Structure des fusées: En ligne vs boosters latéraux?

La comparaison dans un autre fil de discussion des différentes fusées existantes ou en cours de développement m'amène à me poser la question des configurations retenues. En fait il s'agit principalement (sinon exclusivement, navette mis-à-part) de fusées dont les premier et second étages sont soit "en ligne", soit avec des boosters du premier étage "entourant" la base du second étage. Si l'on se réfère à la période moderne des fusées (à partir du lancement du spoutnik-1) les fusées soviétiques puis russes (Soyouz et proton) ont d'abord adopté le second modèle alors que les fusées américaines le premier modèle "en ligne". Il semble que cette dicotomie continue puisque les prochaines fusées russes (Angara et Soyouz 2-3) garderont le type "boosters autour" alors que la fusée américaine Ares-I sera encore "en ligne". Néanmoins beaucoup de fusées, dès qu'elles atteingnent une certaine puissance, dans nombre d'autres pays, adoptent la disposition "boosters autour". La plus grosse des fusées américaine à venir, l'Ares-5 elle même, aura une structure en partie de ce type.
Quels sont les avantages et les inconvénients des deux structures?
N'y a t-il pas plus de problèmes de vibrations avec les fusées très longues? Le type "booster autour" limitant la hauteur des fusées à puissance égale? Et la hauteur des bâtiments pour leur intégration? Les soviétiques ont ainsi traditionnellement assemblé leur fusées à l'horizontale justement pour ces questions de hauteur des bâtiments d'assemblage et de test?

La configuration "boosters autour" est plus stable lors de la traversée de l'atmopshère.

Pour ce qui est du lanceur Proton, les Russes ont préféré cette configuration car ils trouvaient qu'il était plus simple d'assembler une fusée de longueur limitée... Plus de détail dans un grand dossier sur Proton qui sera disponible sur mon site d'ici quelques jours...

Il faut noter qu'il existe 2 types de boosters, à poudre et liquide

1) booster à poudre:
+ excellent rapport poids/poussée
+ réutilisable
+ stockage du carburant solide plus simple
- une fois allumé ça ne s'arrête plus jusqu'à épuisement du carburant
- impossibilité de varier la poussée

2) booster liquide:
+ poussée variable
+ possibilité de couper la propulsion
- augmentation des risques de panne du fait de la complexe technologie
- stockage du carburant

En règle générale les boosters permettent un plus grand choix de configurations en fonction de la charge utile. On pourra adjoindre un à plusieurs boosters si la charge le nécessite. ils ont aussi l'avantage de sortir rapidement le lanceur de la zone atmosphérique la plus dense et faciliter la suite du vol aux moteurs des étages supérieurs.

Au départ les américains ont opté pur des lanceurs dit en ligne, sans boosters probablement parcequ'ils n'en maitrisaient pas encore la technologie, ou bien aussi parceque les redstone, Atlas et Titan était à l'origine des missiles nucléaires entreposés dans des silos sous terrains très étroits.

Pourquoi la Nasa a opté pour un gros lanceur Satourn V pour la lune sans boosters ? c'est une bonne question. comme je le disais peut être ne maitrisaient ils pas encore cette technilogie ou n'en avait pas confiance.

Quoi qu'il en soit ils ont depuis revu leur position puisque la quasi totalité de leurs lanceurs sont depuis quelques années équipés de boosters. il serait étonnant aujourd'hui de développer un moyen/gros lanceur sans boosters. Pour Arès I c'est différent étant donné que le lanceur lui même est un booster.

patchfree a écrit:En fait il s'agit principalement (sinon exclusivement, navette mis-à-part) de fusées dont les premier et second étages sont soit "en ligne", soit avec des boosters du premier étage "entourant" la base du second étage. Si l'on se réfère à la période moderne des fusées (à partir du lancement du spoutnik-1) les fusées soviétiques puis russes (Soyouz et proton) ont d'abord adopté le second modèle

Petit bémol, le Proton est bien un lanceur "en ligne" malgré son apparence trompeuse.

Pour le premier étage, il y avait deux configurations possibles : en ligne, ou en "botte d'asperge". C'est cette dernière qui a été retenue.

Certes, les réservoirs d'UDMH n'ont rien à voir avec des "boosters", mais il ne s'agit pas d'une vraie configuration en ligne...

En fait chez les soviétiques, seul la Soyouz était avec boosters. Les Proton, N1, Zénith et autre n'en avaient pas.
Les américains sont en fait les plus gros utlisateurs de fusées à boosters.

D'ailleurs à la connaissance les russes n'ont jamais employés de boosters solides sur leurs fusées.

Mustard a écrit:D'ailleurs à la connaissance les russes n'ont jamais employés de boosters solides sur leurs fusées.

A la mienne non plus...

Les ergols solides ne doivent pas être assez toxiques !! :lolnasa:

...oui c'est vrai j'ai zappé le fait que les "boosters" de la proton sont des réservoirs en fait.
D'un autre point de vue, certains trouvent que la multiplication des moteurs (voir le cas extrême de la N1) est une faiblesse concernant la fiabilité. Qu'en pensez-vous? Il est vrai que les grosses fusées américaines ont peu de moteurs. N. Sevastiyanov pensaient aussi que cette multiplicité entrainait des gaspillages financiers. Et il est vrai que maintenant, même en configuration multi-boosters il n'y a généralement qu'un seul moteur par booster.

patchfree a écrit:D'un autre point de vue, certains trouvent que la multiplication des moteurs (voir le cas extrême de la N1) est une faiblesse concernant la fiabilité. Qu'en pensez-vous? Il est vrai que les grosses fusées américaines ont peu de moteurs. N. Sevastiyanov pensaient aussi que cette multiplicité entrainait des gaspillages financiers. Et il est vrai que maintenant, même en configuration multi-boosters il n'y a généralement qu'un seul moteur par booster.

Absolument et c'est pour cela qu'Ariane 5 n'a plus que 2 moteurs "classiques" (un au premier étage et un sur l'étage supérieur). Ils ont privilégié un unique gros moteur à plusieurs petits/moyens moteurs.
Ariane 4 possèdait 6 moteurs, ce qui constitude forcément 3 fois plus de risque. C'est une tendence assez générale qui veut qu'on préfère diminuer les nombres de ces complexes et fragiles moteurs afin de diminuer le risque de panne et d'échec, quite à en faire des plus gros.

nikolai39 a écrit:

Mustard a écrit:D'ailleurs à la connaissance les russes n'ont jamais employés de boosters solides sur leurs fusées.

A la mienne non plus...

Les ergols solides ne doivent pas être assez toxiques !! :lolnasa:

+1

Mustard a écrit:
C'est une tendence assez générale qui veut qu'on préfère diminuer les nombres de ces complexes et fragiles moteurs afin de diminuer le risque de panne et d'échec, quite à en faire des plus gros.

C'était justement le problème à l'époque de la N1, les russes ne savaient pas faire de gros moteurs puissants, ils ont été obligé d'en mettre 30 petits pour le premier étage, "synchronisé" par le système Corde, qui n'a jamais vraiment fonctionné.

nikolai39 a écrit:

Mustard a écrit:D'ailleurs à la connaissance les russes n'ont jamais employés de boosters solides sur leurs fusées.

A la mienne non plus...

Les ergols solides ne doivent pas être assez toxiques !! :lolnasa:

Ariane 1-4 utilisaient la même combinaison d'ergols toxiques (UDMH & N2O4) que la Proton, et cela n'a pas provoqué de scandales à l'époque...

A l'époque de la Ariane 1-4, on ne se souciait guère des problèmes écologiques que cela pouvait faire...

patchfree a écrit:...oui c'est vrai j'ai zappé le fait que les "boosters" de la proton sont des réservoirs en fait.
D'un autre point de vue, certains trouvent que la multiplication des moteurs (voir le cas extrême de la N1) est une faiblesse concernant la fiabilité. Qu'en pensez-vous? Il est vrai que les grosses fusées américaines ont peu de moteurs. N. Sevastiyanov pensaient aussi que cette multiplicité entrainait des gaspillages financiers. Et il est vrai que maintenant, même en configuration multi-boosters il n'y a généralement qu'un seul moteur par booster.

Finalement pour les fusées ,on suit en retard la même évolution que pour les avions:de moins en moins de quadriréacteurs pour de plus en plus de biréacteurs...par contre les monoréacteurs ,on évite quant-même pour les avions commerciaux ! ;)

Buran a écrit:

Mustard a écrit:
C'est une tendence assez générale qui veut qu'on préfère diminuer les nombres de ces complexes et fragiles moteurs afin de diminuer le risque de panne et d'échec, quite à en faire des plus gros.

C'était justement le problème à l'époque de la N1, les russes ne savaient pas faire de gros moteurs puissants, ils ont été obligé d'en mettre 30 petits pour le premier étage, "synchronisé" par le système Corde, qui n'a jamais vraiment fonctionné.

L'échec de la N1 n'est pas imputable au nombre de moteurs qui l'équipe, mais au manque de tests statiques du 1er étage.

Buran a écrit:Corde

KORD. C'est plus joli. :D

Blink / Pamplemousse a écrit:

Buran a écrit:

Mustard a écrit:
C'est une tendence assez générale qui veut qu'on préfère diminuer les nombres de ces complexes et fragiles moteurs afin de diminuer le risque de panne et d'échec, quite à en faire des plus gros.

C'était justement le problème à l'époque de la N1, les russes ne savaient pas faire de gros moteurs puissants, ils ont été obligé d'en mettre 30 petits pour le premier étage, "synchronisé" par le système Corde, qui n'a jamais vraiment fonctionné.

L'échec de la N1 n'est pas imputable au nombre de moteurs qui l'équipe, mais au manque de tests statiques du 1er étage.

Buran a écrit:Corde

KORD. C'est plus joli. :D

Je serrais tenté de dire oui et non, il est vrai que les tests n'ont pas été assé poussés. Les moteurs étaient testés seuls uniquement, mais aucuns essais n'a été fait pour le premier étage en entier.
Les 4 échecs de la N1 sont imputables à une panne du premier étage que ce soit la défaillance d'une pompe ou l'explosion d'un moteur.
En réduisant à une quantité décente le nombre de moteur il est clair (statistiquement parlant) que les pannes auraient été moins nombreuses.
Cela aurait du être démontré durant la phase de test.

Blink / Pamplemousse a écrit:KORD. C'est plus joli. :D

En effet.

Les avis divergent comme meme, spaceX avec leur falcon 9 vont utiliser 9 (je suis pas sur du nombre de moteur au premier étage) moteur merlin.

buran a écrit:

Je serrais tenté de dire oui et non, il est vrai que les tests n'ont pas été assé poussés. Les moteurs étaient testés seuls uniquement, mais aucuns essais n'a été fait pour le premier étage en entier.
Les 4 échecs de la N1 sont imputables à une panne du premier étage que ce soit la défaillance d'une pompe ou l'explosion d'un moteur.
En réduisant à une quantité décente le nombre de moteur il est clair (statistiquement parlant) que les pannes auraient été moins nombreuses.
Cela aurait du être démontré durant la phase de test.

Certes, mais il faudrait voir comment évolue le ratio "moins de moteur = moins de panne" / "plus gros moteurs = plus compliqué". Je serait tenté de préférer la multiplication des moteurs pour la raison que l'arrêt d'un ou plusieurs moteurs permet à la fusée de continuer sa mission (Je crois que la N1 pouvait voler sur 24 moteurs au lieu de 30). Mais à mon avis, c'est plus une question de culture que de réel avantage ou inconvénient. Un peu comme le choix entre un moteur à grosse tuyère unique et un multichambres.

buran a écrit:

Blink / Pamplemousse a écrit:KORD. C'est plus joli. :D

En effet.

D'ailleurs, est-ce qu'un russophone meilleurs que moi pourrait donner la signification de l'acronyme ? Je suppose que K c'est "компьютер" et D "двигатель", mais le reste...

Blink / Pamplemousse a écrit:
D'ailleurs, est-ce qu'un russophone meilleurs que moi pourrait donner la signification de l'acronyme ? Je suppose que K c'est "компьютер" et D "двигатель", mais le reste...

Je dirais Kонтролнaя O.. работы двигателя ?

buran a écrit:Je dirais Kонтролнaя O.. работы двигателя ?

Je crois que c'est KOнтролнaя работы двигателя