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1 / 10 Un moteur-fusée coupé dans l’axe La moitié tournée vers vous est retirée, et les faces rouges montrent la coupe. Le moteur est couché sur le flanc, la flamme pointe donc vers la droite. Les points bleus sont l’oxygène liquide, les points ambre le kérosène, et le gaz chaud change de couleur avec la température. L’affichage donne la poussée au niveau de la mer.
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01 Un moteur-fusée coupé dans l’axe La moitié tournée vers vous est retirée, et les faces rouges montrent la coupe. Le moteur est couché sur le flanc, la flamme pointe donc vers la droite. Les points bleus sont l’oxygène liquide, les points ambre le kérosène, et le gaz chaud change de couleur avec la température. L’affichage donne la poussée au niveau de la mer.
02 Deux réservoirs, deux liquides Une fusée emporte son propre oxygène, il lui faut donc deux réservoirs. L’oxygène liquide bout à −183 °C. Les réservoirs sont ici dessinés courts. Sur Nuri, ils font 3,5 m de large, avec des parois de seulement 2,5 à 3 mm à l’endroit le plus mince.
03 Des pompes entraînées par un petit brûleur La pression du réservoir seule est bien trop faible pour faire entrer les ergols dans une chambre à 60 bar. C’est le rôle de la turbopompe. Sa turbine tourne grâce au gaz du générateur de gaz, qui brûle environ 3 % des ergols puis les rejette par le conduit d’échappement.
04 Mélange et combustion L’injecteur pulvérise l’oxygène et le kérosène dans la chambre. Ils brûlent à 60 bar et environ 3400 K, et pourtant le gaz avance à peine, à Mach 0,2. Les couleurs montrent maintenant la température : le blanc est le plus chaud.
05 Le col, où le gaz atteint Mach 1 Les couleurs montrent maintenant le nombre de Mach. Le bleu est plus lent que le son, le blanc est exactement à Mach 1, l’orange plus rapide. La bande blanche se trouve au point le plus étroit. Au-delà, un passage qui s’élargit rend le gaz supersonique plus rapide, et non plus lent.
06 La cloche change la chaleur en vitesse Le long de la cloche, le gaz se refroidit d’environ 3400 K à 1830 K et sa pression tombe à 0,66 bar, tandis qu’il accélère jusqu’à 2813 m/s. Essayez le curseur du rapport de section : une cloche plus longue fait sortir le gaz plus vite et à plus basse pression.
07 Le carburant refroidit d’abord la paroi Aucun métal ne résiste à 3400 K. Le kérosène sortant de la pompe va jusqu’à un anneau à la sortie de la tuyère, remonte par 72 canaux dans la paroi en cuivre et n’atteint l’injecteur qu’ensuite. Les canaux coupés apparaissent en ambre.
08 Le même moteur dans l’espace L’altitude est maintenant de 100 km. Plus rien ne repousse la sortie, la poussée passe donc de 671 kN à 762 kN et l’impulsion spécifique de 268 s à 305 s. Le panache, que l’air maintenait étroit au niveau de la mer, s’étale maintenant largement.
09 D’autres façons d’entraîner les pompes Le cycle est maintenant à combustion étagée. Le petit brûleur est devenu une préchambre, et son gaz ne part plus dehors : le conduit le descend vers l’injecteur pour qu’il brûle une seconde fois. Rien n’est perdu, les pompes peuvent donc porter la chambre à 150 bar dans le modèle. Essayez les quatre cycles avec le curseur « Cycle du moteur » ou touchez les barres dans l’onglet Réglages.
10 Diriger en inclinant la tuyère La tuyère est inclinée de 5 degrés sur son cardan. L’essentiel de la poussée pousse toujours vers l’avant, mais environ 9 % pousse maintenant de côté, ce qui fait tourner la fusée. L’affichage sous « Plus » montre cette force latérale.
Réservoir d’oxygène liquide Il contient l’oxydant à −183 °C. Le moteur du modèle en avale 161 litres par seconde, soit environ 2,6 kg pour chaque kilogramme de kérosène. Réservoir de carburant Du kérosène dans le modèle. Passez à l’hydrogène liquide et ce réservoir devient 6 fois plus grand pour la même masse d’ergols. Turbopompe Un même arbre porte la pompe à oxygène, la pompe à carburant et une petite turbine. Elle porte la pression de 255 kg d’ergols par seconde bien au-delà des 60 bar de la chambre. Générateur de gaz Un petit brûleur qui prélève environ 3 % des ergols, les brûle avec un excès de carburant pour que le gaz reste assez froid pour les aubes de la turbine, et entraîne la turbopompe. Échappement de la turbine Après la turbine, le gaz est rejeté dehors par ce conduit. Il donne encore 7 kN de poussée, mais bien moins par kilogramme que la tuyère principale. Injecteur Une plaque garnie de couronnes de petits éléments qui pulvérisent l’oxygène et le carburant dans la chambre pour qu’ils se mélangent et brûlent en quelques centimètres. Chambre de combustion Du gaz à 60 bar et environ 3400 K dans le modèle. Il y avance lentement, vers Mach 0,2. Col de la tuyère Le point le plus étroit. Le gaz y atteint la vitesse du son, et la section du col fixe la quantité de gaz que la chambre peut expulser. Tuyère en cloche Sa section est multipliée par 12 dans le réglage par défaut du modèle. Le gaz accélère jusqu’à Mach 3,3 et 2813 m/s en se refroidissant et en perdant de la pression. Canaux de refroidissement régénératif 72 canaux dans la paroi en cuivre. Le kérosène sortant de la pompe y circule vers l’injecteur et emporte la chaleur de la paroi avant d’être brûlé. Vannes principales Une vanne après chaque pompe. Les ouvrir et les fermer démarre et arrête le moteur ; sur un moteur à poussée réglable, elles règlent aussi le débit. Cardan et vérin Une rotule au-dessus de l’injecteur permet à la chambre et à la tuyère de s’incliner de quelques degrés. Un vérin pousse la tuyère, et la part latérale de la poussée oriente la fusée. Conduit de gaz chaud Dans un moteur à combustion étagée, le gaz de la turbine contient encore l’essentiel des ergols ; ce conduit l’amène à l’injecteur pour qu’il brûle dans la chambre principale. Dans un cycle à expandeur, il conduit le carburant réchauffé de la double paroi vers la turbine, puis le ramène. Moteur électrique et batterie Le cycle à pompe électrique remplace la turbine par un moteur alimenté par des batteries. C’est ainsi que fonctionne le moteur Rutherford de Rocket Lab sur Electron.
