Impulsion spécifique

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L'impulsion spécifique (notée généralement Isp), est une grandeur utilisée pour mesurer l'efficacité de moteurs à réaction et des moteurs-fusées. Elle mesure la force exercée par l'engin en fonction de la quantité de carburant consommé par unité de temps. Dans le domaine de l'astronautique, elle est le quotient de deux grandeurs, dont l'une est la poussée d'un propulseur, et l'autre le produit du débit massique de propergol par la valeur normale de l'accélération de la pesanteur (ou débit-poids du propergol éjecté). L'impulsion spécifique permet de comparer l'efficacité d'un système de propulsion : plus elle est grande, plus le système est efficace[1].

Définition[modifier | modifier le code]

L'impulsion spécifique, homogène à un temps, s'exprime en unités de temps (le plus souvent en secondes)[2].

Elle indique la durée pendant laquelle un kilogramme de propergol produit une poussée équivalente à une masse d'un kilogramme (soit une force d'environ 9,81 N) dans le champ gravitationnel terrestre :

I_\text{sp}= \frac{F}{q\,g_{0}}

avec F la poussée (en N), q le débit massique d'éjection des gaz (en kg/s) et g_0 l'accélération de la pesanteur (en m/s² ou N/kg).

À poussée égale, plus l'impulsion spécifique d'un propulseur est grande, moins il consomme d'ergols.

Le couple dihydrogène liquide (LH2)/dioxygène liquide (LOX), utilisé sur le second étage (EPC) de la fusée Ariane 5, a une impulsion spécifique d'environ 440 s.

Valeur de l'impulsion spécifique pour différents types de moteurs à réaction.

Impulsion spécifique des moteurs-fusées[modifier | modifier le code]

L'impulsion spécifique des moteurs-fusées est beaucoup plus faible que celle des moteurs à réaction car la quantité d'énergie consommée pour éjecter les gaz est plus forte (leur vitesse est plus élevée) et le moteur fusée doit embarquer son comburant. En pratique les moteurs fusées ont une impulsion spécifique qui plafonne à environ 500 secondes pour les mélanges carburant/comburant les plus efficaces tandis que les moteurs à réaction peuvent atteindre 6000 secondes.

Valeurs pour quelques mélanges d'ergols[modifier | modifier le code]

Mode de propulsion Isp (en s) Commentaires
LF2 / LLI + LH2 542 Triergol au fluor. Pas utilisé pour les moteurs-fusées.
LOX - LH2 435 Le mélange le plus performant en propulsion chimique. Propulseurs coûteux à développer, stockage complexe et volume important occupé par l'hydrogène liquide, optimal pour les étages supérieurs de lanceurs ; les fortes poussées sont difficile à obtenir.
LOX - RP-1 (kérosène) 270 à 360 Mélange relativement performant permettant d'obtenir des poussées importantes avec des propulseurs moins complexes que le mélange LOX-LH. Fréquemment utilisé sur les lanceurs russes.
N2O4 - UDMH 305 Mélange stockable fréquemment utilisé sur les premiers lanceurs dérivés de missiles. Utilisé pour la propulsion des sondes spatiales car sa conservation est garantie sur de longues durées.
Réacteur nucléaire / échangeur thermique ~800 Pas opérationnel à ce jour.
Propulseur électrique 1500 à 2000 Ne permet d'obtenir que des poussées très faibles. Utilisé pour le contrôle d'orientation, les petites corrections d'orbite et de manière semi-expérimentale pour la propulsion des sondes spatiales.

Référence[modifier | modifier le code]

  1. (en) « Specific impulse », sur www.grc.nasa.gov (consulté le 09/10/2014)
  2. « Arrêté du 20 février 1995 relatif à la terminologie des sciences et techniques spatiales », sur www.legifrance.gouv.fr,‎ 29 mars 1995 (consulté le 09/10/2014)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]