Qu'est-ce qu'un moteur à fusée?

Un moteur à fusée est un type de moteur à réaction, ce qui signifie qu'il s'agit d'un moteur de réaction qui crée une poussée en déchargeant un flux de gaz à haut débit dans l'opposé de la direction souhaitée de voyager, se propulsant vers l'avant en raison de la conservation de l'élan.Une caractéristique distinctive des fusées est que son jet propulsif est entièrement produit de la masse de propulseur de moteurs, personne n'est prélevé dans l'environnement externe.Cela diffère des autres formes de moteurs à réaction, tels que les turboJets, les turbofans et les Ramjet, qui mélangent leur carburant avec de l'air comprimé de l'atmosphère pour brûler leur carburant et produire un jet.La technologie des moteurs de fusée est essentielle aux vols spatiaux, car les fusées peuvent fonctionner en dehors d'une atmosphère.Des fusées sont également utilisées à des fins telles que des feux d'artifice, des armes et des avions à grande vitesse.

Plusieurs formes de moteur de fusée existent.Le type le plus couramment utilisé est appelé fusée chimique.Une fusée chimique est propulsée vers l'avant par des réactions chimiques dans son propulseur qui produisent de la chaleur, produisant un flux d'échappement à grande vitesse qui est déchargé par l'arrière de la fusée.Chaque fusée chimique transporte une substance propergoluse inflammable comme alimentation en carburant.Ceci est combiné avec une substance encore plus inflammable, appelée initiateur ou allumage.L'initiateur est enflammé, généralement par une étincelle électrique ou une charge pyrotechnique, et la chaleur enflamme à son tour le propulseur, qui brûle pour produire un jet d'échappement propulsif.

Les produits chimiques du propulseur peuvent être des solides, des liquides ou des solides combinés avec des liquides ou des gaz.Dans une fusée à combustible solide, le propulseur solide, appelé le grain, est stocké avec des produits chimiques oxydants qui servent d'initiateur, tandis que les fusées à combustible liquide stockent le propulseur liquide et l'initiateur dans des réservoirs séparés jusqu'à ce qu'il soit temps de les libérer dansLa chambre de combustion à mélanger.Les fusées à carburant hybride utilisent un propulseur solide, qui est ensuite mélangé à un initiateur liquide ou gazeux stocké dans un réservoir séparé jusqu'à ce qu'il soit prêt à être utilisé.

Le carburant solide le plus courant utilisé aujourd'hui est appelé propulseur composite de perchlorate d'ammonium (APCP), qui fait référence à un certain nombre de mélanges chimiques différents qui incorporent le propulseur et l'initiateur.L'APCP comprend généralement le perchlorate d'ammonium oxydant (NH ₄ CLO ₄ ), des polymères élastiques appelés élastomères et de l'aluminium en poudre ou d'autres métaux.Les carburants de fusée liquide sont souvent composés d'oxygène liquide mélangés à du kérosène raffiné ou à l'hydrogène liquide ou en tétroxyde de dinitrogène (n ₂ o ₄ ) mélangé à l'hydrazine (n ₂ h ₄ ) ou à l'un de ses dérivés.

.

Les roquettes à combustible solide étaient la première forme de moteur à fusée, mais ont été largement supplantées par des conceptions de combustible liquide et hybrides plus efficaces.Cependant, ils sont encore couramment utilisés à des fins telles que les feux d'artifice et la fusée modèle et sont parfois utilisés dans Spaceflight pour lancer de petites charges utiles en orbite ou en tant que suppléments à une fusée à combustible liquide afin d'augmenter la capacité de charge utile.Par exemple, la navette spatiale utilise une seule grande fusée à combustible liquide flanqué de deux plus petites fusées à combustible solide pour atteindre l'orbite.

Une fusée thermique utilise un propulseur qui est chauffé à partir d'une source de chaleur externe plutôt que par des réactions chimiques dans le propulseurlui-même.Les roquettes à eau chaude, également appelées fusées à vapeur, utilisent l'eau comme propulseur en la chauffant pour produire des jets de vapeur.Ceux-ci sont fréquemment utilisés dans des véhicules terrestres à très grande vitesse, tels que les coureurs de dragsters.Les fusées électrothermiques utilisent des champs électriques pour produire du plasma chauffé, qui chauffe ensuite le propulseur pour produire un jet.Les roquettes électrothermiques sont utiles pour produire de brèves explosions de poussée et couramment utilisées à des fins telles que le contrôle d'altitude dans les satellites.

Plusieurs autres types de roquettes thermiques ont été proposés et peuvent éventuellement voir une utilisation.Une fusée solaire thermique utiliserait l'énergie solaire comme source de chaleur, soit en exposantLe propulseur directement au rayonnement du soleil ou en utilisant l'énergie solaire pour alimenter un échangeur de chaleur qui chaufferait le propulseur.L'énergie solaire serait rassemblée et concentrée à travers des miroirs ou des lentilles pour fournir suffisamment de chaleur concentrée.Un moteur à fusée thermique pourrait également être alimenté par l'énergie qui lui est transmise à partir d'une source externe via des faisceaux laser ou micro-ondes.Une fusée thermique à propulsion nucléaire pourrait chauffer son propulseur avec l'énergie d'un réacteur nucléaire ou de la désintégration des isotopes radioactifs.