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Les moteurs

L'installation motrice est un des systèmes principaux de bord de Bourane, elle permet de rééquilibrer le lanceur pendant la satellisation et est destinée à toutes les opérations dynamiques durant le vol spatial.

Dans le cas d'un vol sans avarie les moteurs assurent la séparation de Bourane et d'Energia, le déplacement de Bourane sur l'orbite de travail (2 impulsions), la stabilisation, l'orientation, les manoeuvres orbitales, le rapprochement et l'arrimage avec les autres engins spatiaux, le ralentissement et la gestion de la descente.

Dans le cas d'une avarie les moteurs assurent en premier lieu une combustion accélérée du combustible après la séparation d'Energia (jusqu'à 70 kg/s) pour rééquilibrer la navette.

Excepté pour les tâches purement dynamiques le système de propulsion assure aussi l'autorégulation thermique, et l'auto-contrôle des équipements, ainsi que l'intégration avec le système d'alimentation électrique.

Pour la première fois au monde l'installation motrice d'une navette utilise un oxydant cryogène (oxygène liquide) et un hydrocarbure non cryogène synthétique avec une efficacité améliorée. L'utilisation de combustible écologiquement propre à augmenté l'impulsion spécifique des moteurs, mais a demandé l'introduction sur Bourane d'éléments cryotechniques, puisque l'oxygène est transférée et stockée à l'état liquide (la température d'ébullition est -183°C). La différence entre les 2 types de moteurs est que les moteurs principaux travaillent avec de l'oxygène liquide alors que les propulseurs d'orientation utilisent de l'oxygène gazeux.

Le système de propulsion de Bourane se décompose ainsi:
  • 2 moteurs de manoeuvres orbitales (moteurs principaux) d'une poussée de 90 kN et d'impulsion spécifique   362 s, il peuvent être allumés jusqu'à 5000 fois durant un vol.
  • 38 moteurs de direction d'une poussée de 4 kN et d'impulsion spécifique 275-295 s (en fonction de la destination), ils peuvent être allumé jusqu'à 2000 fois durant un vol.
  • 8 moteurs d'orientation exacte d'une poussée de 200 N et d'impulsion spécifique 265 s, ils peuvent être allumés jusqu'à 5000 fois durant un vol.
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  • le remplissage de tout le stock d'oxygène pour les moteurs dans un réservoir cryogénique à basse pression (l'utilisation d'un réservoir refroidi à -210 °C à permit d'éviter les pertes d'oxygène par évaporation et évité l'utilisation du camion frigorifique).
  • l'alimentation des turbines à gaz par l'oxygène mélangé à une petite quantité de carburant.
  • le stockage des combustibles liquide dans des conditions proches de l'apesanteur, grâce à une structure en nid d'abeille disposé dans la partie inférieur des réservoir.
  • la mise en place d'un système d'allumage électrique, le refroidissement par l'oxygène gazeux et le contrôle de la quantité d'oxygène dans la chambre de combustion pour limiter la formation de la suie.
  • l'augmentation de la capacité de propulsion du moteur principal (90 kN) qui permet de l'utiliser pour la combustion accéléré du combustible en cas d'avarie, mais aussi en vue de l'augmentation de l'efficacité totale du système.
  • le contrôle thermique autonome des installations motrices notamment par la circulation de carburant sur les éléments chauds.
  • l'utilisation des moteurs sur de longue durée.
  • la jonction entre l'installation motrice et le pas de tir.

Les moteurs principaux et d'orientations ont été élaboré à НИИ Машиностроения dans le domaine de Sverdlovsk.

Moteur principal 17Д12

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Le moteur principal ou moteur de manoeuvre orbital est utilisé pour les corrections d'orbite, les passages interorbitaux et le freinage de la navette pour sa rentrée dans l'atmosphère.

Le moteur principal ЖРД est constitué d'un système de pompe de combustible actionné par la turbine à gaz fonctionnant dans le vide et en apesanteur.


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Légende:
1-Echangeur thermique de la tuyère; 2-Régénerateur du haut de la tuyère; 3-Turbo-pompe; 4-Tuyaux d'entrée de gaz; 5-Chambre de combustion; 6-Support mécanique; 7-Actionneur du gouvernail; 8-Turbine à gaz; 9-Ecran protecteur; 10-Raccord du tuyaux de drainage.

Le moteur fonctionne avec un haut rendement de combustion (l'impulsion spécifique est de 362 s). La pression dans la chambre de combustion est de 7.85 MPa, les éléments chauds sont assemblés sans soudures et la turbine à gaz peut supporter jusqu'à 4600 °C. La position de la tuyère par rapport au plan nominal est incliné de 6°.

Photos issues du modèle de test stocké au musée de la technique des engins spatiaux.
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Gros plan sur la tuyère gauche Vue des moteurs principaux
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Vue sur la tuyère du moteur droit Vue sur la tuyère du moteur droit

Moteurs de positionnement

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Les moteurs de positionnements fonctionnent avec de l'oxygène vaporisé et de du carburant, ils travaillent en régime d'impulsions et stationnaires de durée 0.06 à 1200 s. Ils sont utilisés pour le vol orbital et la descente jusqu'à une altitude de 10 km. Les moteurs longitudinaux qui doublent les moteurs de propulsion en cas d'avarie possèdent une impulsion spécifique plus grande. Pour l'inflammation du combustible on utilise un système d'allumage électrique par induction. La chambre de combustion et la tuyère se refroidissent par la circulation du gaz oxydant et les soupapes et la bougie par radiation.

Les moteurs atteignent 90% de la traction en 0.06 s, la fréquence fonctionnement est de 8Hz. L'impulsion spécifique minimale est de 180 s. Ces moteurs on un cycle de fonctionnement de 26 000 allumages. Pour limiter la formation de suie le rapport des composants du combustible est augmenté (3.5-4) avec le superflu d'oxygène. Le mode principal de fonctionnement des ces moteurs sont des impulsions de 0.06 à 0.12 s avec des impulsions spécifiques de 227 jusqu'à 237 s.

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Légende:
1-Tuyère; 2-Soupape de l'oxydant; 3-Soupape du carburant; 4-Groupe des machines de l'allumage; 5-Capteur de pression; 6-Chambre de combustion; 7-Refroidisseur.

Assemblage des installations motrices sur Bourane en 1987

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