Le 19 octobre 2021 à 11h30, le moteur-fusée monolithique à propergol solide de conception chinoise, doté de la plus forte poussée au monde, du rapport impulsion/masse le plus élevé et d'applications facilement applicables, a été testé avec succès à Xi'an. Cet essai marque une avancée significative dans le domaine des lanceurs à propergol solide en Chine. Cette modernisation revêt une importance capitale pour le développement futur des technologies de lanceurs lourds et de grande taille.
Le développement réussi des moteurs de fusée à propergol solide témoigne non seulement du travail acharné et de la sagesse d'innombrables scientifiques, mais ne peut également se passer des contributions de nombreux matériaux chimiques tels que les produits à base de tungstène et de molybdène.
Un moteur-fusée à propergol solide est un moteur-fusée chimique utilisant un propergol solide. Il se compose principalement d'une enveloppe, d'un propergol, d'une chambre de combustion, d'une tuyère et d'un système d'allumage. Lors de la combustion du propergol, la chambre de combustion doit résister à une température élevée d'environ 3 200 degrés et à une pression élevée d'environ 2 × 10⁷ bars. Étant donné qu'il s'agit d'un composant essentiel d'un engin spatial, il est nécessaire d'utiliser des alliages légers, à haute résistance et adaptés aux hautes températures, tels que des alliages à base de molybdène ou de titane.
L'alliage à base de molybdène est un alliage non ferreux obtenu par l'ajout d'autres éléments tels que le titane, le zirconium, l'hafnium, le tungstène et les terres rares, le molybdène servant de matrice. Il présente une excellente résistance aux hautes températures, aux hautes pressions et à la corrosion, et est plus facile à usiner que le tungstène. Son poids réduit le rend plus adapté à une utilisation dans la chambre de combustion. Cependant, la résistance aux hautes températures et les autres propriétés des alliages à base de molybdène sont généralement inférieures à celles des alliages à base de tungstène. C'est pourquoi certaines pièces des moteurs de fusée, comme les chemises de col et les tubes d'allumage, doivent encore être fabriquées à partir d'alliages à base de tungstène.
Le revêtement de la gorge est le matériau qui recouvre le col de la tuyère d'un moteur-fusée à propergol solide. Compte tenu des conditions de fonctionnement extrêmes, il doit présenter des propriétés similaires à celles du matériau de la chambre de combustion et du tube d'allumage. Il est généralement fabriqué en composite de tungstène-cuivre. Ce matériau est un métal à refroidissement par condensation spontanée, ce qui permet d'éviter efficacement les déformations volumiques et les variations de performance à haute température. Le principe du refroidissement par condensation repose sur la liquéfaction et l'évaporation du cuivre contenu dans l'alliage à haute température, ce qui permet d'absorber une grande quantité de chaleur et de réduire la température de surface du matériau.
Le tube d'allumage est un élément essentiel du système d'allumage du moteur. Généralement installé à la sortie du canon du lance-flammes, il doit pénétrer profondément dans la chambre de combustion. De ce fait, ses matériaux constitutifs doivent présenter une excellente résistance aux hautes températures et à l'ablation. Les alliages à base de tungstène possèdent d'excellentes propriétés, telles qu'un point de fusion élevé, une grande résistance mécanique et aux chocs, ainsi qu'un faible coefficient de dilatation volumique, ce qui en fait des matériaux de choix pour la fabrication des tubes d'allumage.
Il est clair que l'industrie du tungstène et du molybdène a contribué au succès de l'essai du moteur-fusée à propergol solide ! Selon Chinatungsten Online, le moteur utilisé pour cet essai a été développé par le Quatrième Institut de Recherche de la China Aerospace Science and Technology Corporation. D'un diamètre de 3,5 mètres et d'une poussée de 500 tonnes, il intègre plusieurs technologies de pointe, notamment au niveau des tuyères, et ses performances globales atteignent un niveau de référence mondial.
Il convient de mentionner que la Chine a procédé cette année à deux lancements de vaisseaux spatiaux habités. Le 17 juin 2021 à 9h22, la fusée porteuse Longue Marche 2F a décollé, emportant le vaisseau spatial habité Shenzhou 12. Nie Haisheng, Liu Boming et Tang Hongbo ont été envoyés avec succès dans l'espace. Le 16 octobre 2021 à 0h23, la fusée porteuse Longue Marche 2F Yao 13 a décollé, emportant avec succès le vaisseau spatial habité Shenzhou 13. Zhai Zhigang, Wang Yaping et Ye Guangfu ont été envoyés dans l'espace.
Date de publication : 19 décembre 2021