La Propulsion
Principes :
Pour qu’une lanceur quitte le sol, elle doit « vaincre son poids ». Pour cela, une fusée possède plusieurs étages propulseurs avec des tuyères qui vont expulser du gaz à très grande vitesse.
Une poussée F, exprimée en Newton (N) va donc être produite par la vitesse des gaz ejectés elle va alors tenter d'arracher le lanceur à l'attraction terrestre et permettre le décollage.
Le lanceur doit garder sa poussée voire accélérer sur toute sa trajectoire afin d'avoir une vitesse suffisante pour éviter un arrêt de poussée engendrant une perte de vitesse et ainsi et une augmentation de l'attraction terrestre, ce qui résulterai en une chute de l'appareil.
De plus, ayant besoin d'atteindre une vitesse de 11.2km.s-1 pour se libérer de l'attraction terrestre, le lanceur produit une poussée qui lui permet de passer le mur du son en 40s. Cela lui permet de faire 12km par rapport au sol terrestre z0 en 1 minute, puis 50km au bout 2 minutes pour atteindre une distance de 100km 3 minutes suite au décollage du lanceur depuis son point de lancement.
Formules :
P (N) = m (kg) x g(m.s-2)
g dépend de la position géographique du point de l'objet d'étude :
- g = 9.83 m.s-2 aux Pôles,
- g = 9.78 m.s-2 à l’équateur.
F = m (kg) x v (m.s-1)
F doit être opposé ou supérieur à son poids P.
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m est la masse de gaz éjectée en une seconde.
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v est la vitesse d'éjection.
Propulseurs de l'ariane 5 :
Le lanceur Ariane 5 est doté de 3 types de propulseurs :
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L'EAP (1) (Etage d'Accélération à Poudre), qui comprend 2 propulseurs qui vont permettre le décollage de l'engin puisqu'ils fournissent 90% de la poussée au décollage. Hauts de 31 mètres avec une masse de 276 tonnes , en environ 135 secondes, les 240 tonnes de poudre qu'ils contiennent vont être consumés. Une fois vidé il ne représente plus q'un poids mort qui ralenti l'accélération du lanceur, il est donc détaché via l'explosin des boulons explosifs. L'EAP propulse le lanceur grâce aux transformations chimiques qui s'opèrent en son sein.
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L'EPC (2) (Etage Principal Cryothenique), est le second propulseur à intervenir dans le décollage du lanceur, il contient 126 tonnes d'hydrogène liquide et 123 tonnes de dioxygnène liquide nécessaire au fonctionnement du moteur Vulcain.
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L'ESC-A (3) (Etage à Supérieur Cryotechnique), c'est le dernier propulseur de l'Ariane 5. Il est réallumable et contient 14.4 tonnes d'hydrogène et oxygène liquides nécessaires au fonctionement du moteur HM-7B.
