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Turbopompe

Une turbopompe est en astronautique une pompe à comburant ou à combustible entraînée par une turbine tournant à plusieurs milliers de tours par minute, qui met sous pression les ergols (carburant et comburant) avant leur injection dans la chambre de combustion d'un moteur-fusée à ergols liquides. Cet élément du moteur joue un rôle essentiel dans la performance du moteur-fusée, car la poussée de celui-ci dépend de la pression des ergols arrivant dans la chambre de combustion.

Une des deux turbopompes d'un moteur Vulcain Ă©quipant Ariane 5

Description

La turbine qui entraine la turbopompe peut ĂŞtre mue par les gaz produits par un gĂ©nĂ©rateur de gaz. Le gĂ©nĂ©rateur de gaz est une petite chambre de combustion dans laquelle est brĂ»lĂ©e une faible fraction des ergols : les gaz produits par cette combustion se dĂ©tendent dans la turbine en entrainant les pompes. La puissance Ă  fournir pour faire tourner les turbines : 500 ch sur le petit moteur HM-7 (7 tonnes de poussĂ©e), 14 MW / 19 000 cv sur le moteur Vulcain. Une grande partie de cette Ă©nergie est perdue, et sur les moteurs les plus puissants, dits « Ă  combustion Ă©tagĂ©e », celle-ci est rĂ©cupĂ©rĂ©e au prix d'une plus grande complexitĂ© : l'ensemble du carburant et une partie du comburant passe par une chambre de prĂ©-combustion, qui tient lieu de gĂ©nĂ©rateur de gaz, avant d'entrainer la turbine puis les gaz produits sont rĂ©injectĂ©s dans la chambre de combustion principale[1].

La turbopompe permet d'atteindre, pour les moteurs les plus performants, des pressions Ă©levĂ©es : 423 bars en sortie de pompe sur le moteur cryotechnique SSME de la navette spatiale amĂ©ricaine, 270 bars pour le moteur de la fusĂ©e japonaise H-IIA. La pression, la vitesse de rotation (100 000 tours par minute pour la turbopompe Ă  hydrogène du moteur Vinci), le dĂ©bit (4 tonnes par seconde pour le SSME) et les tempĂ©ratures extrĂŞmes des ergols cryogĂ©niques font de la turbopompe la pièce la plus complexe Ă  concevoir dans une fusĂ©e.

Alternative

Lorsque la pression dans la chambre de combustion est infĂ©rieure Ă  environ 20 bars (moteur-fusĂ©e Ă  faible poussĂ©e), la turbopompe est remplacĂ©e par une simple mise sous pression des rĂ©servoirs d'ergols, rĂ©alisĂ©e par exemple Ă  l'aide d'hĂ©lium stockĂ© sous très haute pression. Au-delĂ  de 20 bars, l'Ă©paisseur des parois des rĂ©servoirs nĂ©cessaire pour rĂ©sister Ă  la pression engendre un poids excessif, et les constructeurs ont recours aux turbopompes[2].

Notes et références

Annexes

Articles connexes

Bibliographie

  • CNES & CILF, Dictionnaire de spatiologie, CILF, , 435 p. (ISBN 978-2-85319-290-3)
  • Philippe Couillard, Lanceurs et satellites, CĂ©paduès Ă©ditions, , 246 p. (ISBN 978-2-85428-662-5)Document utilisĂ© pour la rĂ©daction de l’article
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