Poussée d'un moteur fusée

Bonsoir, je me posais ces questions: si l'on veut augmenter la poussée d'un moteur fusée quel paramètre faut-il augmenter ? si la vitesse d'éjection des gaz augmente cela augmente-t-il la poussée ou cela n'a aucun lien avec la poussée du moteur ? 

Merci!

Hello Centauri !

Alors la poussée d'un moteur fusée (F) va s'exprimer comme il suit, c'est la somme de 2 termes:

F = m dot * Ve + (pe - p0) * Ae



mdot étant le débit masse de tes gaz brûlés en sortie (kg/s)
Ve leur vitesse d'éjection (m/s)
Pe la pression à sortie de ta tuyère (ou section de sortie) en bar
P0 la pression dans le milieu ambiant dans lequel tu te trouves (bar)
et Ae l'aire de ta tuyère en sortie (en m2)

Tu as donc plusieurs façons d'augmenter le paramètre.

Tu peux déjà en effet maximiser ta vitesse d'éjection, c'est un paramètre qui va principalement dépendre de la nature des gaz brûlés (leur composition) et donc directement du carburant utilisé et des conditions de températures atteintes (cf. https://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur-fus%C3%A9e)

Ton débit mdot lui, vas être limité par les considérations géométriques de la tuyère (dépendant principalement de l'aire au col de la tuyère)

Enfin tu peux également jouer avec le dernier paramètre que tu vas idéalement vouloir réduire à 0 pour maximiser ton rendement. En effet dans la mesure où tu détends des gaz dans ta tuyère pour les éjecter, au niveau de la mer tu risques d'avoir dans certains cas une différence Pe-P0 négative.. pas terrible. On va donc tenter d'avoir une tuyère dite "adaptée" où Pe=Pa, et il ne reste après "que" à maximiser Ve.

Tu trouveras un résumé assez complet sur le site de la NASA ici:



https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/rockth.html

https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/rktthsum.html

voilà voilà :)

Et j'imagine que l'augmentation de la pression de la chambre de combustion augmente le débit massique, alors la poussée ?

Oui c'est lié.

comme le dit spoutnik, sur un moteur fusée on cherche a se que la pression se sortie soit le plus proche possible de la pression extérieur . de plus, ils sont anaérobie, il n'accélère pas d'air extérieur donc masse éjecté=masse ergol injecté.

Donc F=q*ve  avec F la poussé, Q le débit éjecté=débit d'ergol, Ve= vitesse d'éjection

Si on augmente le débit d'ergol dans les même condition (même chambre de combustion) on augmente la masse éjecté donc on augmente la poussé, mais , double effet kiss cool,  on augmente aussi l'énergie dans le fluide, donc la chaleur, donc la pression dans la chambre , donc la vitesse d'éjection (après passage dans la tuyère) donc on augmente encore la vitesse d'éjection.  Par contre, il y a les limites physique du au matériaux de la chambre et surtout le col de la tuyere (qui est une des pire condition crée par l'homme) qui ne peuvent pas enduré une temperature et une pression infini.