Moteur Viking d'Ariane

Ce sujet décrit la conception du moteur Viking ayant équipé les 2 premiers étages des lanceurs de satellites et d'engins spatiaux Ariane 1 à 4 :

Historique : Moteur fusée développé à Vernon (Eure) d'abord au LRBA (Laboratoire de Recherches Balistiques & Aérodynamiques) puis à la SEP (Société Européenne de Propulsion, maintenant Groupe Safran) avec H. Bringer (ingénieur de l'équipe W. Von Braun en WWII) à partir du moteur du V2.

Caractéristiques : Ergols stokables : comburant = N2O4 (Peroxyde d'azote) - carburant =  UDMH (Di-Méthyl Hydrazine Dissymétrique) puis UH25 (mélange UDMH-hydrazine) - Poussée = 68 Tonnes (AR1) puis 80 Tonnes ; ISP (impulsion spécifique, temps pour bruler 1Kg d'ergols sous 1N de poussée) = 270 à 300 secondes

Configurations : 4 Viking-5 au 1er étage & 1 Viking-4 au 2nd étage (jupe d'éjection plus longue et évasée adaptée à la détente du gaz dans vide + réglages associés).

Concept & Fonctionnement :
1. Les 2 ergols et de l'eau arrivent de leur réservoir par ouverture des vannes commandées via une ligne d'azote
2. Une partie des ergols est prélevée pour combustion automatique dans un petit générateur de gaz avec injection d'eau pour baisser la température et augmenter le volume
3. Le gaz produit pressurise les réservoirs et active une turbine pour s'éjecter via deux manches assurant une poussée auxiliair (approx. 10%)
4. Les pompes des ergols et de l'eau, entrainées par la turbine, fournissent la pression nécessaire aux liquides
5. Les ergols en sortie pompes refroidissent d'abord le dôme (N2O4) et l'injecteur (UDMH/UH25) en aluminium (!) avant d'être injectés en gouttelettes dans la chambre où ils se combinent automatiquement suivant un mélange quasi-stoechiométrique
6. Le gaz de cette combustion se détend dans la jupe d'éjection via un col graphite, transformant ainsi l'énergie thermodynamique en poussée
7. Un régulateur, dit principal, régule la poussée via une ligne d'eau entre pression azote réglée et pression réelle chambre prélevée ; Deux régulateurs, dits secondaires, régulent le générateur de gaz via la pression d'eau et la pression des ergols à l'injection
8. Un régulateur d'équilibre dans la turbine régule le rapport de mélange ergolique via deux pots à membrane à partir de la pression d'injection des deux ergols
9. Les vannes d'alimentation se ferment automatiquement sur détection de vidange de l'un des 2 réservoirs ergols ; un système POGO sur la ligne N2O4 évite le "coup de bélier" dans les conduites

Voilà, c'est tout simple ! Bonne lecture, en espérant avoir intéressé. Avis et remarques bienvenus.

Le schéma de principe du moteur Viking :


Le schéma de principe du 1er étage :

Hello Yves, as-tu travaillé dans ce domaine ou bien est-ce juste un de tes centres d'intérêt

Bon développé Yves, mais on peut faire mieux, comme dirait Teddy



Voici une vidéo qui en dit énormément, exemple à l'appui des mélanges et fonctionnement connexe des moteurs

Et....



Sans oublier monsieur Von Braun, pour ses travaux qui ont placés l'homme sur la lune!
Après avoir détruit Londres.....

Pollux a écrit:Hello Yves, as-tu travaillé dans ce domaine  ou bien est-ce juste un de tes centres d'intérêt

Effectivement Jean-Christophe, j'ai eu la chance de participer à la fin du développement de ce moteur (qualification, 1er vol, échec et résolution du 2nd vol, sérialisation, évolutions Ariane 2/3/4).
Au départ, je visais l'aéronautique mais fin de Caravelle, échec commercial de Concorde, démarrage difficile d'Airbus... d'où le spatial même si nous n'étions pas nombreux à y croire (échecs d'Europa...).
Je pense que le 1er défi du programme fut la mise au point du moteur cryogénique (Hydrogène-Oxygène) du 3ème étage, le HM7 de la SEP (Poussée = 65KN, ISP = 440 secondes !) pour lequel je n'y suis pour rien !

Merci Serge pour ces souvenirs.

Serge a écrit:Sans oublié monsieur Von Braun pour ses travaux qui ont placés l'homme sur la lune! Après avoir détruit Londres.....

... sans oublier l'exploitation inhumaine de centaines de milliers de déportés de cette personne collaborant avec les SS sans jamais avoir été jugé...

Nous avons eu quelques bon clients, bien Français, Yves ! Personne n'oublies personne.
Mais tu as raison c'est une autre époque...
Le totalitarisme à changé d'aspect.
J'espère que la vidéo, sur la couleur des flammes, t'auras plu. Je la trouve très éducative, cette vidéo.
Pour le reste, je trouve cette nouvelle croisée d'opportunitées amusante...
J'avais vu cette vidéo il y a quelque jours seulement.
Ton post vient à point nommé.

Il ne manque plus qu'une maquette pour finaliser ce post...

Je crois bien que le moteur viking est disponible en maquette J.C.
C'est très particulier comme activité modéliste.
Je n'ai connu que 2 ou 3 modélistes dans toute ma vie de modéliste.
A priori... Yves pourrait être le suivant.

Serge a écrit:J'espère que la vidéo, sur la couleur des flammes, t'auras plu. Je la trouve très éducative, cette vidéo.

Merci Serge pour cette vidéo qui m'a effectivement très intéressé et rappelé de vieux souvenirs ! Rien à dire sinon beaucoup de précisions dans ma tête (mais le sujet est infini) du style :
- les propulseurs à poudre sont allumés au décollage après les moteurs à ergols liquides certes parce que leur mise à feu jusqu'à l'état nominal est plus rapide mais aussi parce qu'en cas de tir avorté ou panne d'un moteur "liquide", s'il est facile de couper le fonctionnement de ceux-ci en fermant les vannes, il est très difficile et critique d'éteindre un propulseur à poudre.
- la mise au point d'un moteurs cryo est longue et difficile notamment par son démarrage qui demande une procédure précise et complexe de "mise en froid" plusieurs minutes avant pour que la dilatation des pièces mobiles ou tournantes (e.g. roulements de la turbine tournant instantanément à plusieurs milliers de T/mn...) évitant ainsi le coincement de la turbopompe.

Il serait sympa que des forumeux présentent leur expertise, éventuellement avec quelques anecdotes.
A ce sujet, Karl Heinz Bringer, père du Viking et +/- du moteur V2, n'hésitait pas à cacher les plans et ne reconnaissait rarement un dysfonctionnement de "son" moteur ; ainsi, au démarrage raté lors d'un essai sur banc, alors que tous les paramètres enregistrés corroboraient à la faute, il répondit : ce n'est pas la faute du moteur mais celle des mesures qui sont erronées ! Il resta vivre en Normandie ("au Buschdorf" vers Vernon) après la guerre avec d'autres collègues germains.

KHB & son Viking

Pollux a écrit:Il ne manque plus qu'une maquette pour finaliser ce post...

Je n'ai pas connaissance de maquette grand public du Viking mais pour répondre modestement à ta demande, voici, ressortie pour l'occasion de la naphtaline (on remarquera qu'il manque un aileron !), celle d'Ariane 1-2-3 au 1/100° montée en version 3 (réservoir 1er étage allongé, 2 Propulseurs À Poudre "PAP" accolés, Viking-5 plus puissants) avec/pour mon fils à l'époque jeune.
D'une trentaine de pièces en plastique blanc, ce modèle avait été fait en série limitée et distribué par le CNES auréolé des premiers succès.

Un début de réponse à ta demande ICI

Superbe réalisation... Quelles en sont les dimensions