Quelle rapports de masse entre moteur, réservoirs et ergols ?

[Argyre]

Bonjour,

Je voudrais savoir quels sont typiquement les rapports de masse entre le système de propulsion et les ergols, en particulier pour les moteurs utilisés après LEO.
Est-ce qu'il y a une fonction du style :
Masse (réservoirs) = k1 Masse (ergols) ?
En fait, comment varie la masse à vide en fonction de la masse des ergols ?
Et est-ce qu'il y a une règle (empirique ?) qui permet de déterminer combien il faut d'étages en fonction du Delta V à obtenir et de la masse de la CU ?

Cordialement,
Argyre

[Invité]

Il y a ce document intéressant que j'avais lu, soumis à la commission Augustine, concernant le dimensionnement des étages cryotechniques :

http://www.nasa.gov/pdf/382034main_018%20-%2020090706.05.Analysis_of_Propellant_Tank_Masses.pdf

[Henri]

Avant LEO, le poids d'un moteur est typiquement d'1/120 (LOX-Kérosène) à 1/60 (LOX-LH2) de sa poussée, et comme il faut une poussée au décollage de 120 à 140 % du poids du lanceur au décollage le calcul est vite fait : la motorisation représente ~ 1 à 2,5% de la masse initiale au décollage.
Après LEO, il n'est plus nécessaire de pousser très fort, l'accélération peut être modeste (quelques fractions de g), la masse des moteurs peut s'alléger dans le bilan masse, mais pour la masse des réservoirs, il faut toujours une isolation thermique correcte pour des ergols cryogéniques, ce qui donnerait une masse des réservoirs croissant comme le carré des dimensions là où la masse des ergols augmente comme le cube des dimensions. Malheureusement, il faut bien que ces étages supérieurs supportent structurellement la mise en LEO initiale qui elle est plus brutale. (Je me demande si la mise en orbite d'étages vides refuelés après la mise en orbite ne permettrait pas d'avoir de meilleurs indices structurels pour ces étages vu qu'il n'ont pas à résister à l'inertie des ergols durant la satellisation.)
Le delta-V par étage se doit d'être proche de la valeur pour laquelle le rendement propulsif est le plus élevé (~1,59 x Isp.g). Maintenant d'autres impératifs pratiques peuvent entrer en ligne de compte pour telle ou telle configuration de missions. Les membres du forum ayant participé au développement d'un lanceur t'en apprendront plus.

Sources :
Masses étages et moteurs :
http://www.astronautix.com
Rendement optimal moteur fusée :
http://minilien.com/?32bVMIizYo

[Henri]

Il y a ce document intéressant que j'avais lu, soumis à la commission Augustine, concernant le dimensionnement des étages cryotechniques :

http://www.nasa.gov/pdf/382034main_018%20-%2020090706.05.Analysis_of_Propellant_Tank_Masses.pdf

C'est le premier étage de la Saturn V qui avait des scores assez fantastiques de ratio étage plein / étage vide (~16.9 !)

[Argyre]

Merci à tous les 2 pour ces infos !!

A bientôt,
Argyre