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Le Walter HWK 109-509 était un moteur-fusée à ergols liquides, développé au cours de la Seconde Guerre mondiale à partir de 1943 par le constructeur allemand Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (en) (HWK). Il propulsait les intercepteurs à moteur-fusée Messerschmitt Me 163 Komet et Bachem Ba 349 Natter.
Walter HWK 109-509 (caract. 109-509A) | |
Un HWK 109-509A, exposé au Luftwaffenmuseum (de), à Berlin-Gatow, en Allemagne. | |
Constructeur | Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (en) (HWK) |
---|---|
Premier vol | |
Utilisation | • Me 163 Komet • Ba 349 Natter |
Caractéristiques | |
Type | Moteur-fusée à ergols liquides[1] |
Masse | 170 kg |
Performances | |
Poussée maximale à sec | 14,7 kN |
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Le nombre « 109 » inclus dans la désignation était le préfixe donné par le RLM à tous les moteurs à réaction, fusées ou turboréacteurs, conçus par l'Allemagne au cours de la Seconde Guerre mondiale[2].
Les premières versions du Me 163, désignées Me 163A, avaient été propulsées par un concept précédent fonctionnant avec un « moteur froid », le RII-203[4], développé à partir de 1939[5] et utilisant le « T-Stoff », une substance composée à 80 % de peroxyde d'hydrogène (H2O2), décomposé par catalyse par du « Z-Stoff », un oxydant composé de permanganates divers. Ce dernier avait cependant tendance à boucher les buses présentes dans la chambre de combustion[4], causant des fluctuations de puissance et potentiellement des explosions. Le plus gros problème, cependant, était que la puissance ne pouvait pas être modulée (par une manette de gaz, par exemple), et quand l'appareil revenait en vol en palier après sa montée en altitude, il accélérait rapidement à des vitesses qui posaient de sérieux problèmes de compressibilité. Le Ministère de l'Aviation du Reich (RLM) demanda qu'une version soit développée avec une manette de gaz, et donc une poussée pouvant être modifiée au cours du vol. Le retour du moteur sur les planches à dessin débuta en 1942, et la nouvelle version prit la désignation interne de RII-211[5].
Pendant cette période Hellmuth Walter était également en train de travailler avec un nouveau carburant connu sous la désignation de « C-Stoff », qui produisait une chaleur importante et donna donc aux moteurs le qualificatif de « moteurs chauds ». Le C-Stoff était un mélange d'environ 57 % de méthanol (CH3OH), 30 % d'hydrate d'hydrazine (N2H4) et 13 % d'eau (H2O), avec une faible quantité de catalyseur dit « catalyseur 431 » (K3[Cu(CN)4). Les deux éléments, C-Stoff et T-Stoff, réagissaient violemment lorsqu'ils étaient mis en contact l'un avec l'autre[6]. Le violent processus de combustion résultait en la formation d'eau, de dioxyde de carbone et d'azote, et d'une énorme quantité de chaleur projetant un flux surchauffé de vapeur, d'azote et d'air qui était expulsé par un trou vers l'arrière du moteur, produisant une poussée vers l'avant d'environ 17 kN.
Afin de résoudre le problème de la variation de puissance, le nouveau moteur intégrait des turbopompes[5] avec deux réglages. Les pompes étaient entraînées par une turbine unique, mise en mouvement par la vapeur créée par la décomposition de T-Stoff avec un treillis métallique de catalyseur[7]. Combiné avec une manette de gaz mécanique, ce système fournissait quatre niveaux de puissance du moteur, du régime de ralenti à la pleine puissance pour la montée en altitude. En pratique, il fut découvert que la possibilité de faire varier la puissance du moteur dégradait fortement son efficacité et sa consommation en carburant, au point qu'elle n'améliorait pas l'endurance de l'avion comme espéré. Malgré ce problème, cette version du moteur fut tout de même installée dans le Me 163B.
La solution finale au problème de la variation de la puissance fut apportée par les versions B et C du moteur. Celles-ci employaient deux chambres de combustion, celle d'origine recevant rétroactivement le nom de « Hauptofen », et étant accompagnée juste en dessous d'une seconde plus petite désignée « Marschofen », cette dernière étant réglée pour produire la poussée nécessaire à un vol en palier à haute vitesse (4 kN). Cette deuxième chambre produisait cette puissance à son point de fonctionnement idéal, et elle ne souffrait donc pas des problèmes d'efficacité qui avaient affecté les premiers modèles lorsqu'on avait tenté de rendre variable leur puissance. Le mécanisme de manette de gaz de la chambre de combustion originale fut retiré, et la variation de puissance fut en fait obtenue simplement en mettant le moteur principal en marche ou non. Cette nouvelle version améliorait de façon importante l'endurance de croisière de l'avion, avec des temps de vols moyens passant de seulement huit à environ douze minutes, soit une amélioration de 50 %. Ce moteur était également mécaniquement plus simple, car il était doté de turbopompes à régime fixe.
Le moteur était d'une conception toute intégrée, avec tous les composants du système, à l'exception des réservoirs d'ergols, enfermés à l'intérieur d'une structure cubique — cette structure fut cependant allégée pour le concept à deux chambres 109-509C. Seules les chambres de combustion, et la plaque tubulaire qui les liait au reste du moteur, étaient installés en-dehors et à l'arrière de la structure cubique[8]. Le refroidissement des chambres de combustion se faisait par circulation de C-Stoff dans leurs parois. Il était ensuite renvoyé dans les chambres pour subir sa réaction avec le T-Stoff et produire de la poussée[9].
Environ 300 exemplaires de ce moteur furent produits[5], achevant leur carrière opérationnelle en même temps que le Me 163, vers [5]. Une copie de la version 509B fut fabriquée par les Japonais pour propulser le Mitsubishi J8M, une copie du Me 163, mais il n'effectua qu'un seul vol, en , qui se solda par un crash.
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