Propergol

Propergol

Un propergol est un produit de propulsion constitué d'un mélange de comburant et de combustible, les ergols. La réaction chimique, entre cet oxydant et ce réducteur, fournira l'énergie au moteur-fusée. Les éléments chimiques peuvent se présenter dans l'état de gaz, de liquide, de solide ou de plasma[1].

Sommaire

Caractéristiques d'un propergol

Type de propergol

Monergol, et catergol

Un monergol est un ergol de formation souvent endothermique, qui a la propriété de se suffire à lui-même pour assurer la réaction chimique, comme l'hydrazine. Lorsque la présence d'un catalyseur est nécessaire, il porte alors le nom de catergol.

Diergol ou biergol

Un propergol est diergol, ou biergol, lorsqu'il est constitué de deux ergols stockés séparément. C'est le cas de la plupart des propergols liquides.

État de propergol

Propergol solide

Un propergol solide, ou poudre, est un produit métastable : il est à l'état solide et stable à température ordinaire, et instable à température élevée. Il peut être soit homogène comme la nitrocellulose, soit hétérogène avec un combustible finement disséminé dans la masse du comburant.

Un propergol solide homogène a une combustion à impulsion spécifique faible.

Pour améliorer les performances des propergols solides, une technique consiste à incorporer une faible quantité de produit explosif.

Les propergols solides offrent l'avantage d'être stables et facilement entreposables, mais possèdent l'inconvénient majeur de ne pas pouvoir en arrêter la combustion, une fois celle-ci commencée.

Propergol liquide

Un propergol liquide est un produit stable et à l'état liquide à température ordinaire. Les ergols nécessitant un stockage à très basse température sont des ergols cryogéniques, comme l'oxygène comburant dont la température d'ébullition est de -183°C. Un couple d'ergols est hypergolique s'il entre en réaction spontanée au moindre contact, comme le peroxyde d'azote ou l'UDMH (pour Unsymmetrical DiMethylHydrazine ou 1,1-diméthylhydrazine).

Les propergols liquides possèdent l'inconvénient majeur d'être difficilement entreposables, mais possèdent l'avantage de pouvoir régler et même arrêter la combustion, très simplement via le réglage ou l'arrêt de l'injection dans la chambre de combustion.

Propergol hybride

Un propergol hybride, ou lithergol, est un produit stable à température ordinaire, constitué d'un ergol solide et d'un ergol liquide.

Usages de propergol

Moteur à propergol solide

Article détaillé : Propulsion à propergol solide.

Un moteur à propergol solide est constitué d'un corps de propulseur, rempli de propergol. Le propergol peut être mis en forme préalablement à sa mise en place dans le corps de propulseur, ou bien il peut être coulé puis solidifié par cuisson dans le corps même du propulseur. Les gros propulseurs récents utilisent le plus souvent cette deuxième option.

La combustion se déroulera idéalement en couches parallèles. La forme initiale donnée au bloc de propergol détermine l'évolution de la surface du bloc, et définit donc la loi du débit et donc de la poussée du moteur. Les formes les plus courantes sont : à combustion frontale, comme pour une cigarette, avec une surface de combustion faible mais constante ; à combustion radiale, grâce à un canal pratiqué dans l'axe du bloc, avec une surface de combustion qui évolue radialement. La section du canal n'est pas nécessairement circulaire, et peut être axisymétrique voire en forme d'étoile.

Exemple : chacun des deux moteurs d'appoint du lanceur Ariane 5, est un moteur à propergol solide, appelé EAP (pour Étage d'Accélération à Poudre).

Moteur-fusée à lithergol (ou hybride)

Dans un moteur-fusée à lithergol, un ergol liquide est injecté dans une enceinte remplie d'ergol solide.

Avantages sur les moteurs à propergol solide :

  • il est possible de faire varier la poussée, et même de l'interrompre, en agissant simplement sur l'injection de l'ergol liquide ;
  • l'impulsion spécifique est souvent meilleure que pour les moteurs à propergol solide.

Avantages sur les moteurs à propergols liquides :

  • le moteur est plus simple car il n'est composé que d'un seul circuit d'alimentation pour l'ergol liquide ;

Mais les propergols liquides ont de meilleures performances, et les propergols solides sont militairement intéressants, par leur simplicité, leur fiabilité et leur stockabilité.

Moteur à propergol liquide

Dans ce type de moteur, le combustible et le comburant sont donc liquides, et sont stockés dans des réservoirs. Ils sont amenés à la chambre de combustion grâce à des canalisations et des pompes. Ces pompes sont actionnées soit par une turbine entraînée via une chambre de pré-combustion, soit par la dilatation en gaz d'un des ergols.

Exemple : Soyouz, étage principal d'Ariane 5 (EPC)

Propergol pour avion et fusée

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Sources et Références

  1. Philippe Arquès, Théorie générale des machines: Machines à réaction, motrices et réceptrices, à vapeur ou à gaz, Editions Ophrys, 2007, 290 p. (ISBN 2-7108-0895-1, 9782710808954) 

Voir aussi

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