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Les ergols solides 

Présentation des poudres :

Les ergols solides sont improprement appelés "poudres". En fait, ce sont des mélanges constitués de grains de sels minéraux à caractère oxydant (comburant) et réducteur (combustible) dispersés dans une masse de haut polymère appelé le liant. Ces propergols sont très utilisés, surtout dans les propulseurs d’appoints (boosters ou pseudo premiers étages tels que les EAP). Ils délivrent, en peu de temps, une forte poussée à partir d’une masse et d’un volume réduits et sont ensuite largués. Ils sont faciles à stocker (jusqu’à 10 ans) et à manipuler. Toutefois, ils ne permettent pas un arrêt suivi d'un réallumage du moteur.

ergoleap.jpg (11742 octets)

EAP d'Ariane 5 (Copyright SNPE)

Réactifs :

  • NH4ClO: perchlorate d’ammonium
    • NH4+ : l’ion ammonium (le combustible) est le réducteur.
    • ClO4- : l’ion perchlorate (le comburant) est l’oxydant.
  • L’aluminium est réducteur.
  • Le polybutadiène ou PBHT, (–[CH2 – CH = CH – CH2]n–), dont le monomère est le butadiène (CH2 = CH – CH = CH2), qui sert de liant et de carburant (combustible).

    Pour les EAP (étages accélérateurs à poudre) d’Ariane 5, les proportions sont 68-18-14 c’est à dire :
    68 % de perchlorate d’ammonium, 18 % d’aluminium, 14 % de polymère (le polybutadiène).

    La navette spatiale américaine utilise aussi ces ergols solides mais les proportions sont : 70-16-14.


Réactions chimiques :

  • L’équation de la réaction d’oxydoréduction entre l’ion ammonium et l’ion perchlorate est :

4 NH4ClO4 (s)     - >    2 N2 (g) + 6 H2O (g) + 5 O2 (g) + 4 HCl (g)

  • Puis oxydation de l’aluminium selon :

4 Al (s) + 3 O2 (g)   - >  2 Al2O3 (s) (oxyde d’aluminium ou alumine)

Cette réaction est très exothermique et permet d’augmenter la température des gaz.

  • Réaction du polybutadiène :

–[CH2 – CH = CH – CH2]n– + 11n/2 O2     - >  4n CO2 + 3n H2O + chaleur

L’équation-bilan sans le liant est :

6 NH4ClO4 (s) + 10 Al (s)   - >  3 N2 (g) + 9 H2O (g) + 5 Al2O3 (s) + 6 HCl (g)

 

Environnement et sécurité :

Au cours de ces réactions, il y a production d'une quantité importante de  chlorure d’hydrogène HCl . L'ajout d’eau au début de la phase de décollage de la fusée a notamment pour rôle de fixer les gaz de chlorure d'hydrogène. Il y a également une forte production d’oxyde d’aluminium ou alumine : Al2O3.