Revêtement interne tuyère fusées

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Message le Dim 31 Mai 2020 - 22:38


Bonsoir,

Je recherche des informations concernant les matériaux revêtant l'intérieur des tuyères du lanceur Soyouz 2.1a plus particulièrement du 3ième étage (qui devraient être les mêmes que ceux des tuyères du premier et second étage).

Merci d'avance

Perrin

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Message le Lun 1 Juin 2020 - 11:23


@Perrin a écrit:Bonsoir,

Je recherche des informations concernant les matériaux revêtant l'intérieur des tuyères du lanceur Soyouz 2.1a plus particulièrement du 3ième étage (qui devraient être les mêmes que ceux des tuyères du premier et second étage).

Merci d'avance

Le moteur du 3ème étage est le RD-0110. Sur wiki (https://en.wikipedia.org/wiki/RD-0110), on trouve ça :

"Le RD-0110 utilise du carburant comme liquide de refroidissement pour le système de refroidissement Regen. Comme la plupart des autres conceptions soviétiques, il utilise une construction en métal ondulé pour les vestes de refroidissement. La chambre de poussée et les sections de tuyères supérieures ont le métal ondulé pris en sandwich entre une couche métallique intérieure et extérieure. La partie inférieure de la tuyère n'a pas de doublure externe, exposant la gaine ondulée pour gagner du poids. Toutes ces sections utilisent de l'acier pour la construction. Compte tenu des températures extrêmes au niveau de la gorge, cette pièce est en alliage de cuivre avec des canaux fraisés et un revêtement extérieur. Un système de refroidissement de film séparé est mis en œuvre à travers un collecteur différent et est injecté à travers une fente circulaire en amont de la gorge. "

cosmochris

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Message le Lun 1 Juin 2020 - 11:40


@cosmochris a écrit:
@Perrin a écrit:Bonsoir,

Je recherche des informations concernant les matériaux revêtant l'intérieur des tuyères du lanceur Soyouz 2.1a plus particulièrement du 3ième étage (qui devraient être les mêmes que ceux des tuyères du premier et second étage).

Merci d'avance

Le moteur du 3ème étage est le RD-0110. Sur wiki (https://en.wikipedia.org/wiki/RD-0110), on trouve ça :

"Le RD-0110 utilise du carburant comme liquide de refroidissement pour le système de refroidissement Regen. Comme la plupart des autres conceptions soviétiques, il utilise une construction en métal ondulé pour les vestes de refroidissement. La chambre de poussée et les sections de tuyères supérieures ont le métal ondulé pris en sandwich entre une couche métallique intérieure et extérieure. La partie inférieure de la tuyère n'a pas de doublure externe, exposant la gaine ondulée pour gagner du poids. Toutes ces sections utilisent de l'acier pour la construction. Compte tenu des températures extrêmes au niveau de la gorge, cette pièce est en alliage de cuivre avec des canaux fraisés et un revêtement extérieur. Un système de refroidissement de film séparé est mis en œuvre à travers un collecteur différent et est injecté à travers une fente circulaire en amont de la gorge. "

Pour le RD-107 : Materials for Liquid Propulsion Systems, John A. Halchak, James L. Cannon, Corey Brown

 https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160008869.pdf

Voir Fig 12.21 et 12.22 ainsi que le texte correspondant. L'alliage de cuivre est au chrome (Cu-Cr 3%).

cosmochris

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Message le Lun 1 Juin 2020 - 18:01


@Perrin a écrit:Bonsoir,

Je recherche des informations concernant les matériaux revêtant l'intérieur des tuyères du lanceur Soyouz 2.1a plus particulièrement du 3ième étage (qui devraient être les mêmes que ceux des tuyères du premier et second étage).

Merci d'avance
Question pointue pour un 1er message (ce que je viens de réaliser) ... une petite présentation ? Bienvenue parmi nous  🍺

cosmochris

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Message le Lun 1 Juin 2020 - 19:50


Merci pour votre accueil. 

Un grand merci pour ces informations. 

J'étudie les sites proposés

Le problème à résoudre : des particules solides éventuellement émises par la tuyère du 3ième étage du Soyouz 2.1a lancé le 17/09/2012 peuvent-elle expliquer la "rafale" de débris enregistrés quelques heures plus tard par l'instrument SODAD2 du satellite SAC-d? (la position du satellite et l'heure des impacts sont compatibles avec ce tir de Soyouz)

Pour la présentation je dois dire que je m'intéresse à tous ce qui touche à l'aérospatiale et que je travaille sur la physique des impacts de météoroïdes (origine naturelle) et de débris spatiaux (origine humaine) afin d'améliorer la sécurité des satellites.

Perrin

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Message le Mer 17 Juin 2020 - 23:55


Bonsoir à tous,

Je viens à nouveau solliciter votre aide concernant le revêtement intérieur des tuyères du lanceur Soyouz et plus particulièrement celle du troisième étage. Les informations que cosmochris m'a apportées m'ont confirmé que l'alliage Cu-Cr (3% de chrome) tapissait le col (la gorge) de la tuyère et sans doute  le convergent et au moins une partie du divergent.
Au niveau du col, l'alliage est parcouru par des canaux où circule le kérosène pour refroidir le col avant son utilisation avec du LOX dans la chambre de combustion.
Questions : en dépit du refroidissement la température au col dépasse-t-elle 1100°C? 
                 Si tel est le cas quel est le taux d'ablation de l'alliage au niveau du col?
                 La température est-elle inférieure à 1900°C? Car si c'est le cas, la fusion de l'alliage libère des particules solides de chrome qui auraient impactées l'expérience DODAD-2 de la mission SAC-D

Merci d'avance!!!

Perrin

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Message le Jeu 18 Juin 2020 - 12:03


@Perrin a écrit:Bonsoir à tous,
Questions : en dépit du refroidissement la température au col dépasse-t-elle 1100°C? 
                 Si tel est le cas quel est le taux d'ablation de l'alliage au niveau du col?
                 La température est-elle inférieure à 1900°C? Car si c'est le cas, la fusion de l'alliage libère des particules solides de chrome qui auraient impactées l'expérience DODAD-2 de la mission SAC-D

Merci d'avance!!!

Alors:
- A priori, on cherche à ne jamais atteindre la fusion de l'alliage en général. C'est le genre de choses qui font exploser les moteurs (voir ce qui arrive sur les enveloppes alu des moteur fusée "amateur").
-Le taux d'ablation est compliqué à calculer. Mais on trouve tout ce qui faut si on veut une faire une 1er estimation ( corrosion à haute température). Une valeurs qui semble souvent revenir pour les tuyères c'est de quelques mm à quelques cm... L'air chaud est très corrosif.
- Pour les particules de chrome, pas besoins de fusion. La corrosion devrait généré un joli panache d'oxyde de tout les métaux de l'alliage.

cube

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Message le Mar 30 Juin 2020 - 23:10


Bonsoir,

Je recherche toujours le nature des revêtements internes des tuyères de lanceurs. Si grâce à vos réponses j'y vois plus clair en ce qui concerne le lanceur Soyouz, je suis confronté à un problème identique avec le 2ième étage du lanceur Atlas V.

Toutes vos suggestions seront les bienvenues.

jmperrin

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Message le Mer 1 Juil 2020 - 0:10


Est-ce toujours pour une enquête relative à l'expérience DODAD-2 de la mission SAC-D ?
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Message le Mer 1 Juil 2020 - 9:56


@Perrin a écrit:Bonsoir,

Je recherche toujours le nature des revêtements internes des tuyères de lanceurs. Si grâce à vos réponses j'y vois plus clair en ce qui concerne le lanceur Soyouz, je suis confronté à un problème identique avec le 2ième étage du lanceur Atlas V.

Toutes vos suggestions seront les bienvenues.

jmperrin

Pour le deuxième étage de l'Atlas V, je suppose que l'on parle du Centaur?
Pour les matériaux, je trouve:
Pour la chambre de combustion: Acier inox (1)
Pour la tuyère: Alliage d'acier au nickel / Composite carbone/carbone (2 - Vers la page 35)
Mais ça dépend pas mal de l'époque, vue toute les évolutions subis par ce moteur.

En général, c'est fait:
 - de matériaux réfractaire et/où ablatif (graphite par exemple)
 - d'alliage courant (titane, inox, etc)
 - d'alliage à base de nickel / autres éléments un peu exotique (comme le Niobium C-103 pour Apollo).

cube

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Message le Mer 1 Juil 2020 - 23:36


Bonsoir,

Il s'agit toujours d'expliquer des rafales d'impacts sur l'instrument SODAD-2 (une erreur de frappe m'a fait écrire DODAD-2) embarqué sur le satellite SAC-D.

Un grand merci à cube pour ses renseignements

Perrin

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Message le Jeu 2 Juil 2020 - 6:00


Pourrais-tu nous en dire plus sur ces impacts, leur découverte, leurs conséquences, etc ?
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Message le Mar 21 Juil 2020 - 0:13


La présence de débris spatiaux en orbite terrestre a commencé le 4 octobre 1957 avec le lancement de Spounik1. Depuis la croissance de l'activité spatiale mondiale a aggravé cette nouvelle population d'objets spatiaux. Aujourd'hui la taille de ces débris est comprise entre 0,1 µm et plusieurs mètres. Ceux, en orbite basse, dont les dimensions sont supérieures à quelques centimètres, sont répertoriés en suivis à partir du sol. Pour les débris dont les dimensions sont inférieures ou égales au centimètre, leur étude n'est possible qu'au moyen d'instruments spatiaux.
Il existe deux catégories instruments embarqués : des détecteurs passifs et des détecteurs actifs. Un exemple de détecteurs passifs sont les panneaux solaires du télescope spatial Hubble, qui lorsqu'ils sont remplacés et ramenés sur Terre, révèlent des surfaces criblés d'impacts. L'analyse des caractéristiques géométriques des cratères d'impacts et des résidus de projectiles permet de déduire des propriétés moyennes de la population de débris. Plus rares et plus récents sont les détecteurs actifs qui tout au long de la durée de vie de l'instrument  fournissent en temps réel le taux d'impact et la nature des projectiles qui les percutent. C'est le cas de SODAD2 qui avec ces prédécesseurs ont montré que des impacts n'étaient pas répartis uniformément dans le temps mais se présentaient sous forme de "rafales" non périodiques. Il nos faut donc rattacher ces rafales de débris à des lancements...d'où mes questions sur l'éjection de matériaux issus de l'ablation des revêtements des tuyères.

Perrin

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Message le Mar 21 Juil 2020 - 10:54


Tu te focalise sur les ablatifs, mais il y a aussi des produits plus "exotiques" comme les peintures des étages supérieurs, les restes de dispositifs de séparation, certaines protections sur les satellites, les débris produits par ces même satellites, sans compter les "passagers clandestins" (je me souvient de l'histoire d'une mouche prise entre l'objectif et le filtre d'une caméra sur un vol Apollo il me semble).
De plus il y a les causes naturelles telles que le passage dans la queue d'une comête ou les très nombreux passages dans des nuages de poussières des essais météoriques tel que les dragonides.

Anovel
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Message le Mer 22 Juil 2020 - 23:34


J'ai étudié les orbites de plus de 200 comètes : aucune ne peut expliquer les rafales d'impact aux dates considérées. En ce qui concerne les essaims météoritiques lorsque leurs dates pourraient correspondre aux rafales, la non périodicité de ces rafales ne permet pas de les retenir. C'est pour cela que je cherche des événements uniques liés aux lancements. Je vais étudier les autres sources de débris suggérées par Anovel que je remercie.

Perrin

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