fusée.
Publié le 08/12/2021
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fusée. n.f., véhicule dont le mouvement est produit par l'éjection vers l'arrière de matière
prise sur sa propre masse. La propulsion par fusée repose sur le principe de conservation de
la quantité de mouvement, énoncé au XVIIIe siècle par Newton. Ce principe montre que la
propulsion par réaction fonctionne dans le vide. La fusée se distingue de l'avion à réaction non
par le principe qui la fait avancer, mais par le fait qu'elle emporte la totalité de la matière
nécessaire à son fonctionnement, alors que le moteur à réaction en prélève une partie au
milieu ambiant (l'air). L'accélération de la fusée est d'autant plus grande qu'une plus grande
quantité de matière, très généralement un gaz, est éjectée à plus grande vitesse. Si M est la
masse de la fusée et m la masse éjectée vers l'arrière à la vitesse V, la vitesse de la fusée
augmente de v suivant l'expression : v = (m/M) V (avec m très inférieur à M). Par exemple,
si une fusée de 10 000 kg éjecte 100 kg de gaz à 3 000 m/s, sa vitesse augmente de
30 m/s. La poussée d'une fusée est la force qu'il faudrait lui opposer pour l'empêcher
d'avancer. On l'exprime en newtons (ou en décanewtons : 1 daN = 1 kg force environ).
La recherche du rendement.
La fusée à énergie chimique transforme dans une chambre à combustion son propergol en
un gaz à haute pression qui est éjecté à travers une ouverture prolongée par une tuyère.
Pour améliorer le rendement du moteur, le constructeur cherche à obtenir la plus grande
vitesse possible d'éjection des gaz pour une consommation donnée. Il peut agir, dans ce
but, sur trois paramètres principaux : la température du gaz, sa masse molaire (qui doit
être le plus faible possible) et la forme de la tuyère.
Il existe deux grands types de fusées, suivant qu'elles consomment un propergol liquide
ou solide. La fusée à propergol liquide ( voir dessin page suivante ) présente l'avantage de
pouvoir être éteinte et rallumée, ce qui est impossible avec une fusée à propergol solide.
En revanche, le moteur est complexe (sinon même, dans le cas des moteurs
cryogéniques, très difficile à mettre au point) et le transport de liquides dans des réservoirs
soumis à de très intenses vibrations pose des problèmes délicats.
D'autres types de moteurs.
Si placer un satellite en orbite basse demande que le moteur du lanceur dispene une
poussée considérable pendant un temps bref, modifier sa trajectoire ou maintenir son
orientation ne nécessite que des poussées faibles ou très faibles qui peuvent être longues.
La fusée à énergie chimique n'est plus nécessaire. Ainsi a-t-on mis au point différents types
de propulseurs, tels les moteurs « électroioniques « qui éjectent à très grande vitesse des
particules électriquement chargées puis accélérées par un champ électrique. On réduit alors
la masse, donc le coût (ou, si l'on préfère, on augmente la durée de vie) du satellite, de
manière spectaculaire. En fonctionnant pendant une longue durée par éjection d'un flux
d'hydrogène chauffé au passage dans un petit réacteur nucléaire, ou dans un échangeur
thermique sur lequel un réflecteur concentre le rayonnement solaire, un moteur de très
faible puissance pourrait accélérer progressivement une sonde devant parcourir de très
longues distances.
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
apogée (moteur d')
Ariane
astronautique - L'art de la navigation spatiale - La mise sur orbite
avion-fusée
Braun (Wernher von)
comburant
ergol
Esnault-Pelterie Robert
Goddard Robert Hutchings
Korolev Sergueï Pavlovitch
lanceurs
lanceurs - Structure et fonctionnement - Introduction
missile
moteur - Les moteurs d'avions et de fusées
navette spatiale
Oberth Hermann
peroxyde d'hydrogène
propergol
SNECMA (Société nationale d'étude et de construction de moteurs d'aviation)
Tsiolkovski Konstantine Edouardovitch
tuyère
Véronique
Les médias
fusée
réaction
Les livres
fusée - moteur à propergol solide, page 2086, volume 4
fusée - moteur à propergol liquide, page 2086, volume 4
fusée. n.f., véhicule dont le mouvement est produit par l'éjection vers l'arrière de matière
prise sur sa propre masse. La propulsion par fusée repose sur le principe de conservation de
la quantité de mouvement, énoncé au XVIIIe siècle par Newton. Ce principe montre que la
propulsion par réaction fonctionne dans le vide. La fusée se distingue de l'avion à réaction non
par le principe qui la fait avancer, mais par le fait qu'elle emporte la totalité de la matière
nécessaire à son fonctionnement, alors que le moteur à réaction en prélève une partie au
milieu ambiant (l'air). L'accélération de la fusée est d'autant plus grande qu'une plus grande
quantité de matière, très généralement un gaz, est éjectée à plus grande vitesse. Si M est la
masse de la fusée et m la masse éjectée vers l'arrière à la vitesse V, la vitesse de la fusée
augmente de v suivant l'expression : v = (m/M) V (avec m très inférieur à M). Par exemple,
si une fusée de 10 000 kg éjecte 100 kg de gaz à 3 000 m/s, sa vitesse augmente de
30 m/s. La poussée d'une fusée est la force qu'il faudrait lui opposer pour l'empêcher
d'avancer. On l'exprime en newtons (ou en décanewtons : 1 daN = 1 kg force environ).
La recherche du rendement.
La fusée à énergie chimique transforme dans une chambre à combustion son propergol en
un gaz à haute pression qui est éjecté à travers une ouverture prolongée par une tuyère.
Pour améliorer le rendement du moteur, le constructeur cherche à obtenir la plus grande
vitesse possible d'éjection des gaz pour une consommation donnée. Il peut agir, dans ce
but, sur trois paramètres principaux : la température du gaz, sa masse molaire (qui doit
être le plus faible possible) et la forme de la tuyère.
Il existe deux grands types de fusées, suivant qu'elles consomment un propergol liquide
ou solide. La fusée à propergol liquide ( voir dessin page suivante ) présente l'avantage de
pouvoir être éteinte et rallumée, ce qui est impossible avec une fusée à propergol solide.
En revanche, le moteur est complexe (sinon même, dans le cas des moteurs
cryogéniques, très difficile à mettre au point) et le transport de liquides dans des réservoirs
soumis à de très intenses vibrations pose des problèmes délicats.
D'autres types de moteurs.
Si placer un satellite en orbite basse demande que le moteur du lanceur dispene une
poussée considérable pendant un temps bref, modifier sa trajectoire ou maintenir son
orientation ne nécessite que des poussées faibles ou très faibles qui peuvent être longues.
La fusée à énergie chimique n'est plus nécessaire. Ainsi a-t-on mis au point différents types
de propulseurs, tels les moteurs « électroioniques « qui éjectent à très grande vitesse des
particules électriquement chargées puis accélérées par un champ électrique. On réduit alors
la masse, donc le coût (ou, si l'on préfère, on augmente la durée de vie) du satellite, de
manière spectaculaire. En fonctionnant pendant une longue durée par éjection d'un flux
d'hydrogène chauffé au passage dans un petit réacteur nucléaire, ou dans un échangeur
thermique sur lequel un réflecteur concentre le rayonnement solaire, un moteur de très
faible puissance pourrait accélérer progressivement une sonde devant parcourir de très
longues distances.
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
apogée (moteur d')
Ariane
astronautique - L'art de la navigation spatiale - La mise sur orbite
avion-fusée
Braun (Wernher von)
comburant
ergol
Esnault-Pelterie Robert
Goddard Robert Hutchings
Korolev Sergueï Pavlovitch
lanceurs
lanceurs - Structure et fonctionnement - Introduction
missile
moteur - Les moteurs d'avions et de fusées
navette spatiale
Oberth Hermann
peroxyde d'hydrogène
propergol
SNECMA (Société nationale d'étude et de construction de moteurs d'aviation)
Tsiolkovski Konstantine Edouardovitch
tuyère
Véronique
Les médias
fusée
réaction
Les livres
fusée - moteur à propergol solide, page 2086, volume 4
fusée - moteur à propergol liquide, page 2086, volume 4
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