LH2/LOX vs RP-1/LOX

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Message Jeu 6 Nov 2014 - 13:52


Bonjour

Voilà je m'amussais à comparer les moteurs de fusée sur wikipedia et je me suis rendu compte que les russes utilisaient pratiquement systématiquement du kéro pour leur premier étage de fusée, alors que du côté US le LH2/LOX est plus apprécié.

Bref pourquoi ces 2 stratégies différentes?


De plus une question annexe, qu'est devenu le moteur RD-0120 de la fusée Energia? Ils avaient pourtant un ISP impressionnant.
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soa

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Message Jeu 6 Nov 2014 - 14:53


@soa a écrit:Bonjour

Voilà je m'amussais à comparer les moteurs de fusée sur wikipedia et je me suis rendu compte que les russes utilisaient pratiquement systématiquement du kéro pour leur premier étage de fusée, alors que du côté US le LH2/LOX est plus apprécié.

Bref pourquoi ces 2 stratégies différentes?


De plus une question annexe, qu'est devenu le moteur RD-0120 de la fusée Energia? Ils avaient pourtant un ISP impressionnant.


Je ne sais pas si il existe de réponses à cette 1ère question, car de nombreux facteurs entrent en compte. Mais je pense que cela est principalement lié à la maitrise des différentes technologies par les 2 "camps".

La Russie qui utilise le Kero depuis le début le départ a acquis une grande maitrise de son raffinage pour en faire du RG-1 (plus dense et énergétique que le RP-1 "classique") et dans la conception de la motorisation. Ils n'ont à priori que peu d'expérience dans les moteurs cryotechniques LH2/Lox qui sont compliqués à concevoir, l'arrêt brutal d'Energia ayant probablement coupé l'herbe sous le pied des experts cryo russes.

Les américains ont développé le J-2 pour la fusée Saturn-5 en partant du principe que le LH2/Lox a une ISP largement supérieure donc assez idéal pour des 2 ème ou 3ème étage. Leurs motoristes ayant donc continué dans cette voie, pensant pouvoir gagner en rapport poids/puissance. A côté de ça ils ont pris du retard sur le Lox/Kero, tant sur les moteurs que sur le RP-1 en lui même.

Force est de constater que les fusées utilisant du LH2/Lox sont de loin les plus chers, surtout Delta-4 qui n'utilise que cela...

Bref, je pense qu'on peut surtout parler de culture et choix technologiques (idem pour l'Europe et son Vulcain... il était d'ailleurs question de passer sur du Lox/RP-1 sur certaines version d'Ariane 6...). On peut peut-être dire que les Américains se sont concentrés sur la partie orbitale (pour laquelle le cryo est intéressant face à l'hypergolique alors que le kero ne doit pas être compatible avec cette phase de vol) et que les russes se sont plutôt concentrés sur l'optimisation de la phase de lancement depuis le sol pour laquelle le couple Lox/RG-1 offre parmi les meilleurs compromis de performance niveau masse/poussée/ISP (peut-être aussi lié au besoin de puissance supplémentaire à cause de la latitude de lancement qui est loin de l'équateur).
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Message Jeu 6 Nov 2014 - 15:23


@soa a écrit:Bonjour

Voilà je m'amussais à comparer les moteurs de fusée sur wikipedia et je me suis rendu compte que les russes utilisaient pratiquement systématiquement du kéro pour leur premier étage de fusée, alors que du côté US le LH2/LOX est plus apprécié.

Bref pourquoi ces 2 stratégies différentes?

Côté US, faut pas exagérer, seul la Delta IV Heavy utilise les ergols LOX/LH2 au niveau du 1er étage.
D'ailleurs elle est totalement cryogénique ce qui est unique & remarquable.

Autrement, je pense qu'à partir du moment où le programme lunaire a été officiellement lancé par JFK en 1961 et suite au renoncement au super lanceur Nova (tir lunaire direct) et au recours à un moteur nucléaire (Isp ~800 s) pour propulser l'étage supérieur (à vérifier si c'était déjà envisagé pour Apollo), il était devenu nécessaire de développer un moteur LOX/LH2 (le seul à avoir un Isp > 400 s) : le RL-10 testé sur l'étage Centaur avec de gros déboires au début et monté ensuite sur le S-IV de la Saturn I (SA-5, ...), puis le J-2 du S-IVB (Saturn IB et Saturn V) ...  

Côté soviétique, le LOK/kérozène avait la préférence de Glouchko qui avait aussi la préférence des hautes sphères politiques davantage que Chelomeï et ses lanceurs UR à ergols stockables (N2O4-UDMH).
.
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Message Jeu 6 Nov 2014 - 16:13


Pour info :
Space X utilise aussi du Kérosène/LOx sur le Falcon 9.
Par contre ils mettent au point un furur moteur CH4/L0x, le Raptor.
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Message Jeu 6 Nov 2014 - 17:14


Je crois qu'il y a aussi eu une histoire de "mode" dans l'histoire des lanceurs.

Grosso modo pour les gros lanceurs :
Années 60 : Lanceurs à 3 ou 4 étage. Chaque étage est donc développé pour une tache précise.
      Donc 1er étage puissant > KeroLox
      Autres étages performant > LH2/LOX

Années 75-80 / Lanceurs 1,5 étages : La navette, Energuia ou dans une certaine mesure Ariane 5
      des boosters pour décoller > Poudre  ou Kerolox sur Energuia
      Un corps performant sur toute la montée > LH2/LOX

Depuis 90 on revient à des lanceurs 2 étages donc en reprenant un peu sur le modéle des années 60 mais avec pointe de la techno et l'electronique en plus.

C'est les grandes lignes, 
Après Il y a aussi des lanceurs qui ne suivent pas cette règle :
+ Proton développé pour un usage militaire donc ergols stockables, 
+ Les Ariane 1-4 au design "simple" pour une Europe sans maturation technologique spatiale à l'époque donc ergols stockables (cf Inde ou Chine aujourd'hui).
+ Les Delta 4 qui ont, si je ne m'abuse, aussi été développé pour les militaires avec pour objectif d'utiliser une techno radicalement différente des Atlas et amener de la redondance sans risquer d'être cloué au sol en cas de problème sur les Atlas et vice versa.
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Message Jeu 6 Nov 2014 - 20:03


@Syl35 a écrit:La Russie qui utilise le Kero depuis le début le départ a acquis une grande maitrise de son raffinage pour en faire du RG-1 (plus dense et énergétique que le RP-1 "classique") et dans la conception de la motorisation. Ils n'ont à priori que peu d'expérience dans les moteurs cryotechniques LH2/Lox qui sont compliqués à concevoir, l'arrêt brutal d'Energia ayant probablement coupé l'herbe sous le pied des experts cryo russes.

Ils ont peu d'expérience, mais assez réussie : le RD-0120 est le moteur le plus puissant jamais créé fonctionnant en LOX/LH2.
Le lanceur Angara-A5 sera, à terme, équipé de l'étage supérieur KVTK fonctionnant en LOX/LH2.

Un début de réponse qu'on pourrait apporter : les Russes ont toujours conçu leurs lanceurs pour qu'ils soient simples, pas chers et exploitables facilement (vocation militaire). De ce point de vue, le kéro est mieux que le LH2.

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Message Jeu 6 Nov 2014 - 20:06


@soa a écrit:qu'est devenu le moteur RD-0120 de la fusée Energia? Ils avaient pourtant un ISP impressionnant.

Tu pourras en voir un si tu vas au musée National d'Histoire de la Cosmonautique de Kalouga, à une heure de Moscou.

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Message Lun 10 Nov 2014 - 18:58


Merci pour toutes ces réponses intéressantes  :ven:
@nikolai39 a écrit:
@soa a écrit:qu'est devenu le moteur RD-0120 de la fusée Energia? Ils avaient pourtant un ISP impressionnant.

Tu pourras en voir un si tu vas au musée National d'Histoire de la Cosmonautique de Kalouga, à une heure de Moscou.

https://i.servimg.com/u/f74/09/04/83/61/imgp3810.jpg
Il a l'air rustique, la tuyauterie n'est pas aussi joliment agancée, usage de mousse isolante qu'on ne retrouve pas sur les équivalents américains ou européens, mais force est de constater qu'il a bien fonctionné. Bref la marque de fabrique des russes. Ca m'a toujours impressionné ce qu'ils arrivent à faire :)


Dommage que les vidéos/images de cette épogue, côté soviété, soient plus rares et souvent de mauvaise qualité. :/
On ne trouve pas grand chose sur youtube.


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