Proton | Le troisième étage

1. Généralités

Le troisième étage de Proton-K (8S812) et celui de Proton-M (8S812M) sont identiques. Pour les deux versions, il se présente sous la forme d'une structure cylindrique comprenant une case à équipement, un compartiment des ergols et un compartiment inférieur.

Fig. 1.1 : Vue de dessous du troisième étage de Proton.
Crédit : DR.

Fig. 1.2 : Le troisième étage de Proton.
Crédit : DR.

Fig. 1.3 : Préparation d'un troisième étage dans le MIK-92-1 en juillet 1988.
Crédit : Aviation Week & Space Technology (1988).

2. Le compartiment des ergols

Il est de conception semblable à celui du deuxième étage, mais en plus petit. Ainsi, le réservoir de tétraoxyde d'azote, placé au-dessus du réservoir d'UDMH, ne comporte pas de section cylindrique mais est simplement constitué de deux dômes soudés ensemble sur un anneau de renforcement.

3. Le compartiment inférieur

Il comprend la motorisation et est logé dans le compartiment de transition du deuxième étage. Il est également muni de quatre rétrofusées 15D4, fournies par le MKB Iskra.

Fig. 3.1 : Schéma du troisième étage.

Fig. 3.2 : Le troisième étage du lanceur Proton-K. Les rétrofusées sont bien visibles.
Crédit : ESA.

4. La case à équipements

Elle abrite le système de contrôle construit par le NPTs AP. Alors qu'il était analogique sur Proton-K, celui de Proton-M est entièrement numérique. Il comprend notamment le système de navigation inertielle et l'ordinateur de bord Bisser-3. Celui-ci, redondé deux fois, est alimenté par des batteries (11L032K).

Fig. 4.1 : Vue de face du troisième étage.

Récemment, le NPTs AP a développé un nouvel alliage, appelé AKP-1M, pour construire ses gyroscopes. L'AKP-1M est basé sur l'aluminium et non sur le classique béryllium, jugé trop cher et surtout trop toxique. Il a la densité de l'aluminium, mais le coefficient de dilatation de l'acier.

Fig. 4.2 : La plate-forme gyrostabilisée au NPTs AP.

Fig. 4.3 : L'ordinateur de bord Bisser-3.

5. Motorisation

5.1 - Propulsion classique

La propulsion du troisième étage est assurée par un moteur RD-0212 (8D49), développé par le KB KhimAvtomatiki (anciennement OKB-154) sous la direction de Y. I. GUERCHKOVITCH, et produit en série à l'usine VMZ de Voroniezh.

Le RD-0212 est constitué :

- d'un moteur principal monochambre RD-0213 (8D48),
- d'un moteur vernier quadrichambre RD-0214 (8D611).

Des vérins électriques permettent d'incliner chacune des quatre tuyères du RD-0214 dans une fourchette de 45°.

Fig. 5.1.1 : Maquette du RD-0212.
Salon du Bourget 2009. Crédit : Nicolas PILLET.

Fig. 5.1.2 : Un moteur RD-0212.
Musée de la VMZ. Crédit : VMZ.

Fig. 5.1.3 : Schéma du moteur RD-0214.
1. Vanne du générateur de gaz. 2. Générateur de gaz de l'UDMH. 3. Vanne d'admission d'UDMH.
4. Pressurisation du réservoir d'UDMH. 5. Starter. 6. Régulateur. 7. Vanne.
8. Vanne d'admission dans la chambre. 9. Chambre de combustion. 10. Soufflet. 11. Stabilisateur.
12. Pressurisation du réservoir de N2O4. 13. Vanne d'admission de N2O4.
14. Vanne du générateur de gaz. 15. Générateur de gaz du N2O4. 16. Vanne du générateur de gaz.
17. Pivot.
Crédit : Novosti Kosmonavtiki n°07-2015.

Lors du lancement, les quatre chambres du RD-0214 sont allumées en premier, et le RD-0213 six secondes plus tard. Entre temps, le deuxième étage a été éteint et largué.

5.2 - Propulsion fluor-ammoniac

En 1969, GLOUCHKO avait commencé la mise au point d'un nouveau moteur destiné à équiper le troisième étage de Proton : le RD-301 (11D14). Son originalité était de fonctionner avec un mélange fluor/ammoniac extrêmement toxique.

Fig. 5.2.1 : Le moteur RD-301.
Musée de la Cosmonautique de Saint-Pétersbourg. Crédit : Nicolas PILLET.

Les autorités soviétiques avaient tout de même ordonné son développement, et les pas de tirs avaient commencé à être modifiés quand, en 1976, alors que plusieurs millions de roubles avaient déjà été investis, elles ont réalisé à quel point l'emploi d'un tel moteur serait dangereux. Le projet a alors été subitement abandonné.

5.3 - Spécifications des moteurs

RD-0212
8D49
RD-301
11D14
RD-0213
8D48
RD-0214
8D611
Utilisation Depuis 1967 -
Oxydant/carburant N2O4/UDMH Fluor/ammoniac
Poussée dans le vide (t) 59,36 3,15 9,86
Impulsion spécifique dans le vide (s) 326,5 293 400
Pression dans la chambre (MPa) 14,7 5,3 120
Masse (kg) 550 90 183
Longueur (m) 2,327 0,524 1,885
Diamètre maximal (m) 1,47 3,78 0,98