La Propulsion de la fusée Ariane 5

Résumé du document

On s'attachera dans ce document à répondre à la problèmatique suivante : quels sont les différents systèmes intervenant dans le processus de propulsion de la fusée Ariane V permettant ainsi son décollage ?
La maîtrise des lancements spatiaux est un enjeu majeur du siècle prochain.
En effet l'essor des télécommunications et des outils d'informations nécessite des investissements permanents de recherche et de développement. Les industriels cherchent à réduire les coûts liés au lancement de satellite dans l'espace.
En outre, les soucis d'innovation liés à la conquête spatiale ont conduit au projet d'un nouveau lanceur, Ariane V, amené à remplacer la fusée Ariane IV.

Extraits

[...] Les propergols liquides permettent un rallumage. Ce point est intéressant car il peut intervenir pour le rapatriement des hommes et des appareils sur terre. On utilise surtout le mélange hydrogène /oxygène car il est fortement énergétique. Pour résoudre ces différents problèmes, PESA et le CNES ont lancé deux programmes principaux d'améliorations : le premier programme "Ariane 5 évolution" vise à améliorer les performances du composite inférieur : -L'étage principal cryogénique sera doté d'un moteur "Vulcain 11" ayant une poussée 1,2 fois supérieure à celle du Vulcain ; -Les accélérateurs à poudre (EAP) seront modifiés pour introduire des liaisons soudées entre les viroles constitutives d'un segment, en remplacement des liaisons par joints. [...]

[...] - La tuyère permet l'échappement des poudres, il est possible de l'orienter de quelques degrés à 7 grâce à l'envoie d'huile sous pression Lors du décollage Sept secondes après l'allumage du moteur Vulcain, si tout est en ordre, les boosters sont allumés. L'allumeur se met alors en marche et la combustion des poudres commence, les gaz de poussée dus à cette combustion s'échappent par la cavité centrale de chaque segment. La séparation des propergols en trois segments est ici justifiée. En effet, il faut éviter une combustion trop rapide. [...]

[...] La réaction produit des gaz chauds s'échappant par la tuyère et permettant la propulsion des deux Boosters donc le décollage du lanceur. Ce décollage illustre le principe de l'action / réaction L'étage principal cryotechnique (EPC) 1 Configuration générale L'EPC pourrait être assimilé à une énorme bouteille Thermos d'une trentaine de mètres de haut et d'environ 5,5 mètres de diamètre, pour l'équivalent de 12 tonnes. Ce gros cylindre sert de base pour fixer les boosters. Il se compose d'un Réservoir Isolé Equipé d'une Jupe AVant du Bâti Moteur (BME) et du moteur Vulcain. [...]

[...] Sa masse est d'environ 750 tonnes, donc elle a besoin au décollage d'une poussée F minimale de : F = m x g. Donc F = 9.81 x 750 x 1000 m : masse de la fusée = 750 t). Et donc F = 7360 kN g : constante de gravitation = 9.81 N/kg) Or, la poussée totale durant le décollage étant de l'ordre de 11360 kN kN > 7360 kN ; donc F>P. La fusée peut donc s'élever dans les airs. [...]

[...] Ainsi, les propergols solides présents dans les deux boosters sont simples à mettre en couvre mais il n'est pas possible de les rallumer au cours du vol. Les rallumer imposerait en effet un surcoût important. Ils ne servent donc qu'au décollage, durant lequel leur absence rendrait totalement impossible le tir d'Ariane V. Un autre inconvénient des produits solides est l'apparition de fissures à l'intérieur du bloc. Il en résulte une combustion non uniforme. On contourne ce problème en incorporant des filaments qui assurent la cohésion des propergols. [...]