👏🏿 🔠 🕵️ 32 bâtons de bouleau ou systèmes d'allumage de moteur-fusée 🕴🏿 👩🏿‍🔧 👃🏻

Aujourd'hui, au XXIe siècle, il y a des fusées spatiales pour le lancement desquelles des pièces en bois sont utilisées. Trente-deux poteaux de bouleau sont un élément important du système de démarrage du moteur. Et si vous avez probablement deviné le pays de fabrication de ces missiles (oui, c'est la Russie, et les missiles sont la famille Soyouz), alors je vous aurais prévenu d'une attitude méprisante envers une telle solution d'ingénierie - ce serait une grave erreur. Pourquoi?

De quoi parle-t-on

Le processus de démarrage d'un moteur-fusée liquide est beaucoup plus compliqué que le démarrage, par exemple, d'un moteur à combustion interne pour automobile. Lorsque la pression, le rapport des composants et la consommation de carburant changent dans la chambre de combustion, des processus transitoires surviennent qui nécessitent une attitude respectueuse. Un allumage incorrect peut provoquer un «démarrage difficile» et même faire exploser le moteur.

L'auteur de la vidéo écrit qu'il n'a pas trouvé la chambre de combustion et la buse qui se sont détachées plus tard:

Et ici, la flamme de l'appareil incendiaire a été coupée et le moteur a reçu un coup sérieux lorsque la flamme a «rattrapé» le flux de composants:

A la recherche d'un système d'allumage fiable, efficace et bon marché, de nombreuses solutions d'ingénierie ont été inventées. Nous en parlerons aujourd'hui.

Rocket Grove

Il s'agit d'un dispositif de pyro-allumage (ROM) des moteurs RD-107/108, qui sont montés sur les lanceurs de la famille Soyouz. Deux blocs pyrotechniques avec un capteur (contact à ressort) entre eux sont installés sur un support en bois en forme de T. À la commande «d'allumage», les contrôleurs sont allumés par des fusibles électriques, la flamme brûle le fil du capteur et son ressort ouvre le contact. Un message arrive dans le système électrique de la fusée que les contrôleurs brûlent bien dans cette chambre de combustion, vous pouvez ouvrir les vannes de carburant et d'oxydant et continuer à démarrer le moteur.

Il y a des capots de protection sur les deux caméras (rouge vif), des ROMs sont déjà installés

en bas. Malgré l'apparence très dépassée, un tel système d'allumage présente les avantages suivants:

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Vitesse de remplacement . Il a fallu moins d'une journée à l'équipe de démarrage pour remplacer les ROM et lancer avec succès Resource-P n ° 3 le 13 mars. Certains autres systèmes d'allumage nécessiteraient que la fusée soit retirée du lancement et que le lancement soit retardé de plusieurs jours.

En même temps, bien sûr, le système a ses limites et ses inconvénients:

Jetabilité . De toute évidence, cette méthode d'allumage ne convient pas si vous devez démarrer le moteur plusieurs fois.
Il nécessite un travail manuel et dépend de sa qualité . Pour préparer le démarrage, la ROM doit être installée manuellement et il est possible, par exemple, d'endommager accidentellement les fils du système d'allumage.

En général, l'histoire de ces ROM démontre clairement le dicton «le meilleur ennemi du bien». Pour les moteurs RD-107/108, d'autres systèmes d'allumage ont été proposés à plusieurs reprises, mais toutes les propositions ont été décomposées sur un simple calcul de coût. Ainsi, malgré l'aspect apparemment archaïque, ce système ne disparaîtra qu'avec la fin de l'opération des missiles de la famille Soyouz, et ce ne sera pas très bientôt.

Un schéma d'allumage similaire, sauf sans bois, est maintenant utilisé sur la fusée lourde européenne Ariane 5. Voici une photo des injecteurs de la chambre de combustion du moteur Vulcain 2, qui est situé sur l'étage central. Au centre il y a un trou pour le damier:

Mais le montage des contrôleurs dans l'atelier du constructeur:

Schéma d'installation des contrôleurs dans le moteur:

La joie des théoriciens du complot

Les adeptes de la «conspiration lunaire» aiment beaucoup raconter le lancement d'Apollo 6 le 4 avril 1968. En effet, pendant le fonctionnement du deuxième étage, des problèmes se sont posés dans un moteur, à cause desquels deux des cinq moteurs se sont arrêtés, et le deuxième étage est à peine entré dans une orbite basse. Les thérapeutes du complot de cet événement concluent que le Saturne 5 s'est avéré être une fusée inutilisable et ne pouvait envoyer personne sur la lune. Mais que s'est-il vraiment passé là-bas?

Schéma de la chambre de combustion et du moteur d'allumage J-2

Dans le moteur J-2, qui se trouvait aux deuxième et troisième étages du lanceur Saturn-V, le contact était constamment maintenu pendant son fonctionnement. Le soi-disant allumeur à torche pilote était une petite chambre de combustion distincte dans laquelle l'hydrogène et l'oxygène étaient fournis, allumés en permanence par une décharge électrique de la bougie (environ la même que dans une voiture). La flamme de l'allumeur est sortie au centre de la chambre de combustion et a assuré la continuité de la combustion.

La chambre de combustion du moteur navette SSME, selon le même principe, le trou pilote est représenté par la flèche

A. Dans le cas d'Apollo 6, des problèmes se sont posés à l'approche du pilote. Le mince tube métallique à travers lequel l'hydrogène liquide était fourni avait des éléments flexibles avec ondulation:

L'hydrogène liquide est si froid qu'il liquéfie l'air atmosphérique. Lors d'essais au sol, une couche d'air liquide s'est formée dans les ondulations de l'ondulation, qui a servi d'amortisseur. Et au plus fort du lancement du deuxième étage d'air, il y avait déjà un peu d'air, la couche amortissante n'était pas formée, l'ondulation a commencé à vibrer et à éclater.

L'alimentation en hydrogène s'est arrêtée, l'allumeur s'est éteint et une combustion instable a commencé dans le moteur. Le système de contrôle des missiles l'a remarqué et a donné l'ordre d'arrêter le moteur. Mais un deuxième problème est apparu - les fils des moteurs ont été mélangés et le système de commande a coupé un autre moteur sain. Et le premier moteur s'est éteint tout seul.

Malgré la gravité des problèmes, il était facile de les résoudre. Les sections ondulées ont été retirées dans les tubes d'alimentation en hydrogène et en oxygène:

Et les fils du système de contrôle ont été raccourcis de sorte qu'il était physiquement impossible de les mélanger. Le moteur modifié a été testé avec succès en vol Apollo 7. Et seulement alors, le vol d'Apollo 8 a eu lieu avec une accélération vers la lune. Les thérapeutes du complot qui écrivent que le vol vers la lune s'est produit immédiatement après l'accident d'Apollo 6 se trompent ici. Hélas, ils manquent souvent même de connaissances de base.

Et le système d'allumage électrique avec une préchambre est utilisé avec succès sur les moteurs oxygène-hydrogène. Si nécessaire, il peut démarrer le moteur plusieurs fois. Pour les navettes, cela n'était pas nécessaire, mais les blocs d'overclocking doivent parfois effectuer plusieurs démarrages. Voici une photo du test pilote de l'unité de surpression européenne Vinci en cours de développement:

Quant aux étincelles familières à beaucoup lors du lancement de la navette spatiale, il ne s'agit pas d'un système d'allumage moteur. Sur les navettes il y avait des torches de pré-allumage (la photo de la chambre de combustion est au dessus si vous n'avez pas remarqué la signature). À proprement parler, le démarrage du moteur à partir d'étincelles sous la buse est une chance pratiquement certaine de provoquer un démarrage difficile lorsque la flamme monte jusqu'à la chambre de combustion. Les belles étincelles sont un système de postcombustion garanti de l'hydrogène des moteurs afin qu'il ne s'accumule nulle part et crée une concentration explosive.

En savoir plus sur l'électricité

La commodité de l'allumage électrique en faisait pratiquement la seule option pour démarrer des moteurs à combustible solide. Voici, par exemple, les vérificateurs pour allumer les accélérateurs à combustible solide de la navette spatiale:

Curieusement, ils ne sont pas situés en bas de l'accélérateur, comme cela peut sembler logique, mais en haut.

Option paradoxale

Parfois, un système d'allumage séparé n'est pas du tout nécessaire. La diméthylhydrazine asymétrique et le tétraoxyde d'azote s'enflamment simplement lorsqu'ils sont en contact les uns avec les autres, éliminant ainsi la nécessité pour les ingénieurs de concevoir des systèmes spéciaux. De plus, l'UDMH et l'AT sont stockés sous forme liquide à température ambiante, ce qui en fait un excellent choix pour les engins spatiaux habités, les satellites de manœuvre et les stations interplanétaires. L'absence d'un système d'allumage pour les moteurs de manœuvre, qui sont utilisés en grande quantité et de petite taille, est particulièrement pratique.

Classiques du genre - moteurs d'orientation sur "l'Union" et le module lunaire

La chimie aidera

La commodité des composés chimiques auto-inflammables a conduit au fait qu'ils sont utilisés comme carburant de démarrage pour démarrer des paires de combustibles non combustibles. Dans le cas le plus simple, des «ampoules» (tuyaux avec membranes) avec des composants auto-inflammables sont placées dans les pipelines. Lorsque le moteur démarre, ils sont jetés dans la chambre de combustion, mélangés, allumés et créent une flamme à partir de laquelle le carburant principal s'enflamme:

Si vous avez besoin de plusieurs démarrages, vous pouvez faire un réservoir séparé avec du carburant de démarrage, dont le stock est suffisant pour plusieurs démarrages. De tels systèmes sont utilisés assez souvent sur les moteurs à oxygène-kérosène, ils se trouvaient sur le F-1 (la première étape de Saturne-V), ils sont utilisés dans la famille RD-170/180/190 et les Mask's Merlins. Le principal inconvénient de l'inflammation chimique est que si des ampoules jetables sont utilisées, les membranes éclatent au lancement et la fusée ne s'envole pas, elle doit être retirée dès le départ, emmenée au complexe d'assemblage et d'essai et remplacée par de nouvelles. Par exemple, en 2013, la relance du Falcon 9 avec le satellite SES-8 n'a eu lieu que six jours plus tard.

Piu piu

Ces dernières années, des travaux sont en cours sur les systèmes d'allumage laser. Voici, par exemple, des modules laser domestiques qui ont réussi les tests sur le RD-107/108:

Photos des tests: à

l'avenir, de tels systèmes peuvent remplacer l'allumage électrique chimique et préchambre, dans le cas où un démarrage multiple du moteur est nécessaire, et les systèmes existants sont chers et coût comparable aux modules laser.

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