Motorisation LCH4 / LOX

[montmein69]

J'ouvre ce FIL, puisqu'on parle beaucoup de ce type de motorisation, qui serait l'avenir, et aurait plein d'avantages.

Déjà pour savoir s'il y en a déjà d'opérationnels ou en phase d'essai sur le banc.

Ensuite quel serait le probable design de lanceurs utilisant cette motorisation (au moins pour ce qui est du premier étage)

[Invité]

Sur le FCS, il y a déjà au moins ces deux sujets :
http://astronautique.actifforum.com/t14267p25-du-methane-dans-les-moteurs-fusees
http://astronautique.actifforum.com/t59-moteur-fonctionnant-au-methane

qui certes datent un peu mais contiennent des infos sympas.

[montmein69]

Merci pour ces rappels.
Ce qui est peut-être nouveau depuis ces années où on parlait -principalement - des moteurs liés à l'exploration interplanétaire avec du méthane produit in-situ avec des installations ISRU, c'est qu'il se précise une orientation technologique vers des moteurs de grande puissance pour équiper des moteurs de premier étage décollant du sol terrestre.
Les russes de leur côté ne semblent pas vraiment poursuivre dans la voie de cette transition qu'ils avaient envisagée il y a quelques années.
Le projet le plus concret semble être le BE-4 de la société Blue Origin de Jef Bezos, qui pourrait équiper le nouveau lanceur VULCAN appelé à remplacer l'Atlas 5 (et peut-être un lanceur développé par Blue Origin).

The BE-4 is designed for long life and high reliability, partially by aiming the engine to be a " medium-performing version of a high-performance architecture."

   Thrust: 2,400 kilonewtons (550,000 lbf) at full power
   Chamber pressure: 13,400 kilopascals (1,950 psi), substantially lower than the 26,000 kilopascals (3,700 psi) of the RD-180 engine the ULA wants to replace
   Designed for reusability
   Design life: 25 launches and landings
   Restartable during flight, via head-pressure start of the turbine during coast

Maquette du BE-4 et tuyère en cuivre


PS : Dans le FIL sur Ariane 6 .... on parle d'autres études ou premières versions de ce type de moteurs (on pourrait peut-être rapatrier ici ? car cela ne semble pas d'actualité pour Ariane 6 .... peut-être pour le lanceur qui lui succèdera ?)

[Space Opera]

Le Raptor de SpaceX, financé par l'USAF, est aussi concret que le BE4 financé par ULA.

[montmein69]

Concernant le partenariat Space X / USAF j'ai trouvé ceci :

In January 2016, SpaceX did agree with the US Air Force to take US$33.6 million in defense department funding in order to develop a prototype of a new upper stage variant of the Raptor engine — designed for potential use as an upper stage on Falcon 9 and Falcon Heavy—with SpaceX agreeing to fund at least US$67.3 million on the same upper stage development project, on a minimum 2:1 private-to-government funding basis

Donc il s'agirait d'une variante du Raptor pour utilisation dans un étage supérieur de Falcon 9 ou de Falcon Heavy.
La subvention de l'USAF, correspondra à un partenariat financier de  ratio 1 pour le gouvernement US (US$33.6 million) contre 2 pour Space X (US$67.3 million)

Je ne saurai dire laquelle des versions sera développée en premier, ni quelles caractéristiques sont visées pour chacune d'elles.

Il existe ce FIL, mais dédié au projet martien et au transporteur MCT (Mars Colonial Transport) qui doit utiliser ce moteur
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t16726-spacex-actualites-et-developpements-du-raptor-du-mct-et-du-bfr?highlight=raptor

[Space Opera]

Il a été prévu de longue date que le Raptor finisse sur l'étage sur une Falcon, avant même que l'USAF s'en mêle. Mais les performances promises par ce moteur comparées à celles du Merlin-Vacuum on du décider l'armée à donner un coup de main à SpaceX.

[montmein69]

Je rapatrie ici un message de cosmiste qui présente un projet de moteur méthane-LOX du CNES baptisé Prométhée

le CNES en a d'ailleurs présenté un peu plus sur sa pré-étude de moteur Prométhée Lox / Méthane.

PROMETHEE (Precursor Reusable Oxygen METHane cost Effective Engine), moteur à cycle générateur de gaz de poussée 100 T LOX/Méthane, sera une évolution vers des systèmes de lancements européens à très bas coût. L’objectif est d’avoir un lanceur qui coûtera à terme deux fois moins qu’Ariane 6 avec des technologies du XXIe siècle. Les premiers essais à feu au banc du moteur PROMETHEE sont envisagés en 2018.

https://ariane.cnes.fr/fr/moteur-promethee-une-evolution-vers-des-systemes-de-lancements-europeens-tres-bas-cout

Pour compléter deux articles de janvier 2016

http://www.usinenouvelle.com/article/le-cnes-et-airbus-safran-launchers-preparent-une-riposte-a-spacex-et-sa-fusee-reutilisable.N371705
http://www.industrie-techno.com/le-cnes-et-airbus-safran-etudient-un-moteur-spatial-reutilisable-et-low-cost.41901

[Space Opera]

Leur moteur Promethee ne fera apparemment "que" 100t de poussée. Ça limite quand même pas mal l'architecture des futurs lanceurs, à moins qu'ils se mettent aux grappes de quinze.

[montmein69]

PROMETHEE (Precursor Reusable Oxygen METHane cost Effective Engine)

Le P pour Precuseur ... ne peut-il s'interpréter comme désignant un prototype de puissance modeste ?
Lorsque l'étude et les essais auront été réalisés et concluants ... on pourra certainement envisager plus gros ?

[cosmiste]

Montmein, dans l'inventaire des projets en cours, on peut ajouter celui des chinois de l'institut de propulsion de Pékin.

Un prototype de moteur de 600kN / 60 tonnes de poussée Lch4 / LOX à générateur de gaz est en développement depuis 2006 pour étudier les techno de ré utilisabilité des moteurs.

Plusieurs dizaine de mise à feu avait eu lieu en 2012 d'après cette étude pour se focaliser sur la combustion. http://iafastro.directory/iac/archive/browse/IAC-12/C4/1/13537/


Toujours de cette institut, une étude de 2014 indique des recherches sur la meilleure configuration des injecteurs à adopter pour cette réutilisation :http://iafastro.directory/iac/paper/id/24809/summary/

Quel est l'objectif final ? dur à dire, Le CASC  (l'organisme chinois qui chapeaute toute l'activité) n'a rien dévoilé de précis à ma connaissance.
Un moteur de 60 T parait en tout cas bien faible par rapport au monstre keroséne / LOX YF 660 de centaines de tonnes de poussée pour la CZ-9.

[Saturmir]

Quel est l'objectif final ? dur à dire, Le CASC  (l'organisme chinois qui chapeaute toute l'activité) n'a rien dévoilé de précis à ma connaissance.
Un moteur de 60 T parait en tout cas bien faible par rapport au monstre keroséne / LOX YF 660 de centaines de tonnes de poussée pour la CZ-9.

Pour un moteur martien capable de renvoyer un échantillon martien sur Terre peut être.
Le stockage du méthane liquide n'est-il pas moins contraignant que celui de l'hydrogène ? :???:
(le moteur étant obligé de rester de longs mois sur Mars pour profiter de la meilleure fenêtre de tir retour).

En tout cas, l'utilisation du couple méthane/oxygène semble intéresser tout le monde depuis peu; dire que Zubrin en parlait déjà en 1990... Il en aura fallu du temps...