.

On peut quand même imaginer que les mini ailes sur la fusée vont générer un peu de portance après largage et donc limiter la micro gravité. Cela laissera les propergols en bas de réservoirs. Une pipe d'aspiration intra réservoir peut ensuite permettre le démarrage.

Mais comme tu le souligne ca n'a jamais été testé sur Lox dans cette position à ma connaissance. C'est un des types de PMD utilisé avec des hypergoles.


Sinon il reste la méthode éprouvée des pré-propulseurs (ullage engine). 8 moteurs solides permettait de pousser le S-II cryogénique et les 700 tonnes restantes de Saturn V une fois le 1er étage éjecté, et ensuite de démarrer les moteurs J2.

Compliqué, lourd mais au moins cela a volé.
cosmiste
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