fusée à propergol solide

Un moteur de fusée à propergol solide brûle une seule charge de carburant composite appelée un grain, fabriquée en mélangeant du carburant métallique en poudre (généralement de l'aluminium), un oxydant (perchlorate d'ammonium) et un liant (tel que le polybutadiène à terminaison hydroxyle) en une masse caoutchouteuse qui est coulée ou tassée dans un carter de moteur. Une fois allumé, le grain brûle de l'intérieur vers l'extérieur, la combustion se produisant sur la surface interne d'une cavité soigneusement formée. Les gaz en expansion s'échappent par une tuyère à l'arrière, générant une poussée. Le processus ne peut pas être modulé, mis en pause ou redémarré une fois l'allumage commencé.

Les fusées à propergol solide sont plus simples et plus robustes que les moteurs à propergol liquide car elles n'ont pas de pompes, d'injecteurs ou de réservoirs de propergol séparés. Elles nécessitent une infrastructure de soutien au sol minimale et peuvent rester prêtes pendant des mois ou des années. Dans l'aviation, elles apparaissent le plus souvent comme des bouteilles de décollage assisté par fusée (RATO) pour les avions de transport militaire et comme des propulseurs d'appoint pour les lanceurs spatiaux. Des moteurs solides plus petits alimentent également les sièges éjectables, les systèmes de propulsion d'urgence et les fusées de décélération pour les systèmes d'atterrissage.

Le profil de combustion et la courbe de poussée sont entièrement déterminés par la géométrie du grain. Un grain avec une cavité cylindrique brûle du centre vers l'extérieur, produisant une poussée décroissante à mesure que la surface interne diminue. Une cavité en forme d'étoile augmente la surface à mesure que la combustion progresse, créant une poussée croissante puis décroissante. Le temps de combustion, la pression maximale et l'impulsion totale sont tous fixés lors de la fabrication. Cette prévisibilité est un avantage pour la conception du véhicule mais supprime tout contrôle en vol.

Les défaillances structurelles des fusées à propergol solide proviennent presque toujours du grain lui-même. Des fissures se développent à cause des cycles thermiques, des vibrations pendant le transport ou des défauts de moulage ; une fois l'allumage produit, ces fissures s'élargissent rapidement à mesure que les gaz chauds s'y engouffrent, augmentant la surface de combustion de manière imprévisible. Le décollement, où le grain se sépare du revêtement du carter, crée des poches où la flamme érode la paroi du carter. Les particules d'aluminium provoquent également l'érosion du col de la tuyère, qui doit être fabriqué à partir de matériaux ablatifs (composites carbone-phénolique ou céramiques ultra-haute température) qui se carbonisent et s'érodent de manière contrôlée.

Le terme solide distingue ces moteurs des fusées à propergol liquide et des fusées hybrides (qui brûlent un propergol solide avec un oxydant liquide). Dans les contextes militaires et aérospatiaux, un moteur de fusée à propergol solide est parfois appelé propulseur, charge ou cartouche d'impulsion. Les grands moteurs solides pour le lancement spatial portent des désignations liées à leur niveau de poussée ou à leur impulsion totale ; les petits moteurs tactiques sont souvent spécifiés par leur durée de combustion en secondes et leur pression maximale en psi ou en bar.