En service depuis 1979, le moteur HM7 a
propulsé le 3e étage de toutes les versions d'Ariane, depuis Ariane 1 jusqu'à
l'actuelle Ariane 4. Après Ariane 4, sa carrière continuera puisqu'il sera utilisé sur
Ariane 5 à partir de 2002 sur l' étage supérieur ECA.
Le HM7 de Snecma Moteurs (ancienne SEP) est un moteur
cryotechnique, fonctionnant à l'hydrogène et à l'oxygène liquide.
Développé dès 1973 à partir des HM4 et qualifié
en 1980, après le premier vol d'Ariane 1, il a depuis été constamment
amélioré (pression de combustion accrue de 30 à 36 bar), afin d'augmenter sa poussée, son impulsion
spécifique (+4 s), sa durée
de fonctionnement (800 secondes contre 570 sur AR1 avec les versions plus puissante de l' étage
H10 d' Ariane 4, H10+ et H10-3, le rapport de mélange est modifié) et sa fiabilité.
Chaque année, une campagne d'essai permet de contrôler et vérifier que toutes
les exigences de la qualification sont toujours satisfaisante.
Délivrant une poussée de 64,8 kN (6,5
tonnes), le moteur HM7 B fonctionne sur le 3e étage d'Ariane 4 pendant près de
15 minutes, communiquant au satellite près de la moitié de la vitesse de 10
kilomètres/seconde nécessaire à l'injection en orbite de transfert
géostationnaire.
Ce moteur particulièrement fiable et
éprouvé, produit en série, va connaître une nouvelle carrière avec Ariane
5. Il a en effet été choisi pour propulser, à partir de 2002, le nouvel Etage
Supérieur Cryotechnique (ESC) du lanceur, dans sa version ESC-A.
Le HM7B fonctionne sous 35 bar de pression
dans la chambre de combustion. Les propergols sont envoyés par un injecteur
axial circulaire plat percé de 90 trous coaxiaux et éjecté par la tuyère. Le
système de refroidissement de la chambre de combustion et du col utilise une partie de l'
hydrogène liquide avant son injection. Ce dernier circule au travers de 128
tubes noyés dans les parois de la chambre et refroidit par la même grâce à
242 tubes en spirale la tuyère du moteur. L' hydrogène ainsi réchauffé est
ensuite éjecté par 726 micro tuyères et participe à la poussé de la tuyère
principale.
L'alimentation du moteur en ergols haute
pression est réalisé par une turbopompe composée de:
_ Une ligne haute vitesse (60 000 tours minute) dans laquelle une turbine
entraîne directement la pompe LH2 permettant de passer sa pression
de 3 à 55 bar
_ Une ligne basse vitesse (13 000 tours minute) dans laquelle la pompe LOX
entraînée par un réducteur à deux étages à partir de la précédente
amène la pression de 2 à 50 bar.
La turbine est entraîné par les gaz de combustion produit par un générateur utilisant le
couple H2 O2 pompé en sortie de pompe (flux dérivé).
La partie démarrage comporte le lancement de la turbine après la mise en froid
des pompes et l'allumage du générateur grâce à un démarreur pyrotechnique.
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AC
BEVH (O)
DG
DPR
GG
TP
VCH (O)
VD
VGH (O)
VPH (O) |
Allumeur de Chambre
Boitier d'Electrovanne Hydrogène
Démarreur Générateur
Détendeur Pilote Régulateur
Générateur de Gaz
Turbopompe
Vanne Chambre Hydrogène (Oxygène)
Vanne de Délestage
Vanne Générateur Hydrogène (Oxygène)
Vanne de Purge Hydrogène (Oxygène) |
CARACTERISTIQUES TECHNIQUES
(ETAGE H10-3)
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Poussée (vide) |
64.8 kN |
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Impulsion spécifique |
445.6 s |
Pression de combustion |
36.6 bar |
Rapport de détente |
83.1 |
Débit ergols |
14/86 kg/s |
Rapport de mélange |
4.86 : 1 |
Vitesse de rotation turbine |
60,500 tpm |
Puissance turbine |
380 kW |
Hauteur |
2.01 m |
Diamètre tuyère |
0.99 m |
Masse |
155 kg |
Détail
du HM7 B lors d'une exposition à Auriol en 2004 (photos Pierre-Alain
Uldry)
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Le 100e moteur HM7 produit par Vernon (moteur
1975r) vole sur V65 en juillet 1994.
En 1995 à l'aube du vol 75, le HM7B totalisait 171 700 s de fonctionnement dont
47 400 en vol.
A la fin 2000, 175 moteurs HM7B ont été
construit, et ont accumulé près de 250 000 secondes de fonctionnement dont 90
000 en vol. De 1995 à 2003, le moteur HM7B réalise un sans faute avec 74
lancements consécutifs. Début 2003, après le denier vol d'Ariane 4, on
comptait 116
moteurs HM7 produit pour Ariane 4 et 17 dédiés à Ariane 2 et 3.
On compte seulement 2 échecs du moteur HM7B. V63 : Le 63ème , le 24 janvier 1994,
survient
à la suite de la mise à froid tardive d'un roulement de la turbopompe et de
l'arrêt du moteur du troisième étage du lanceur. Cet échec, qui interrompt
une série de 26 lancements sans-faute, cause la perte des satellites Turksat-1A
et Eutelsat-II-F5.
V70 : Le 1er décembre 1994, une mauvaise
alimentation du générateur à gaz, n'entraîne la turbo-pompe du 3ème étage
qu'à 70% de sa puissance nominale et le lanceur n'arrive pas à mettre en
orbite le satellite PANAMSAT-3. La version H10-3 du 3ème étage, dont c'est le
premier , n'est pas en cause. La Commission d'Enquête sur ce deuxième échec
en une année, conclut à une "pollution" d'origine incertaine, et
propose la mise en place d'un petit filtre dans le circuit LOX et des
procédures de vérification accrues. Les travaux mis en oeuvre durent jusqu'à
la fin février, 2 semaines de plus que prévu à cause de la complexité des
montages / démontages et les essais de qualification.
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