Comment fonctionne une fusée?

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Message Mer 24 Oct 2007 - 12:15


Bonjours, c'est marrant, je m'interesse beaucoup a la conquete spatial, mais niveau technique je m'interesse pas vraiment, je connais juste un peux le fonctionnement d'une fusée, mais c'est juste la base, si quelqun pourrait m'expliquer complétement le fonctionement d'une fusée, ça serais tres sympa! :ven:
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Message Mer 24 Oct 2007 - 13:27


Une fusée, c'est à la fois simple et très complexe à faire fonctionner!
Tout d'abord, il n'y a pas d'action sans réaction. De ce fait, une fusée doit provoquer une poussée suffisante pour permettre d'échapper à la pesanteur terrestre (qui la maioitent au sol). Ca, je pense que tu le savais!
Pour provoquer une poussée suffisante, il faut provoquer une réaction chimique extrême entre un comburant et un carburant.
Pour le comburant (ce qui brûle), on utilise du hydrogène liquide (plus façile à stocké et moins dangereux que le kérozène, utilisée au début de l'ère spatiale). Pour le carburant (ce qui fait brûler), on utilise aujourd'hui du dioxygène liquide.
Le principe d'une fusée répond à la loi d'action et de réaction énoncée par Newton : à toute action correspond une réaction égale et opposée. Dans une fusée, l'éjection des gaz constitue l'action, et la pression vers l'avant, ou poussée, la réaction. La loi de Newton étant valable en tout lieu, ce principe peut aussi bien fonctionner dans l'atmosphère terrestre que dans le vide spatial Ca, c'est pour les grandes lignes...


Le principe du moteur d'une fusée est de réaliser la combustion d'un combustible par un oxydant (comburant) dans une chambre de combustion. Cette réaction produit des gaz à très hautes températures qui cherchent à sortir de la chambre, qui ne possède qu'une ouverture (appelée la tuyère) : les gaz sont donc dirigés et éjectés par la tuyère. Cette éjection est l'action, appelée poussée. Et la réaction fait avancer la fusée dans le sens inverse de celui de l'éjection des gaz.
Cette réaction se produit à l'intérieur du moteur et ne nécessite aucune présence d'oxydant extérieur, comme l'oxygène contenu dans l'air.
Il est ensuite possible :
- soit de disposer le couple combustible-comburant, appelés propergols, dans la chambre de combustion. Dans ce cas, les propergols sont solides. (comme les boosters à poudre)
- soit d'injecter les propergols séparément qui sont alors stocké dans des réservoirs . Dans ce cas, les propergols sont liquides et on parle de moteur à propergol liquide (comme Ariane V)

a) moteur à propergols solides
Les moteurs à propergols solides sont aussi appelés moteurs à poudre. Le moteur est alors réduit à la chambre de combustion et à la tuyère. Ils sont alors de forme cylindrique, pour contenir les propergols en poudre qu'il suffit ensuite d'allumer au moyen d'un dispositif contrôlé à distance. Les propergols solides ont des performances inférieures à celles des propergols liquides, mais leur facilité de stockage fait qu'ils sont largement utilisés pour les fusées militaires, et les boosters d'appoints des fusées spatiales.

De plus une fois la combustion initialisée, il est impossible de contrôler la poussée et donc la vitesse de déplacement.

b) moteur à propergols liquides
Les moteurs à propergols liquides sont de conception plus complexe que les moteurs à poudre. Les propergols sont stockés séparément à l'état liquide, dans des réservoirs sous pression et à des températures très basses (environ -200°c). Ces moteurs nécessitent des pompes d'alimentation pour injecter les propergols dans la chambre de combustion, une source d'énergie pour faire fonctionner ces pompes, des valves et des canalisations pour la circulation des liquides, une structure pour transmettre les forces de poussée, et des systèmes de contrôle pour l'admission et la régulation des flux de propergols.

Effectivement les moteurs à propergols liquides peuvent être contrôlés de l'extérieur en régulant l'injection du combustible et du comburant. Ces moteurs utilisent le dioxygène (O2) liquide comme comburant et le dihydrogène (H2) liquide comme combustible qui sont respectivement stockés à une température de -253°C et -183°C. La réaction de combustion est la suivante :

(1/2)O2 + H2 = H20

Cette combustion a l'immense intérêt d'être non polluante, car le produit de cette réaction n'est rien d'autre que de l'eau.

Les fusées V2 ont été parmi les premières fusées. Ce sont des missiles utilisés par l'armée Allemande durant la seconde guerre pour bombarder l'Angleterre. Ils fonctionnaient à ergols liquides.

Les fusées servent désormais de lanceurs : elles envoient des satellites en orbite. La fusée Ariane 5 possède un moteur principal à ergols liquides, et deux boosters d'appoint à poudre.


J'èspère avoir répondu à ta question!

Amicalement, gaétan
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Message Mer 24 Oct 2007 - 13:35


Je te conseil ces articles sur Wikipédia ;)
:arrow: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fus%C3%A9e_%28engin_auto-propuls%C3%A9%29
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Message Mer 24 Oct 2007 - 14:03


Sur mon site, il y a des pages explicatives du fonctionnement d'un lanceur

http://users.skynet.be/Yantar/lanceur.htm

Les principaux systèmes de propulsion

http://users.skynet.be/Yantar/propulsion.htm
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Message Mer 24 Oct 2007 - 18:00


Merci beaucoup! Une question me viens a l'esprit, il faut utiliser de plus grande fusée pour envoyer des navettes? A cause du poid de la navette qui est bien plus lourd que un satellite et merci Gaétan de m'avoir éclairer sur le fonctionement des V2 mais ça souléve une question, de nos jours on utilise toujours le meme fonctionement que les V2, le lancement dans l'espace a pas du tout évoluer dans se cas, pourquoi?
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Message Mer 24 Oct 2007 - 18:07


Il y à une certaine évolution au niveau des motorisations (injecteurs et chambre de combustion) et des ergols utilisés (Alcool + oxygène liquide pour le V2 et H2 + O2 pour Ariane 5)
Mais celles ci sont internes au lanceur.

Sur le principe du lancement, oui c'est le même en effet ;)
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Message Mer 24 Oct 2007 - 18:42


Oui je sais pour le lancement, mais ma question, c'etait pourquoi on est encore a se systéme de lancement? On est dans un monde ou les choses évolue tres vite et pourtant on est encore au premier systéme de lancement de fusée qui a pas changer.. :suspect: Le décollage de vaisseau sans fusée, c'est pas encore pour demain j'ai l'impression 🇳🇴
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Message Mer 24 Oct 2007 - 18:45


Effectivement ce n'est pas à l'ordre du jour..
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Message Mer 24 Oct 2007 - 22:23


@Grand_reveur a écrit:Merci beaucoup! Une question me viens a l'esprit, il faut utiliser de plus grande fusée pour envoyer des navettes? A cause du poid de la navette qui est bien plus lourd que un satellite et merci Gaétan de m'avoir éclairer sur le fonctionement des V2 mais ça souléve une question, de nos jours on utilise toujours le meme fonctionement que les V2, le lancement dans l'espace a pas du tout évoluer dans se cas, pourquoi?

Le lancement dans l'espace a au contraire beaucoup évolué à mon sens!
Il est claire que la fusée V constitue la mère de toute les fusée et que la totalité des fudées d'aujourd'hui utilise son principe de fonctionnment, mais les industries spatiales ont su évolué et adapter les navette au besoin: elles sont aujourd'hui de tailles variés et au mode de fonctionnment assez différent.
Mon message d'avant ne distinguer que deux cas: les moteurs a properghols solides ou liquides.
Mais chacune de ces deux grandes familles sont en réalité très variés,; je te conseille cette page Internet pour te faire une idée et une comparaison sur les différents lanceurs (ce n'est pas de moi):
http://www.ioonos.com/cms/avant-decollage/lanceur/comparatif-lanceurs.html

Il est distingué içi 5 grandes fusées fonctionnant pourtant avec des propergols liquides ou solides (les boosters, par exemple), elle sont très différentes pourtant.

On peut donc dire que la V2 a été l'origine de toute ces fusées (c'est incontestable) mais l'industrie spatiale a su la modifier pour s'adapter au besoin des hommes (sattelites, capsules habitées...).
Le fonctionnement reste a peu près le m^me, mais la fusée V2 avait une perte d'énerfie considérable lors de son décollage. Les ingénieurs ont su y faire face et ont donc adopté des lanceurs beaucoup plus économique et totalement écolo maintenant (le moteur vulcain de ariane 5 ne rejette que de l'eau).

Allez, n petit schéma de la V2 suivi de celui d'ariane5:
Comment fonctionne une fusée? FuseeV2
Comment fonctionne une fusée? Ast013_bd

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Message Mer 24 Oct 2007 - 22:27


@Grand_reveur a écrit: Le décollage de vaisseau sans fusée, c'est pas encore pour demain j'ai l'impression 🇳🇴

Moi aussi, j'en ai l'impression!
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Message Mer 24 Oct 2007 - 22:31


Un avion fusée ? Space ship one s'en rapproche un petit peu.

http://www.virgingalactic.com/cms/uploads/VirginGalactic.pdf

on verra avec Astrium, ce que ca donne.
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Message Lun 3 Déc 2007 - 12:15


@Grand_reveur a écrit:Oui je sais pour le lancement, mais ma question, c'etait pourquoi on est encore a se systéme de lancement? On est dans un monde ou les choses évolue tres vite et pourtant on est encore au premier systéme de lancement de fusée qui a pas changer.. :suspect: Le décollage de vaisseau sans fusée, c'est pas encore pour demain j'ai l'impression 🇳🇴

Le moteur à explosion non plus n'a pas beaucoup évolué et pourtant il reste tres pratique au quotidien.

Des solutions techno sur la propulsion sont a l'étude ou fonctionne déja (voile solaire, ionisation, propu hybride...) mais rien ne vaux pour le moment les propus actuels.
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Message Lun 3 Déc 2007 - 16:58


@zx a écrit:Un avion fusée ? Space ship one s'en rapproche un petit peu.
http://www.virgingalactic.com/cms/uploads/VirginGalactic.pdf
pas mal ce petit pdf :D
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Message Lun 3 Déc 2007 - 19:09


@plasci 2 a écrit:
@Grand_reveur a écrit:Oui je sais pour le lancement, mais ma question, c'etait pourquoi on est encore a se systéme de lancement? On est dans un monde ou les choses évolue tres vite et pourtant on est encore au premier systéme de lancement de fusée qui a pas changer.. :suspect: Le décollage de vaisseau sans fusée, c'est pas encore pour demain j'ai l'impression 🇳🇴

Le moteur à explosion non plus n'a pas beaucoup évolué et pourtant il reste tres pratique au quotidien.

Des solutions techno sur la propulsion sont a l'étude ou fonctionne déja (voile solaire, ionisation, propu hybride...) mais rien ne vaux pour le moment les propus actuels.

En effet, j'avais pas penser au moteur a explosion, c'est vrai que de nos jours, les autres moteurs sont moins performent que le moteur a explosion et pourtant il existe depuis longtemps!
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Message Mar 4 Déc 2007 - 10:02


En effet, j'avais pas penser au moteur a explosion, c'est vrai que de nos jours, les autres moteurs sont moins performent que le moteur a explosion et pourtant il existe depuis longtemps!

Pas forcément, le moteur électrique à un rendement bien supérieur mais le stockage de l'énergie sous forme de carburant liquide est plus simple.

Pour revenir aux questions de départ, si les navettes sont propulsées par une fusée c'est aussi par qu'il est inutile d'embarquer les réservoirs dans l'espace. Rien n'empêcherai que la navette US garde son gros réservoir sous la soute mais c'est pas pratique pour faire les manoeuvres :lolnasa:
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