La question de la réduction du coût des lanceurs a toujours été posée. Pendant les périodes course spaciale L’URSS et les États-Unis ne pensaient guère aux coûts : le prestige du pays était infiniment plus cher. Aujourd’hui, la réduction des coûts « sur tous les fronts » est devenue une tendance mondiale. Le carburant ne représente que 0,2 à 0,3 % du coût de l'ensemble du lanceur, mais outre le coût du carburant, un autre paramètre important est sa disponibilité. Et là, il y a déjà des questions. Au cours des 50 dernières années, la liste des carburants liquides largement utilisés dans l’industrie des fusées et de l’espace a peu changé. Listons-les : le kérosène, l'hydrogène et l'heptyle. Chacun d'eux a ses propres caractéristiques et est intéressant à sa manière, mais ils présentent tous au moins un inconvénient sérieux. Examinons chacun d'eux brièvement.

Kérosène

Il a commencé à être utilisé dans les années 50 et reste très demandé à ce jour - c'est sur lui que volent nos Angara et Falcon 9 EspaceX. Présente de nombreux avantages, notamment : haute densité, faible toxicité, fournit une impulsion spécifique élevée et jusqu'à présent un prix acceptable. Mais la production de kérosène se heurte aujourd’hui à de grandes difficultés. Par exemple, les fusées Soyouz, fabriquées à Samara, volent désormais avec du carburant créé artificiellement, car au départ, seuls certains types de pétrole provenant de puits spécifiques étaient utilisés pour créer du kérosène pour ces fusées. Il s'agit principalement du pétrole du champ d'Anastasievsko-Troitskoye en Région de Krasnodar. Mais les puits de pétrole s'épuisent et le kérosène utilisé aujourd'hui est un mélange de compositions extraites de plusieurs puits. La marque très convoitée RG-1 est obtenue grâce à une distillation coûteuse. Selon les experts, le problème de la pénurie de kérosène ne fera que s'aggraver.

"Angara 1.1" sur un moteur kérosène RD-193

Hydrogène

Aujourd’hui, l’hydrogène est, avec le méthane, l’un des carburants pour fusées les plus prometteurs. Il fait voler plusieurs fusées modernes et étages supérieurs à la fois. Lorsqu'il est associé à l'oxygène, il produit (après le fluor) l'impulsion spécifique la plus élevée et peut être utilisé dans les étages supérieurs de la fusée (ou étages supérieurs) s'adapte parfaitement. Mais sa densité extrêmement faible ne permet pas de l’utiliser pleinement pour les premiers étages des fusées. Il présente un autre inconvénient : une cryogénicité élevée. Si la fusée est alimentée à l’hydrogène, elle se trouve à une température d’environ 15 Kelvin (-258 Celsius). Cela entraîne des coûts supplémentaires. Par rapport au kérosène, la disponibilité de l’hydrogène est assez élevée et sa production ne pose pas de problème.

"Delta-IV lourd" sur moteurs à hydrogène RS-68A

Heptyle

Elle est également connue sous le nom d'UDMH ou diméthylhydrazine asymétrique. Ce carburant a encore des domaines d'application, mais il passe progressivement au second plan. Et la raison en est sa forte toxicité. Il a presque les mêmes propriétés que le kérosène indicateurs énergétiques et est un composant à point d'ébullition élevé (stockage à température ambiante) et a donc été utilisé assez activement à l'époque soviétique. Par exemple, la fusée Proton vole sur une paire hautement toxique heptyl + amyl, dont chacun est capable de tuer une personne qui inhale ses vapeurs par négligence. L'utilisation de tels carburants dans les temps modernes injustifiée et inacceptable. Le carburant est utilisé dans les satellites et les sondes interplanétaires, où il est malheureusement indispensable.

"Proton-M" sur les moteurs heptyle RD-253

Le méthane comme alternative

Mais existe-t-il un carburant qui satisfera tout le monde et qui coûtera le moins cher ? C'est peut-être du méthane. Le même gaz bleu que certains d’entre vous ont utilisé pour cuisiner leurs aliments aujourd’hui. Le carburant proposé est prometteur, est activement développé par d'autres industries et offre une gamme plus large de matière première par rapport au kérosène et à faible coût - c'est point important, en tenant compte des problèmes prévus dans la production de kérosène. Le méthane, tant en termes de densité que d’efficacité, se situe entre le kérosène et l’hydrogène. Il existe de nombreuses façons de produire du méthane. Principale source de méthane gaz naturel, qui est composé de 80 à 96 % de méthane. Le reste est constitué de propane, de butane et d'autres gaz de la même série, qui n'ont pas du tout besoin d'être éliminés, leurs propriétés sont très similaires à celles du méthane ; En d’autres termes, vous pouvez simplement liquéfier le gaz naturel et l’utiliser comme carburant pour fusée. Le méthane peut également être obtenu à partir d’autres sources, par exemple en traitant les déjections animales. La possibilité d’utiliser le méthane comme carburant pour fusée est envisagée depuis des décennies, mais il n’existe désormais que des options à l’échelle du laboratoire et des échantillons expérimentaux de tels moteurs. Par exemple, à Khimki OBNL "Energomash" Des recherches sur l'utilisation du gaz liquéfié dans les moteurs sont menées depuis 1981. Le concept actuellement développé chez Energomash prévoit le développement d'un moteur monochambre d'une poussée de 200 tonnes utilisant de l'oxygène liquide - carburant méthane liquéfié pour le premier étage d'un transporteur prometteur. classe de lumière. La technologie spatiale du futur proche promet d’être réutilisable. Et ici s’ouvre un autre avantage du méthane. Il est cryogénique, ce qui signifie qu'il suffit de chauffer le moteur à au moins une température de -160 Celsius (ou mieux encore, plus élevée) et le moteur lui-même se libérera des composants du carburant. Selon les experts, il est le plus approprié pour créer des lanceurs réutilisables. Voici ce qu'il pense du méthane chef designer OBNL "Energomash" Vladimir Chvanov :

L'impulsion spécifique d'un moteur GNL est élevée, mais cet avantage est compensé par le fait que le méthane a une densité plus faible, de sorte que l'avantage énergétique total est insignifiant. D’un point de vue design, le méthane est attractif. Pour libérer les cavités du moteur, il suffit de passer par un cycle d'évaporation, c'est-à-dire que le moteur est plus facilement débarrassé des résidus de produit. De ce fait, le carburant méthane est plus acceptable du point de vue de la création d'un moteur. réutilisable Et avion réutilisable.

Un autre argument en faveur de l’utilisation du méthane est la possibilité de l’extraire des astéroïdes, des planètes et de leurs satellites, fournissant ainsi du carburant pour les missions de retour. Il est beaucoup plus facile d’y extraire du méthane que du kérosène. Bien entendu, la possibilité d’emporter du carburant avec soi est hors de question. La perspective de telles missions à longue distance est très lointaine, mais certains travaux sont déjà en cours.

Un avenir qui n'est jamais venu

Alors pourquoi le méthane n’est-il jamais devenu un combustible pratiquement utilisé en Russie ? La réponse est assez simple. Depuis le début des années 80, pas un seul nouveau moteur de fusée n'a été créé en URSS, puis en Russie. Tous les « nouveaux produits » russes sont une modernisation et un changement de nom de l’héritage soviétique. Le seul complexe honnêtement créé - "Angara" - a été conçu dès le début comme un moyen de transport de kérosène. Le refaire coûtera un joli centime. En général, Roscosmos rejette constamment les projets sur le méthane car ils associent le « bien » d'au moins un de ces projets au « bien » d'une restructuration complète de l'industrie du kérosène et de l'heptyle au méthane, ce qui est considéré comme une entreprise longue et coûteuse.

Moteurs

Sur ce moment plusieurs entreprises annoncent l’utilisation imminente de méthane dans leurs fusées. Moteurs en cours de création :

• KVRD FRE-1 de Systèmes spatiaux Firefly ;
• Blue Engine 4 (BE-4) de Blue Origin ;
• S5.86 de KBKhM im. Isaïeva ;
• Rapace (Merlin 2 ?) de EspaceX ;
• Moteur jusqu'à présent sans nom de OBNL "Energomash" basé sur leur caméra fusée universelle ;
• RD0110MD, RD0162, créés en Bureau de conception d'automatisme chimique.

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Carburant de fusée (RT)

Une substance ou un ensemble de substances qui est une source d'énergie et un fluide de travail pour créer une force réactive dans un moteur-fusée (RE). Selon le type de source d'énergie, une distinction est faite entre les RT chimiques et nucléaires. La plus grande application pratique des RD des missiles balistiques intercontinentaux (ICBM) utilisés dans les forces de missiles stratégiques sont les lance-roquettes chimiques, qui sont à la fois une source d'énergie libérée en raison de réactions de combustion exothermiques et une source de fluide de travail, qui est le produit de combustion de carburant. Les RT chimiques, selon leur état d'agrégation, sont divisés en composition d'agrégats liquides (LRT), solides (SRT) et mixtes.

LRT - carburants pour fusées qui sont à l'état d'agrégat liquide dans des conditions de fonctionnement. Les carburants liquides sont divisés en carburants à un seul composant (unitaires) et à deux composants, également appelés carburants à alimentation séparée. Les substances chimiques ou leurs mélanges qui, dans certaines conditions, sont capables de réactions de décomposition chimique ou de combustion avec dégagement d'énergie thermique peuvent être considérés comme des combustibles liquides à un seul composant. De telles substances comprennent, par exemple, l'hydrazine N2H4, le peroxyde d'hydrogène H2O2, l'oxyde d'éthylène CH2CH2O, etc. Les moteurs-fusées à propergol liquide à un seul composant sont utilisés dans les moteurs-fusées à propergol liquide à faible poussée, comme carburant pour les systèmes de contrôle et d'orientation du propulseur de fusée, ainsi comme pour les systèmes générateurs de gaz. Les propulseurs liquides à deux composants sont constitués d’un comburant et d’un carburant. Des substances contenant principalement des atomes d'éléments oxydants sont utilisées comme agents oxydants. Ces substances comprennent le fluor liquide F2 et l'oxygène O2, l'acide nitrique concentré HNO3, le tétroxyde nitrique N2O4. Les carburants liquides inflammables les plus efficaces sont l'hydrogène liquide H2, le kérosène T-1 (fraction avec un point d'ébullition de 150...280°C), l'hydrazine N2H4, la diméthylhydrazine asymétrique H2NN(CH3)2 (UDMH). Les métaux Mg, Al et leurs hydrures, introduits dans la composition des carburants liquides sous forme de poudres dispersées avec formation de gels, peuvent également être utilisés comme carburants. Lorsqu'ils sont introduits dans la chambre de combustion du RD, les composants du propulseur liquide peuvent s'enflammer spontanément (par exemple, N2O4 + H2NN(CH3)2) ou ne pas s'enflammer spontanément (H2 liquide + O2 liquide). Dans ce dernier cas, utilisez systèmes spéciaux carburants d'allumage ou de démarrage spéciaux. Les fusées à propergol liquide à deux composants sont principalement utilisées dans les moteurs de propulsion des fusées et de leurs étages. Pour conférer un ensemble de propriétés requises aux composants du carburant liquide, des additifs spéciaux sont généralement introduits dans les composants du carburant, qui contribuent, par exemple, à augmenter la stabilité. proprietes physiques et chimiques composants pendant le stockage ou le fonctionnement. Le principal avantage des LRT, qui détermine la faisabilité de leur utilisation, est la possibilité d'obtenir haut niveau caractéristiques énergétiques.

Par exemple, pour un carburant à base d'O2 et de H2 liquides à p/pa = 7/0,1 MPa, une impulsion spécifique allant jusqu'à 3 835 m/s est réalisée, tandis que pour les combustibles solides les plus énergétiques, sa valeur ne dépasse pas 3 000 m. /s dans des conditions comparables.

Les composants LRT sont divisés en composants à haut point d’ébullition et à faible point d’ébullition. Un composant à point d’ébullition élevé est un composant du carburant liquide dont le point d’ébullition est supérieur à 298 K dans des conditions standard. Les composants à point d'ébullition élevé dans la plage de température de fonctionnement sont des liquides. Les composants à point d'ébullition élevé comprennent les oxydants d'acide nitrique, le tétroxyde d'azote et ligne entière carburants largement utilisés - kérosène T-1, diméthylhydrazine asymétrique, etc.

Un composant à bas point d’ébullition est un composant du carburant liquide dont le point d’ébullition est inférieur à 298 K dans des conditions standard. Dans la plage de températures de fonctionnement de la technologie des fusées, les composants à faible point d’ébullition sont généralement à l’état gazeux. Contenir des composants à faible point d’ébullition état liquide un spécial est utilisé équipement technologique. Parmi les composants à bas point d'ébullition, on distingue les composants dits cryogéniques, ayant un point d'ébullition inférieur à 120K. Les composants cryogéniques comprennent gaz liquéfiés: oxygène, hydrogène, fluor, etc. Pour réduire les pertes par évaporation et augmenter la densité, il est possible d'utiliser un composant cryogénique à l'état de boue, sous la forme d'un mélange de phases solides et liquides de ce composant.

TRT - systèmes explosifs homogènes ou hétérogènes capables de s'auto-combustion dans une large plage de pressions (0,1...100 MPa) avec dégagement d'une quantité importante de chaleur et de produits de combustion gazeux. Par composition chimique et la méthode de production sont divisées en balistique et mixte. La base structurelle et énergétique des balistites est constituée de nitrates de cellulose - des colloxylines avec une teneur en azote d'environ 12%, plastifiées avec des solvants actifs peu volatils (nitroglycérine, dinitrate de diéthylène glycol) ou d'autres nitroéthers liquides. Les balistites peuvent contenir des explosifs puissants (HMX) - octogène ou hexogène, et comprennent également des stabilisants de résistance chimique, des stabilisants de combustion, des modificateurs de combustion, des additifs technologiques et énergétiques (poudres d'Al, Mg ou leurs alliages). Les balistites sont des solutions solides situées dans la plage de température de fonctionnement dans un état physique vitreux.

Les TRT mixtes sont des mélanges hétérogènes d'un comburant (principalement du perchlorate d'ammonium NH4ClO4, du perchlorate de potassium KClO4 ou du nitrate d'ammonium NH4NO3) et d'un liant combustible, qui est un polymère plastifié (par exemple, caoutchouc butyle, polybutadiène, polyuréthane) avec les ingrédients du durcissement. système, additifs technologiques et spéciaux. Pour améliorer leurs caractéristiques énergétiques, les TRT mixtes peuvent contenir des explosifs puissants (RDX ou HMX) en quantités allant jusqu'à 50 % et jusqu'à 20 % de combustibles métalliques (Al, Mg ou leurs hydrures). Régulation des caractéristiques balistiques (vitesse de combustion et sa dépendance à divers facteurs) Le TRT est généralement effectué en modifiant la dispersion des composants en poudre ou en introduisant des modificateurs de combustion dans la composition du carburant. Les composants des TRT mixtes remplissent généralement plusieurs fonctions : les agents oxydants sont des charges de la matrice polymère et fournissent niveau requis caractéristiques balistiques et de masse énergétique ; les combustibles, qui sont dans la plupart des cas des polymères plastifiés, assurent la solidité de la charge propulsive solide et le niveau requis de sa Charactéristiques mécaniques; le combustible métallique est conçu pour augmenter la densité du combustible et augmenter ses capacités énergétiques.

Une quantité de combustible solide déterminée par sa masse, qui constitue la principale source d'énergie et de fluide de travail, ayant une forme, une taille et une surface de combustion initiale données, est appelée charge. combustible solide(TTT). En ce qui concerne les moteurs à poudre, les moteurs à poudre sont compris comme la partie du moteur-fusée à poudre qui assure la loi requise de formation de gaz du fluide de travail. Selon la méthode d'installation dans le moteur-fusée à propergol solide, les charges sont divisées en insérées, fermement fixées, coulées dans le corps et coulées dans le corps, fixées avec des manchettes.

Dans la plage de températures de fonctionnement, les TRT mixtes sont dans un état hautement élastique. Les TRT sont plus faciles à exploiter que les LRT, mais ont des caractéristiques énergétiques inférieures.

Les carburants de composition de granulats mixtes (hybrides) sont des RT à deux composants, dans lesquels les composants, étant de différentes états d'agrégation, peut être liquide, solide ou gazeux. En raison de la complexité du tracé des voies de circulation, les RT hybrides sont utilisés dans une mesure limitée.

Les ICBM RD des Forces de missiles stratégiques utilisent à la fois des fluides combustibles liquides auto-inflammables à haut point d'ébullition (principalement N2O4+H2NN(CH3)2) et des moteurs de fusée à carburant mixte. Les LRT sont utilisés dans les voies de circulation des missiles ampulisés basés sur des silos, et les TRT sont utilisés dans les voies de circulation des missiles basés sur des silos et des missiles mobiles.

Tableau 1. Principales caractéristiques des propergols liquides bi-composants à p k / p a = 7/0,1 MPa

Tableau 2. Composition principale et principales caractéristiques du TRT balistique

Carburant liquide pour moteur à réaction

Les propriétés et caractéristiques les plus importantes d'un moteur à réaction liquide, ainsi que sa conception elle-même, dépendent principalement du carburant utilisé dans le moteur.

La principale exigence en matière de carburant liquide pour moteur de fusée est un pouvoir calorifique élevé, c'est-à-dire un grand nombre de chaleur dégagée lors de la combustion 1 kg carburant. Plus le pouvoir calorifique est élevé, plus, toutes choses égales par ailleurs, plus la vitesse d'échappement et la poussée du moteur sont grandes. Il est plus correct de comparer différents combustibles thermiques non pas par leur contenu calorique, mais directement par la vitesse d'échappement qu'ils fournissent dans des conditions égales, ou, ce qui revient au même, par la poussée spécifique.

En plus de cette propriété principale des carburants pour moteurs-fusées liquides, d'autres exigences leur sont généralement imposées. Par exemple, grande importance Il a densité spécifique carburant, puisque l'approvisionnement en carburant d'un avion ou d'une fusée n'est généralement pas limité par son poids, mais par le volume des réservoirs de carburant. Par conséquent, plus le carburant est dense, c’est-à-dire plus sa densité est élevée, plus le poids du carburant entrera dans les mêmes réservoirs de carburant et, par conséquent, plus la durée du vol sera longue. Il est également important que le carburant ne provoque pas de corrosion, c'est-à-dire la corrosion des pièces du moteur, qu'il soit simple et sûr à stocker et à transporter, et qu'il ne soit pas limité en termes de sources de matières premières.

Le plus souvent, à l'heure actuelle, les carburants dits à deux composants, c'est-à-dire les carburants à alimentation séparée, sont utilisés dans les moteurs-fusées à ergol liquide. Ces carburants sont constitués de deux liquides stockés dans des réservoirs séparés ; l'un de ces liquides, généralement appelé inflammable, est le plus souvent une substance appartenant à la classe des hydrocarbures, c'est-à-dire qu'il est constitué d'atomes de carbone et d'hydrogène, et contient parfois des atomes d'autres éléments chimiques- l'oxygène, l'azote et autres. Ce composant est inflammable ( composant) le carburant est appelé parce que lorsqu'il brûle, c'est-à-dire lorsqu'il se combine avec l'oxygène, une quantité importante de chaleur est libérée.

Un autre composant du carburant, appelé comburant, contient l'oxygène nécessaire à la combustion, c'est-à-dire à l'oxydation du carburant, c'est pourquoi ce composant est appelé comburant. L'agent oxydant peut être de l'oxygène pur à l'état liquide, ainsi que de l'ozone ou tout autre support d'oxygène, c'est-à-dire une substance contenant de l'oxygène sous une forme chimiquement liée : par exemple, le peroxyde d'hydrogène, l'acide nitrique et d'autres composés oxygénés. Comme on le sait, dans les moteurs aérobies, comme dans les moteurs conventionnels combustion interne, l'agent oxydant est l'oxygène atmosphérique.

Dans le cas d'un carburant à deux composants, les deux liquides sont acheminés par des canalisations séparées jusqu'à la chambre de combustion, où se produit le processus de combustion, c'est-à-dire l'oxydation du carburant avec de l'oxygène comme agent oxydant. Dans ce cas, une grande quantité de chaleur est libérée, à la suite de laquelle les produits de combustion gazeux acquièrent une température élevée.

Outre les carburants à deux composants, il existe également des carburants dits à un seul composant, ou unitaires, c'est-à-dire des carburants constitués d'un seul liquide. Un carburant à un seul composant peut être soit un mélange de deux substances qui réagissent uniquement dans certaines conditions créées dans la chambre, soit une substance chimique qui, dans certaines conditions, généralement en présence d'un catalyseur approprié, se décompose et libère de la chaleur. Un tel carburant monocomposant est, par exemple, du peroxyde d’hydrogène hautement concentré (fort).

Le peroxyde d’hydrogène n’a qu’une utilisation limitée en tant que carburant monocomposant. Cela s'explique par le fait que lors de la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène avec formation de vapeur d'eau et d'oxygène gazeux, seule une quantité relativement faible de chaleur est libérée. En conséquence, la vitesse d'écoulement s'avère relativement faible, elle ne dépasse pratiquement pas 1200 m/sec. La température de la réaction de décomposition étant faible (environ 500 °C), une telle réaction est généralement appelée « froide », contrairement aux réactions de combustion, au moins avec le même peroxyde d'hydrogène comme agent oxydant, lorsque la température est de plusieurs fois plus élevé (réactions « chaudes »). Nous ferons ensuite connaissance avec des cas d'utilisation de la réaction « à froid » de décomposition du peroxyde d'hydrogène.

Presque tous les moteurs à réaction à propergol liquide existants fonctionnent avec du carburant à deux composants. Les carburants monocomposants ne sont pas utilisés, car avec un pouvoir calorifique important supérieur à 800 calories/kg, ils sont explosifs. La composition du combustible, c'est-à-dire le choix d'un couple combustible-comburant spécifique, peut être très différente, même si à l'heure actuelle la préférence est donnée à plusieurs combinaisons spécifiques qui ont reçu le plus de succès. large application. Dans le même temps, une recherche énergique est en cours pour trouver les meilleurs carburants pour les moteurs-fusées à propergol liquide, et à cet égard, il existe réellement d'énormes opportunités.

Les carburants à deux composants actuellement utilisés sont généralement divisés en carburants à réaction automatique, ou à auto-inflammation, et en carburants à réaction non spontanée, ou à allumage forcé. Le carburant auto-inflammable, comme son nom l'indique, est constitué de composants "carburant - comburant", qui, lorsqu'ils sont mélangés dans la chambre de combustion du moteur, s'enflamment spontanément. La réaction de combustion commence immédiatement après le contact des deux composants et se poursuit jusqu'à ce que l'un d'eux soit complètement consommé. Le carburant non auto-inflammable nécessite appareils spéciaux enflammer le mélange, c'est-à-dire déclencher la réaction de combustion. Ces dispositifs d'allumage - injection de certains liquides auto-inflammables, divers fusibles pyrotechniques, pour moteurs de relativement faible puissance - allumage électrique et autres - ne sont cependant nécessaires qu'au démarrage du moteur, car de nouvelles portions de carburant entrant dans la chambre de combustion sont alors enflammé par une source de combustion déjà constante existant dans la chambre, ou, comme on dit, une torche de flamme.

Actuellement, on utilise à la fois des carburants auto-inflammables et des carburants non auto-inflammables et il est difficile de donner la préférence à l'un ou l'autre de ces deux types, car les deux types de carburant présentent de sérieux inconvénients.

Les carburants non auto-inflammables présentent un grand danger en fonctionnement, car en raison de problèmes d'allumage lors du démarrage du moteur ou d'éventuelles interruptions de combustion pendant son fonctionnement, ils s'accumulent dans la chambre de combustion même en une fraction de seconde. grandes quantités carburant. Ce carburant, qui est un mélange hautement explosif, s’enflamme alors, entraînant le plus souvent une explosion et une catastrophe.

D'autre part, les carburants auto-inflammables connus sont généralement moins caloriques que les carburants non auto-inflammables. De plus, ils doivent être utilisés en conjonction avec des additifs qui assurent un démarrage énergique et une progression ultérieure de la réaction de combustion. Ces substances supplémentaires, appelées substances initiatrices et catalyseurs, ajoutées soit au comburant, soit au combustible, compliquent le fonctionnement du combustible, car il devient inhomogène (il faut tenir compte de la stratification et d'autres propriétés des liquides inhomogènes). Peut-être, le plus gros inconvénient Ces carburants présentent un risque d'incendie lors de leur fonctionnement. La moindre fuite de composants de carburant sur un avion ou une fusée peut provoquer un incendie, car les composants s'enflamment lorsqu'ils sont mélangés.

Nous ne citerons que les carburants les plus courants. L'oxygène liquide et l'acide nitrique sont actuellement le plus souvent utilisés comme agents oxydants ; Le peroxyde d'hydrogène a également été utilisé. Chacun de ces agents oxydants présente ses propres avantages et inconvénients. L'oxygène liquide présente l'avantage d'être un comburant à 100 %, c'est-à-dire qu'il ne contient pas de substance de ballast qui ne participe pas à la combustion (ce qui est le cas des deux autres comburants), de sorte que la combustion du même quantité d'oxygène liquide inflammable requise en poids inférieure à celle des autres agents oxydants. L'un des inconvénients de l'oxygène est qu'à des températures ordinaires, comme on le sait, il est à l'état gazeux, de sorte que pour le liquéfier, il est nécessaire de le refroidir à une température de moins 183 ° C et de le stocker dans un endroit spécial. des récipients, comme les Dewars, comme ceux utilisés dans les thermos. Même dans de tels récipients, l'oxygène s'évapore rapidement, jusqu'à 5 % par jour. Le peroxyde d'hydrogène, utilisé comme agent oxydant, avait une concentration très élevée, jusqu'à 90 % ; La production de peroxyde d'une telle concentration est difficile et n'a été maîtrisée que dans le cadre de son utilisation comme comburant pour les moteurs à propergol liquide. Le peroxyde concentré est très instable, c'est-à-dire qu'il se décompose pendant le stockage, ce qui devient donc un problème sérieux - divers additifs stabilisants ont été utilisés à cet effet. L'acide nitrique est peu pratique car, dans les solutions aqueuses, il provoque la corrosion de nombreux métaux (il est généralement stocké dans des réservoirs en aluminium).

Actuellement, les carburants les plus couramment utilisés sont les produits pétroliers - le kérosène et l'essence, ainsi que l'alcool. Théoriquement, le carburant idéal est l'hydrogène liquide, en particulier avec l'oxygène liquide comme comburant, mais il n'est pas utilisé car ce carburant est très dangereux et difficile à stocker, et aussi parce que l'hydrogène liquide a une très faible densité (elle est près de 15 fois plus léger que l'eau), ce qui nécessite de très grands réservoirs de carburant.

Actuellement, le carburant le plus couramment utilisé pour les moteurs de fusée liquides est soit le kérosène, soit l'essence avec de l'acide nitrique, soit l'alcool avec de l'oxygène liquide. La vitesse d'échappement fournie par ces carburants dans les moteurs modernes varie de 2 000 à 2 500 m/sec, et les carburants contenant de l'acide nitrique donnent des valeurs se rapprochant de la plus basse des limites spécifiées.

La combustion de l'hydrogène liquide dans l'oxygène liquide donnerait théoriquement valeur la plus élevée vitesse d'échappement égale à 3500 m/sec. Cependant, la valeur réelle de la vitesse d'échappement lors d'une telle combustion est beaucoup plus faible en raison de diverses pertes, notamment dues à ce que l'on appelle la dissociation thermique, c'est-à-dire la décomposition des produits de combustion, qui se produit à des températures élevées dans la chambre de combustion et est associés à la consommation de chaleur.

En raison de la teneur plus élevée en calories ( Valeur calorifique) de carburants liquides par rapport à la poudre à canon, le débit de gaz dans les moteurs à propergol liquide est supérieur à celui des moteurs à poudre, à savoir 2 000-2 500 m/sec au lieu de 1 500 à 2 000 m/sec. À titre de comparaison, nous soulignons que lorsque l'essence brûle dans l'air dans les moteurs modernes à respiration aérienne, le taux d'épuisement des produits de combustion ne dépasse pas 700 à 800 m/sec.

Il convient de noter que les carburants actuellement utilisés pour les moteurs de fusée liquides présentent de sérieux inconvénients, principalement un contenu calorique insuffisant, et ne peuvent donc pas être considérés comme satisfaisants. La sélection de nouveaux carburants améliorés est l’une des tâches les plus importantes dans l’amélioration des moteurs à propergol liquide. Cependant, une tâche plus urgente consiste à développer des modèles de moteurs-fusées à propergol liquide qui permettraient d’utiliser pleinement à la fois les meilleurs carburants existants et les nouveaux carburants plus avancés. L'exigence la plus importante, qui est présenté au moteur, c'est un fonctionnement fiable avec très hautes températures, se développant lors de la combustion de carburants riches en calories.