Soyouz | Le carneau

Il existe plusieurs façons de gérer l'immense quantité de gaz de combustion qui s'échappe d'une fusée lors de son décollage. Pour la R-7 et ses multiples dérivés, c'est l'option du carneau qui a été retenue.

Généralités

Un carneau est un grand fossé, muni d'un déflecteur de gaz, au-dessus duquel le lanceur est suspendu avant son décollage. Quand les moteurs sont allumés, les gaz disposent de suffisamment d'espace pour pouvoir s'échapper sans entourer le lanceur, ce qui évite d'atteindre un niveau de vibrations trop important.

Fig. 1 : Le carneau du pas de tir n°5 de Baïkonour.
 Lancement de Soyouz TMA-17. Crédit : NASA.

A Baïkonour, le carneau du premier pas de tir (17P32-5) a une profondeur de 42m. Toutefois, ce premier pas de tir avait été surdimensionné, et le carneau du second pas de tir (17P32-6) ne fait que 20m de profondeur. Celui du Centre Spatial Guyanais fait 26m de profondeur. De plus, les carneaux des quatre pas de tir de Plesetsk sont beaucoup moins étendus que leurs homologues guyanais et kazakhs.

Fig. 2 : Le pas de tir n°4 de la zone 43 de Plesetsk.
 Crédit : A. BABIENKO / Novosti Kosmonavtiki.

Fig. 3 : Le carneau de la Zone de Lancement Soyouz du Centre Spatial Guyanais.
 Photos : Nicolas PILLET, 8 août 2008.

En raison des très fortes précipitations présentes en Guyane, le carneau a été équipé d'un système de collecte et de pompage des eaux de pluies, afin d'éviter que le niveau ne monte.

Fig. 4 : Le système de collecte des eaux de pluies, au fond du carneau guyanais.
 Crédit : Nicolas PILLET, 8 août 2008.

Le déflecteur

Un déflecteur en béton est positionné juste sous le pas de tir afin de diriger les flammes des moteurs RD-107 et RD-108 vers le carneau.

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Vidéo 1 : Lancement de Soyouz TMA-15, le 27 mai 2009.
On voit bien l'utilité du déflecteur de flammes.
Crédit : Roscosmos.

Fig. 5 : Le déflecteur de la Zone de Lancement Soyouz du Centre Spatial Guyanais.
 Photos : Nicolas PILLET, 8 août 2008.

Le système d'éjection

Fig. 6 : Schéma du phénomène de remontée des gaz de combustion.
 Crédit : KBOM.

Après leur allumage, les moteurs des deux premiers étages, les RD-107 et RD-108, ne délivrent pas immédiatement leur puissance nominale. Ils passent par un stade préliminaire où la pression dans les chambres de combustion ne dépasse pas 10 bars.

Le débit de kérosène, en revanche, est proche de sa valeur nominale. En conséquence, une grande partie de sa masse ne s'enflamme pas et va s'éteindre dans le fond du carneau.

Une partie du kérosène arrive toutefois à brûler, mais les gaz chauds qui en résultent, du fait de la faible pression dans la chambre, ne sont pas éjectés vers le bas. A l'inverse, ils ont tendance à remonter, ce qui fait encourir un risque très important au lanceur, qui se retrouve baigné dans une masse de gaz chauds.

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Vidéo 2 : Lancement de Progress M-11M, le 21 juin 2011.
On voit bien que dans les premiers instants après l'allumage, les gaz
de combustion n'ont pas naturellement tendance à descendre dans le carneau.
Crédit : Roscosmos.

Un système d'éjection a donc été mis en place. Un collecteur muni de sprinklers est fixé tout autour du pas de tir, et encercle complètement la base du lanceur. Il est gonflé avec de l'air sous pression, et après l'allumage des moteurs les sprinklers, dirigés vers le bas, refoulent l'air qui repousse les gaz de combustion dans le fond du carneau.

Le collecteur commence à être gonflé à l'instant H0-30'. Les sprinklers, quant à eux, sont ouverts à H0-15", juste avant l'allumage des moteurs qui intervient à H0-10,8".

Fig. 7 : Les collecteurs du système d'éjection, sur le pas de tir n°5 de Baïkonour,
et dans la Zone de Lancement Soyouz du Centre Spatial Guyanais.
Photos : NASA (Soyouz TMA-13) / ESA/CNES/Arianespace (QO du 29 avril 2011).

Bibliographie

- BARMINE, I., Технологические объекты наземной инфраструктуры ракетно-космической техники, Tome 1, p. 239

Dernière mise à jour : 5 août 2012