Les performances du propergol solide électrique à l’étude

Nous étudions actuellement la possibilité d’utiliser des propergols électriques solides dans les moteurs de fusées, car ils ne sont pas susceptibles de s’enflammer à cause d’une étincelle ou d’une flamme et peuvent être allumés et éteints électriquement. Des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, de la Missouri University of Science and Technology et de la NASA ont mené des expériences pour comprendre le comportement d’un propergol électrique à haute performance comparativement à un propergol traditionnel. « Les propergols solides électriques ont été étudiés comme des propergols chimiques pour les fusées, mais nous nous sommes concentrés sur l’étude de ces types de propergols pour des systèmes de propulsion électrique – donc, pas de feu, de fumée et de la combustion comme vous pouvez observer dans les moteurs de fusées chimiques – avec des propulseurs électriques à plasma pulsés dans l’espace, » a déclaré Joshua Rovey, professeur associé au Département de génie aéronautique au The Grainger College of Engineering de l’Université de l’Illinois. J. Rovey a expliqué que dans les moteurs électriques, il y a du plasma à haute température juste à côté du propergol solide électrique. Une petite quantité du propergol se vaporise et est expulsée à grande vitesse. C’est ce qu’on appelle l’ablation. « Connaître la quantité d’ablation peut nous permettre de mieux évaluer son efficacité en tant que propergol dans un moteur de fusée électrique, et de mieux évaluer sa durée de vie « , a commenté J. Rovey. Selon lui, l’application des moteurs fusées bimodes ou multimodes permettrait d’obtenir un moteur fusée capable de fonctionner en mode chimique avec une poussée élevée ou en mode électrique, dans lequel une impulsion électrique très rapide efface la surface du matériau (propergol solide) et fournit un rendement très élevé. Au cours de l’expérience, un propergol électrique à haute performance, fabriqué par Digital Solid State Propulsion, a été comparé au polytétrafluoroéthylène, un propergol traditionnel utilisé dans les propulseurs à plasma pulsé. L’installation d’un vide spatial et à haute altitude du laboratoire de plasma de l’aérospatiale a été utilisée pour effectuer les essais. Les échantillons de propergol ont été mesurés avant et après les essais pour déterminer la quantité de propergol qui se détache de la surface à chaque impulsion électrique. Les résultats indiquent que le propergol solide électrique s’efface environ deux fois plus que le propergol traditionnel et que d’un point de vue physique, la décharge de l’arc à haute température par ablation est similaire pour les deux propergols. En plus des moteurs de fusée, les propergols solides électriques pourraient être utilisés comme explosifs plus sûrs dans les mines et les pièces pyrotechniques car ils ne s’allument qu’avec un signal électrique.

The study, “Electric Solid Propellant Ablation in an Arc Discharge,” was written by Matthew S. Glascock, Joshua L. Rovey, and Kurt A. Polzin. It appears in the Journal of Propulsion and Power. DOI: 10.2514/1.B37517

This project was supported by a grant from the NASA Space Technology Research Fellowship program and DSSP.