Discussion:Impulsion spécifique

Si tu mets Isp en secondes, alors tu pousses 9.81N par kg d'ergols, il me semble. --XaVieR

Ben, ca dépend des ergols...

Non, l'Isp c'est la durée pendant laquelle 1kg de propergol produit 1N j'en suis sûr.

Ca dépend:
si tu compares au debit-masse, dans ce cas c'est bien 1 N, mais l'Isp s'exprime en (N*s)/kg
si tu compares au debit-poids, c'est 9.81N et l'Isp s'exprime en s --XaVieR

T'as raison je me suis trompé :-( J'suis nul !

Tableau de valeurs

Que représente le tableau de valeurs Isp/couple d'ergols?? L'isp dépend certes du couple d'ergols mais aussi du moteur et plus particulièrement la tuyère utilisée, non?? La force est proportionnelle à la vitesse d'éjection qui dépend de la section de la tuyère, si je ne me trompe pas.

Oui vous avez raison il faudrait être plus précis sur les conditions dans lesquels ces valeurs s'appliquent. A priori cela doit être le maximum théorique dans le vide mais il faudrait avoir une source pour confirmer. Pline (discuter) 12 août 2011 à 16:14 (CEST)

Hello, les gars ! je crois qu'il est essentiel de préciser que l'Isp d'un ergol est une notion très intuitive : elle a été définie (très tôt, j'imagine) comme "le temps pendant lequel un Kg de cet ergol peut fournir une poussée équivalente à son poids sur Terre. Il apparaît alors nettement que l’Impulsion Spécifique est une notion tout à fait terrestre puisqu’elle fait référence à la gravité terrestre (qui n’est en rien une constante universelle)."

Je tire quasiment cette citation du début de mon texte sur l'Impulsion Spécifique d'une Fusée en Vol Stationnaire (page Physique de la fusée du site Go Mars ! :http://perso.numericable.fr/fbouquetbe63/gomars/physique.htm )que vous avez l'indulgence de citer, je viens de m'en rendre compte.

Ce n'est que dans un désir salutaire de rigueur scientifique que la formule de l'impulsion est devenue celle que vous annoncez (bien que cette formule ne conviennent qu'à une propulsion à Vitesse d'éjection constante, ce qui est rarement le cas, spécialement pour les fusées d'amateur (à feu, et ... à eau)... La formule plus générale de l'Isp est donc le quotient de L'impulsion totale créée par un moteur par le produit de la masse d'ergol utilisée par l'accélération de la pesanteur. Notons que l'Isp n'est en rien une notion universelle (puisqu'elle fait appel à g). Cette non universalité indique bien qu'elle est l'héritière directe de la notion très intuitive des débuts.

Amicalement, Bernard de Go Mars (d) 6 septembre 2011 à 13:04 (CEST)

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"L'isp dépend certes du couple d'ergols mais aussi du moteur et plus particulièrement la tuyère utilisée, non??"

Cette question est intéressante !

L'impulsion spécifique est une notion d'ingénieur. Finalement, elle représente les possibilités de propulsion à réaction que l'on peut retirer d'une matière donnée lorsqu’elle est utilisée au mieux.

Pour déterminer l'Isp, l'ingénieur mesurera donc l'impulsion totale développée au banc par un moteur. Si un moteur produit une Poussée constante de 50 N pendant 10 secondes, l'Impulsion que mesurera l'ingénieur sera de 50*10 = 500N.s.

Bien sûr, et surtout pour les moteurs pyrotechniques d'amateurs (et les fusées à eau), la Poussée n'est pas constante, il faut intégrer cette poussée sur la durée de propulsion (Somme de P(t)dt).

Comme, pour un moteur donné (même tuyère et même chambre de combustion, par exemple) lorsque l'on a le double d'ergols on peut obtenir le double d'Impulsion, les ingénieurs ont eu l'idée de rapporter l'Impulsion produite par une masse d'ergol au poids de cet ergol, ce qui, pour un type d'ergol donné, conduit à un chiffre constant.

Ce quotient se comprend bien pour des ergols liquides : il suffit de doubler, par exemple, le volumes des réservoirs pour que ce moteur fonctionne deux fois plus longtemps et donc que son impulsion soit doublée (si le moteur tient le coup, mais c'est un autre problème). Dans les deux cas l'Isp sera la même...

Donnons un exemple d'Isp avec un moteur à poudre d'amateur : le moteur Cariacou :

Son Impulsion totale (c'est l'Impulsion dont on parle) est de 145N.s. Comme cette Impulsion est procurée par 70g de poudre, l'Impulsion spécifique est de 145/(0,07*g) = 211".

Source : http://www.planete-sciences-atlantique.org/GetFile.ashx?file=propulseurs_spatiaux.pdf

On voit donc que pour les moteurs d'amateurs, l'impulsion est plus proche des 200" que des 250" qu'elle atteint dans le meilleur des cas avec des "poudres" à la chimie très complexe...

L'Isp a un rapport étroit avec la capacité d'un moteur à effectuer du vol stationnaire sur notre planète. Mais elle n'est pas exactement la durée que pourrait durer ce vol stationnaire : --> d'abord, dans la notion d'Isp, le poids du moteur et des réservoirs, etc. (ce que l'on, appelle chez les amateurs la "masse mécanique") tout ce poids pourtant nécessaire n'est pas compté. --> ensuite, à mesure que les ergols sont éjectés en vol stationnaire, la fusée s'allège et l'on peut donc songer à réduire le débit massique afin que le vol stationnaire ne se transforme pas en vol assentionnel (en vol normal de fusée, donc) : on peut ainsi économiser pas mal d'ergol. Et finalement, les possibilités de vol stationnaire peuvent se montrer plus importante (en durée) que l'Isp peut le laisser penser. Pour des fusée à eau, j'ai calculé que la durée de vol stationnaire peut être le double de l'Isp (qui vaut, disons, 3")...

Amicalement, Bernard de Go Mars (d) 6 septembre 2011 à 15:21 (CEST)

Voici les corrections que je vous propose pour le texte actuellement en vigueur. Ces corrections font, vous en jugerez, la part belle à l'intuition, puisque l'Impulsion Spécifique est une notion finalement assez intuitive. Wikipédia ne se doit pas simplement d'être rigoureuse, elle doit aussi être pédagogique...

Mes corrections :

L'Impulsion Spécifique (notée généralement Isp) permet de comparer l'efficacité d'un système de propulsion à réaction mettant en jeu des ergols ; plus l'Impulsion Spécifique est grande, plus le système est efficace.

Le terme "Spécifique" indique que l'Impulsion Spécifique est liée à la nature des ergols (comme la masse spécifique à la nature du corps).

Pour obtenir l'Impulsion spécifique d'un système de propulsion, il suffit de diviser l'impulsion qu'il délivre durant son fonctionnement par le poids sur Terre des ergols utilisés pendant ce fonctionnement (attention : leur poids et non seulement leur masse):

I_{sp}= \frac{F}{qg_{0}}

Ici il faudra quand-même définir l'Impulsion (ou renvoyer vers sa définition)

Les lois de la physique étant ce qu'elles sont, effectuer cette division revient également à faire le quotient de la poussée du propulseur par le produit du débit massique de propergol par la valeur de l'accélération de la pesanteur terrestre (ce produit constituant bien sûr comme le débit-poids du propergol éjecté) :

Mais la première définition (quotient de l'Impulsion par le poids d'ergols utilisés) est plus intuitive : finalement l'Impulsion spécifique est l'Impulsion que produit un système "au kilogramme-poids" de propergols.

Plus intuitif encore : L'impulsion Spécifique indique la durée pendant laquelle un kilogramme de propergol produit une poussée égale au poids de ce Kilogramme (dans le champ gravitationnel terrestre) (égale au poids de ce kilogramme de propergol ou de toute autre matière, évidemment) :

De fait, ce concept d'Impulsion spécifique est né bien avant que les physiciens ne mettent de l'ordre dans toutes leur formules en normalisant les unités (et en faisant la distinction entre masse et poids). Avant cette normalisation, le quotient Impulsion/masse donnait naturellement des secondes.

C'est pour assurer la continuité avec cette ancienne définition qu'on a choisi l'actuelle définition qui produit toujours des secondes, et aussi parce qu'il est éclairant de ressentir intuitivement qu'avec une Impulsion Spécifique de 250", par exemple, une certaine masse d'ergols pourrait demeurer en vol stationnaire pendant ces 250" (en fait ce sentiment est faux puisque l'éjection des ergols consommés diminue la Poussée requise pour soulever le poids des ergols restant, et donc diminue le débit massique d'ergol requis pour le vol stationnaire : le temps de vol stationnaire sera donc encore plus fort que l'Impulsion Spécifique de 250").

Cependant certains scientifiques jugent que le concept d'Impulsion Spécifique doit être abandonné pour qualifier l'efficacité propulsive d'un jeu d'ergols au profit de celui de la Vitesse d'éjection : cette Vitesse d'éjection qualifie en effet tout pareillement l'efficacité des ergols puisque le quotient :

I_{sp}= \frac{F}{qg_{0}}

...peut également s'écrire Véject / g (en effet la loi fondamentale de la dynamique implique que F= qVéject ).

À un coefficient fixe près donc (l'accélération de la pesanteur g), la Vitesse d'éjection donne bien le même renseignement sur l'efficacité propulsive d'un jeu d'ergols que l'Impulsion Spécifique.

De plus, il faut admettre que le concept d'Impulsion Spécifique n'est pas universel puisqu'il est lié à g, alors que la Vitesse d'éjection ne souffre pas de ce défaut...

Amicalement, Bernard de Go Mars (d) 6 septembre 2011 à 22:06 (CEST)