Brevet FR3052197A1 — publié le 20171208

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne une turbopompe, notamment une 5 turbopompe pour moteur-fusée à ergols cryogéniques. La plupart des lanceurs spatiaux actuellement utilisés comprennent un moteur-fusée à ergols liquides équipé d'une ou plusieurs turbopompes pour alimenter une chambre de combustion en ergols liquides sous pression à un débit élevé. Comme ergols liquides, on utilise fréquemment 10 des ergols cryogéniques comme l'oxygène liquide (LOx) et l'hydrogène liquide (LH2). De manière connue, une telle turbopompe comprend une pompe, une turbine, un arbre rotatif relié à la pompe et à la turbine, un carter délimitant une chambre à travers laquelle l'arbre rotatif s'étend. 15 Lorsque les ergols sont cryogéniques, la turbopompe doit être amenée de la température ambiante à une température proche de la température des ergols cryogéniques avant que le moteur-fusée ne démarre. Pour cela, il est connu de faire circuler un fluide, par exemple un 20 ergol cryogénique, dans la chambre, à l'intérieur du carter de la turbopompe, avant de démarrer le moteur-fusée. Le fluide, après avoir prélevé de la chaleur dans la chambre, est évacué de celle-ci via un conduit d'évacuation perpendiculaire à l'axe de l'arbre. 25 La quantité d'énergie susceptible d'être ainsi évacuée est limitée, si bien que cette étape de mise en température représente une consommation très importante d'ergol, avant même que le moteur-fusée ne puisse démarrer. Cela limite la quantité d'ergols pouvant être emportée à bord du lanceur spatial, et donc les performances du lanceur spatial. 30 Il existe donc un besoin d'une turbopompe dont la mise en température nécessite une quantité d'ergol plus faible que les turbopompes existantes. Objet et résumé de l'invention 35 La présente invention vise à répondre à ce besoin. 3052197 2 Ce but est atteint grâce à une turbopompe comprenant une pompe, une turbine, un arbre rotatif relié à la pompe et à la turbine, un carter délimitant une chambre à travers laquelle l'arbre rotatif s'étend, et une cavité dans l'épaisseur du carter, dans laquelle la cavité présente une partie non radiale. La partie non radiale est configurée pour permettre une circulation d'un fluide dans une direction axiale opposée à la direction axiale de circulation dudit fluide dans la chambre. Puisque le fluide circule dans une direction non radiale, la surface d'échange entre le fluide et le carter est augmentée par rapport à une configuration dans laquelle le fluide circulerait directement par un conduit perpendiculaire à l'axe de l'arbre de la turbopompe, ce qui diminue la quantité de fluide nécessaire à la mise en température de la turbopompe. Ainsi, le lanceur doit emporter moins de fluides destinés uniquement à la mise en température de la turbopompe avant le démarrage du moteur- fusée, ce qui améliore ses performances. Selon une possibilité, le carter comprend un orifice d'admission mettant en communication fluide la cavité avec la chambre, et un orifice de sortie en communication fluide avec la cavité et distinct de l'orifice d'admission, et l'orifice d'admission est axialement plus proche de la turbine que l'orifice de sortie. Selon une possibilité, la turbopompe comprend un premier palier et un deuxième palier soutenant l'arbre rotatif, le premier palier étant plus proche de la pompe, et le deuxième palier étant plus proche de la turbine, et l'orifice d'admission est axialement plus proche du deuxième palier que l'orifice de sortie. Selon une possibilité, en désignant par P le périmètre d'une section axiale de la partie non radiale, et par S la superficie de cette section axiale, le rapport P2/5 est supérieur ou égal à 25, et de préférence supérieur ou égal à 40. Selon une possibilité, en désignant par L la longueur de la partie non radiale, et par S la superficie d'une section axiale de la partie non radiale, le rapport L2/S est supérieur ou égal à 1, et de préférence supérieur ou égal à 4. Selon une possibilité, la partie non radiale est de section constante. 3052197 3 Selon une possibilité, le carter comprend au moins deux parties de carter, et la partie non radiale est aménagée entre au moins deux desdites parties de carter. Selon une possibilité, la turbopompe comprend au moins une autre 5 cavité dans l'épaisseur du carter présentant également une partie non radiale configurée pour permettre lune circulation d'un fluide dans une direction axiale opposée à la direction axiale de circulation dudit fluide dans la chambre. La présence de plusieurs cavités permet d'augmenter encore la 10 surface d'échange entre le fluide et le carter, tout en allégeant encore le carter. Certaines de ces cavités peuvent être prévues seulement afin d'alléger le carter. Selon une possibilité, la turbopompe comprend exactement deux, trois ou quatre cavités dans l'épaisseur du carter présentant chacune une 15 partie non radiale configurée pour permettre une circulation d'un fluide dans une direction axiale opposée à la direction axiale de circulation dudit fluide dans la chambre. Selon une possibilité, les parties non radiales sont disposées de manière sensiblement axisymétrique autour de l'arbre rotatif. 20 La présente invention concerne également un moteur-fusée à ergols liquides comprenant une turbopompe selon l'une quelconque des possibilités qui viennent d'être décrites. Le moteur-fusée peut être, par exemple, un moteur-fusée à cycle de détente (« expander-cycle ») et/ou à ergols cryogéniques, tels que de 25 l'oxygène liquide (LOx) et de l'hydrogène liquide (LH2). La présente invention concerne également un procédé de démarrage d'un moteur-fusée à ergols liquides, le moteur-fusée comprenant une turbopompe pourvue d'un carter délimitant une chambre, dans lequel, la turbopompe étant à l'arrêt, on fait circuler un fluide de refroidissement 30 dans la chambre dans une première direction axiale, et on fait circuler le fluide de refroidissement dans une cavité dans l'épaisseur du carter, la cavité présentant une partie non radiale, le fluide de refroidissement circulant dans la partie non radiale dans une deuxième direction axiale opposée à la première direction axiale, puis on démarre le moteur-fusée. Selon une possibilité, le fluide de refroidissement est un ergol liquide pour l'alimentation de la chambre de combustion du moteur-fusée. 3052197 4 Selon une possibilité, le carter comprend un orifice d'admission mettant en communication fluide la cavité avec la chambre, et on fait circuler l'ergol liquide à travers la turbopompe jusqu'à ce que la température de l'ergol liquide au niveau de l'orifice d'admission soit égale 5 à la température de l'ergol liquide. Selon une possibilité, l'ergol liquide est de l'oxygène liquide. Selon une possibilité, le fluide de refroidissement est un fluide distinct du ou des ergols liquides alimentant la chambre de combustion du moteur-fusée. 10 Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs modes de 15 réalisations, représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure lA représente schématiquement un lanceur spatial multiétages ; - la figure 1B représente schématiquement un moteur-fusée à cycle 20 de détente pouvant être pourvu d'une turbopompe selon l'invention ; - la figure 2 représente en coupe axiale une turbopompe de l'état de la technique ; - la figure 3 représente en coupe axiale une turbopompe selon 25 l'invention ; - les figures 4A à 4C sont des vues du détail D de la figure 3 ; - les figures 5A à 5F sont des vues en coupe selon l'axe V-V sur la figure 3; - la figure 6 est un graphique représentant l'évolution de la 30 température de l'ergol cryogénique en fonction de la distance axiale à l'entrée de la pompe, une fois que la turbopompe a été mise en température ; - la figure 7 est un graphique représentant l'évolution de la température du carter au voisinage du palier côté turbine en 35 fonction du temps, lors de la mise en température de la turbopompe ; 3052197 5 - la figure 8 est un graphique représentant l'évolution de la température de l'ergol cryogénique au niveau du palier côté turbine en fonction du temps, lors de la mise en température de la turbopompe. Sur les figures 6 à 8, les courbes en pointillés correspondent aux performances d'une turbopompe de l'état de la technique représentée en figure 2, et les courbes en trait plein correspondent aux performances d'une turbopompe conforme à l'invention. Description détaillée de l'invention La figure 1A représente schématiquement un lanceur spatial multiétages 90. Ce lanceur comprend trois étages successifs 92, 93, 94, et une 15 charge utile 95, comme par exemple un satellite, sous une coiffe 96 fixée de manière libérable sur le dernier des trois étages. Chacun des trois étages 92, 93, 94 comprend un moteur-fusée, permettant ainsi le lancement et mise en orbite de la charge utile 95. Pour cela, les moteurs-fusée des trois étages 92, 93, 94 sont mis à feu successivement, avec 20 séparation de chaque étage épuisé avant la mise à feu du moteur-fusée de l'étage suivant. La figure 1B représente schématiquement un moteur-fusée 80 pouvant équiper l'un quelconque des étages 92, 93, 94, ou même un engin spatial lancé comme charge utile sur un tel lanceur spatial. 25 Le moteur-fusée 80 illustré est un moteur-fusée à cycle de détente (dit « expander-cycle »), c'est-à-dire, un moteur-fusée à ergols liquides et alimentation par turbopompe, dans lequel la turbopompe est actionnée par détente d'un des ergols après son réchauffage et sa vaporisation dans un échangeur de chaleur régénératif chauffé par la chambre propulsive. Il 30 est toutefois précisé que la présente invention ne se limite pas à un moteur-fusée de « expander-cycle ». Le moteur-fusée 80 comprend ainsi un premier réservoir RA, un deuxième réservoir RB, une première turbopompe 1, une deuxième turbopompe 1', et une chambre propulsive 81. 5 10 3052197 6 Le premier réservoir RA est configuré pour contenir un premier ergol, par exemple un premier ergol cryogénique tel que de l'oxygène liquide (L0x). Le deuxième réservoir RB est configuré pour contenir un deuxième 5 ergol, par exemple un deuxième ergol cryogénique tel que de l'hydrogène liquide (LH2). La chambre propulsive 81 comprend une chambre de combustion 82 pour la combustion d'un mélange du premier et du deuxième ergol, et une tuyère convergente-divergente 83 avec un goulot d'étranglement 84 pour 10 la détente et accélération supersonique des gaz de combustion résultants afin de générer une poussée en direction opposée. Un échangeur de chaleur régénératif 85 est intégré dans une paroi externe de la chambre propulsive 81, permettant ainsi un échange de chaleur entre la chambre propulsive 81 et les premier et deuxième ergols 15 passant à travers l'échangeur de chaleur régénératif 85. Lorsque le moteur-fusée 80 fonctionne, le premier ergol est pompé par la pompe de la turbopompe 1, puis circule à travers l'échangeur de chaleur régénératif 85. L'échange de chaleur entre le premier ergol et la chambre propulsive 81 refroidit la paroi externe de la chambre propulsive 20 81 tout en chauffant le premier ergol. Le premier ergol entraîne ensuite les turbines des turbopompes 1 et 1', avant d'être finalement transmis à la chambre de combustion 82. Dans le même temps, le deuxième ergol est pompé par la pompe de la turbopompe 1' et est transmis à la chambre de combustion 82. 25 Le moteur-fusée 80 peut en outre comprendre un troisième réservoir RC et un circuit de purge 99 qui seront décrits plus loin. Afin de permettre une meilleure compréhension de la présente invention, on décrit, à l'aide de la figure 2, une turbopompe 101 de l'état de la technique. 30 Dans le présent exposé, les termes « axial », « axialement » et leurs dérivés s'entendent par rapport à l'axe de l'arbre rotatif de la turbopompe. En particulier, une direction étant donnée, la direction axiale est la composante de cette direction parallèlement à l'axe de l'arbre rotatif de la turbopompe. 35 La turbopompe 101 comprend une pompe 103, une turbine 104, et un arbre rotatif 102 relié à la pompe 103 et à la turbine 104. Un carter 3052197 7 107 délimite une chambre 110 à travers laquelle l'arbre rotatif 102 s'étend. Une première extrémité 102a de l'arbre 102 est solidaire du rouet 103a de la pompe 103, et une deuxième extrémité 102b de l'arbre 102, opposée à ladite première extrémité 102a, est solidaire de la roue 104a de 5 la turbine 104. Le carter 107 présente, autour de la turbine 104, un conduit radial d'admission 104b, un tore d'admission 104c, un distributeur 104d et un conduit axial d'échappement 104e. Autour de la pompe 103, le carter 107 présente un passage axial d'admission 103b, une volute 103c et une 10 trompette d'échappement 103d. Ainsi, la rotation du rotor 104a de la turbine 104, propulsée par l'expansion de gaz entrant dans la turbine 104 par le conduit radial d'admission 104b, le tore d'admission 104c et le distributeur 104d et sortant par le conduit axial d'échappement 104e entraîne la rotation de l'arbre 102 et du rouet 103a de la pompe centrifuge 15 103. L'ergol, impulsé par le rouet 103a, entre dans la pompe 103 par le passage axial d'admission 103b et sort par la volute 103c et la trompette d'échappement 103d. La turbopompe 101 est pourvue d'un premier palier 105 et d'un deuxième palier 106 soutenant l'arbre rotatif 102, le premier palier 105 20 étant plus proche de la pompe 103, et le deuxième palier 106 étant plus proche de la turbine 104. Dans l'exemple représenté, les paliers 105 et 106 sont des roulements à billes. Pour permettre la mise en température de la turbopompe 101, celle-ci est pourvue d'un conduit d'évacuation 120 perpendiculaire à l'axe de 25 l'arbre rotatif 102 de la turbopompe 101. Dans le présent exposé, par « mise en température », on entend une étape pendant laquelle, peu de temps avant le démarrage du moteur-fusée dans lequel la turbopompe 101 est installée, on fait circuler de l'ergol à travers la turbopompe 101 afin de l'amener de la température ambiante à une température proche de 30 la température de l'ergol, la turbopompe 101 étant à l'arrêt (en d'autres termes, l'arbre rotatif 102 de la turbopompe 101 n'étant pas en rotation). Une fois cette étape réalisée, on démarre le moteur-fusée. Lors de cette étape de mise en température, de l'ergol (par exemple le premier ergol contenu dans le réservoir RA) est admis à travers le 35 passage axial d'admission 103b, et circule à travers la cage du premier palier 105 et la chambre 110. La direction axiale de circulation D1 de 3052197 8 l'ergol dans la chambre 110 est indiquée sur la figure 2. Après avoir circulé à travers la chambre 110, l'ergol est évacué par le conduit d'évacuation 120, puis est généralement évacué à l'extérieur du lanceur spatial multiétages 90 via le circuit de purge 99. 5 La quantité d'énergie susceptible d'être ainsi évacuée est limitée, ce qui dégrade les performances du lanceur, comme cela été expliqué ci-dessus. En alternative, au lieu des ergols contenus dans les réservoirs RA ou RB, on peut utiliser un fluide distinct des premier et deuxième ergols, 10 contenu dans un réservoir distinct RC, tel que de l'hélium gazeux (GHe) ou de l'azote destiné à purger le moteur-fusée 80. La figure 3 représente une turbopompe 1 selon l'invention. On remarquera que cette turbopompe peut être installée dans le moteur-fusée 80. En outre, les éléments identiques à ceux de la figure 2 sont 15 indiqués par des références numériques diminuées de 100 et ne sont pas décrits à nouveau, seuls les éléments qui diffèrent de ceux de la figure 2 étant décrits en détail ci-après. La turbopompe 1 est pourvue d'une cavité 20 dans l'épaisseur du carter 7. La cavité 20 présente une portion non radiale 24. 20 Dans le présent exposé, le terme « radial » signifie « perpendiculaire à l'axe A de l'arbre rotatif 2 ». Ainsi, la portion non radiale 24 s'étend dans une direction non perpendiculaire à l'axe A. La partie non radiale 24 est configurée pour permettre une circulation d'un fluide dans une direction axiale D2 opposée à la direction 25 axiale Dl. Le fluide est, par exemple, un ergol contenu dans les réservoirs RA ou RB, ou le fluide contenu dans le réservoir RC. Avant le démarrage du moteur-fusée 80, lorsque la turbopompe 1 est à l'arrêt, on fait circuler ce fluide à travers la turbopompe 1. Le fluide est admis à travers le passage axial d'admission 103b, et circule à travers 30 la cage du premier palier 5 et la chambre 10. La direction axiale de circulation D1 du fluide dans la chambre 10 est indiquée sur la figure 2. Après avoir circulé à travers la chambre 10, le fluide circule dans la cavité 20 comprenant la partie non radiale 24, puis est généralement évacué à l'extérieur du lanceur spatial multi-étages 90 via le circuit de purge 99. 35 De manière générale, il est connu que le flux thermique entre un fluide circulant dans un tube et la paroi de ce tube est proportionnel à la 3052197 9 surface de la paroi de ce tube. Par rapport à la configuration représentée sur la figure 2, la configuration de la présente invention permet d'augmenter la surface d'échange entre le fluide et le carter, et donc le flux thermique entre le fluide et le carter. Ainsi, la quantité de fluide 5 nécessaire pour amener le carter à la température désirée est réduite, si bien que le lanceur doit emporter moins de fluides destinés uniquement à la mise en température de la turbopompe 1 avant le démarrage du moteur-fusée, ce qui améliore ses performances. Dans l'exemple représenté sur les figures 3 et 4A, la partie non 10 radiale 24 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe A. Dans d'autres exemples, la partie non radiale 24 s'étend dans une direction DNR faisant un angle orienté a quelconque (hormis 90°) avec l'axe A. L'angle orienté a peut être positif ou négatif, le sens positif étant 15 représenté par la flèche AP sur les figures 4B et 4C. Lorsque l'angle orienté a est positif, la partie non radiale 24 s'étend de telle sorte que le fluide circulant dans la partie non radiale 24 s'éloigne de l'axe A lorsqu'il circule dans la direction axiale D2, comme cela est représenté sur la figure 4B. Lorsque l'angle orienté a est négatif, la partie non radiale 24 s'étend 20 de telle sorte que le fluide circulant dans la partie non radiale 24 se rapproche de l'axe A lorsqu'il circule dans la direction axiale D2, comme cela est représenté sur la figure 4C. L'angle orienté a est typiquement compris entre -45° et +45°. De préférence, l'angle orienté a est négatif, afin d'augmenter la longueur 25 parcourue par le fluide et la surface d'échange entre le fluide s'écoulant dans la cavité 20 et le carter 7 et donc de favoriser le refroidissement de la turbopompe 1. Le carter 7 peut comprendre un orifice d'admission 25 mettant en communication fluide la cavité 20 (et donc la partie non radiale 24) avec la 30 chambre 10. En outre, le carter 7 peut comprendre un orifice de sortie 26 en communication fluide avec la cavité 20. L'orifice de sortie 26 met en général la cavité 20 en communication fluide avec l'extérieur du carter 7. Typiquement, l'orifice de sortie 26 met en communication fluide la cavité 20 avec le circuit de purge 99, de sorte que le fluide qui a circulé à travers 35 la cavité 20 est évacué à l'extérieur du lanceur spatial multi-étages 90 via le circuit de purge 99. 3052197 10 Afin d'augmenter la surface d'échange entre le fluide et le carter 7, l'orifice d'admission 25 peut être axialement plus proche de la turbine 4 que l'orifice de sortie 26, comme cela est représenté sur la figure 3. On rappelle que « axialement » s'entend parallèlement à l'axe A de l'arbre 5 rotatif 2. Afin d'augmenter davantage la surface d'échange entre le fluide et le carter 7, l'orifice d'admission 25 peut être axialement plus proche du deuxième palier 6 que l'orifice de sortie 26, et/ou l'orifice d'admission 25 et l'orifice de sortie 26 peuvent être axialement de part et d'autre du 10 deuxième palier, comme cela est représenté sur la figure 3. Dans encore une autre variante (non représentée), l'orifice d'admission 25 et l'orifice de sortie 26 sont également axialement de part et d'autre du premier palier 5, i.e. le premier palier 5 et le deuxième palier 6 sont disposés entre les orifices 25 et 26 dans la direction axiale, ce qui 15 augmente encore davantage la surface d'échange entre le fluide et le carter 7. Afin d'obtenir la cavité 20 et la partie non radiale 24, le carter 7 peut être réalisé par fabrication additive, selon des méthodes connues. En alternative, le carter 7 peut être réalisé par assemblage de deux 20 parties de carter 7a et 7b. Les deux parties de carter 7a et 7b sont assemblées, par exemple, par frettage. La cavité 20 et la partie non radiale 24 peuvent alors être aménagées entre les deux parties de carter 7a et 7b comme cela est illustré sur les figures 3, 4A, 4B et 5A à 5F. Dans d'autres variantes (non représentées), le carter peut être 25 réalisé par assemblage de trois, quatre ou plus parties de carter, la partie non radiale 24 pouvant alors être aménagée entre au moins deux de ces parties de carter. Par exemple, sur les figures 5A à 5F, les parties de carter 7a et 7b peuvent être obtenues par assemblage d'éléments constituant chacun un secteur angulaire donné des parties de carter 7a et 30 7b. Dans encore une autre variante, comme cela est illustré sur la figure 4C, la cavité 20 et la partie non radiale 24 sont percées dans la partie de carter 7b, par exemple par usinage. L'orifice d'admission 25 peut alors être aménagé, par exemple par usinage, sur une extrémité axiale de la 35 partie de carter 7b comme cela est illustré sur la figure 4C. 3052197 11 Le carter 7 peut comprendre plus d'une cavité 20 dans son épaisseur, afin d'augmenter encore la surface d'échange entre le fluide et le carter 7. En d'autres termes, plusieurs cavités 20 peuvent être réalisées dans l'épaisseur du carter 7. Au moins deux de ces cavités peuvent alors 5 présenter une partie non radiale identique à la partie non radiale 24 décrite ci-dessus. Certaines de ces cavités peuvent être dépourvues d'orifices d'admission et/ou de sortie, de manière à seulement alléger le carter 7. Dans les variantes représentées sur les figures 5A, 5C et 5E, 10 respectivement deux, trois et quatre cavités 20a, 20b, 20c, 20d sont réalisées dans l'épaisseur du carter 7, chacune de ces cavités présentant une partie non radiale identique à la partie non radiale 24 décrite ci-dessus. Les cavités 20a, 20b, 20c, 20d peuvent être disposées de manière 15 sensiblement axisymétrique autour de l'arbre rotatif 2, comme cela est représenté sur les figures 5A à 5F. On obtient ainsi plus rapidement une température homogène au sein du carter 7 lors de la mise en température de celui-ci. Dans les variantes représentées sur les figures 5B, 5D et 5F, les 20 cavités 20'a, 20'b, 20'c, 20'd présentent chacune de plus une section allongée dans la direction circonférentielle du carter 7, afin d'augmenter encore la surface d'échange entre le fluide et le carter 7. Dans un exemple, en désignant par P le périmètre d'une section axiale de la partie non radiale de l'une des cavités 20'a, 20'b, 20'c, 20'd et 25 par S la superficie de cette section axiale, le rapport P2/S est supérieur ou égal à 25, et de préférence supérieur ou égal à 40. Par « section axiale », on entend une section dans un plan perpendiculaire à l'axe A de l'arbre rotatif 2. Sur les figures 4B, 4D et 4F, ce plan n'est autre que le plan de la feuille. Le rapport P2/S est minimal (et égal à 41-r. 12,57) lorsque la 30 section axiale est un disque, et d'autant plus grand que la section axiale est plus allongée qu'un disque. Lorsque la section axiale est plus allongée qu'un disque, elle procure une surface d'échange plus importante entre le fluide et le carter, ce qui améliore le refroidissement de carter comme cela a été expliqué ci-dessus. 35 Bien entendu, seulement certaines des cavités 20'a, 20'b, 20'c, 20'd peuvent être pourvues d'une partie non radiale présentant ce rapport 3052197 12 P2/S. En outre, lorsqu'une seule cavité 20 est prévue, sa parte non radiale 24 peut présenter ce rapport P2/S. Dans un exemple, en désignant par L la longueur de la partie non radiale de l'une des cavités 20'a, 20'b, 20'c, 20'd et par S la superficie 5 d'une section axiale de la partie non radiale de l'une de ces cavités, le rapport L2/S est supérieur ou égal à 1, et de préférence supérieur ou égal à 4. Ainsi, la partie non radiale procure une surface d'échange plus importante entre le fluide et le carter, ce qui améliore le refroidissement de carter comme cela a été expliqué ci-dessus. 10 Bien entendu, seulement certaines des cavités 20'a, 20'b, 20'c, 20'd peuvent être pourvues d'une partie non radiale présentant ce rapport L2/S. En outre, lorsqu'une seule cavité 20 est prévue, sa partie non radiale 24 peut présenter ce rapport L2/S. On notera en outre que les cavités 20, 20'a, 20'b, 20'c, 20'd peuvent 15 présenter à la fois le rapport P2/S et le rapport L2/S mentionnés ci-dessus. Afin de simplifier la construction des cavités 20, 20'a, 20'b, 20'c, 20'd, leurs parties non radiales respectives peuvent être de section axiale constante, c'est-à-dire que la superficie S est identique le long de toute la partie non radiale. 20 Les figures 6 à 8 illustrent l'amélioration de la mise en température de la turbopompe que procure la présente invention. Pour obtenir le graphique de la figure 6, on a fait circuler de l'oxygène liquide (L0x) à une température de 90 K et à une pression de 3 bar à travers une turbopompe de l'état de la technique (courbe en 25 pointillés) et une turbopompe conforme à l'invention (courbe en trait plein), pendant 1 minute. Les deux turbopompes retenues présentaient un arbre rotatif et un carter de mêmes dimensions. Ensuite, on a mesuré la température de l'oxygène liquide à différentes positions axiales X le long de l'arbre rotatif de la turbopompe. La valeur X = 0 correspond à une 30 mesure de température effectuée au niveau du passage axial d'admission de la pompe. Le repère B correspond à une mesure de température effectuée au niveau de la cage du deuxième palier. Comme on peut le constater sur la figure 6, la présente invention permet d'obtenir en un temps équivalent une température plus basse au 35 niveau du deuxième palier. Ceci indique que la mise en température de la 3052197 13 turbopompe selon l'invention s'effectue plus rapidement que la mise en température de la turbopompe de l'état de la technique. Le profil de température en cours de refroidissement au sein de la turbopompe selon l'invention est également plus satisfaisant qu'au sein de 5 la turbopompe de l'état de la technique. En effet, en cours de refroidissement au sein de la turbopompe de l'état de la technique, la pompe (X = O m à X = 0,04 m) est inutilement refroidie, tandis que les premier et deuxième paliers (respectivement X = 0,08 m et repère B à X = 0,15 m) et l'arbre ne sont pas suffisamment 10 refroidis. Au contraire, au sein de la turbopompe selon l'invention, les premier et deuxième paliers et l'arbre sont portés à une température plus basse qu'au sein de la turbopompe de l'état de la technique, tandis que la pompe, qui est légèrement réchauffée par l'ergol circulant dans la partie non radiale et ayant déjà refroidi les premier et deuxième paliers, n'est 15 pas refroidie plus que nécessaire. Pour obtenir le graphique de la figure 7, on a fait circuler de l'oxygène liquide (L0x) à une température de 90 K et à une pression de 3 bar à travers une turbopompe de l'état de la technique (courbe en pointillés) et une turbopompe conforme à l'invention (courbe en trait 20 plein), pendant une durée de 550 secondes. Les deux turbopompes retenues présentaient un arbre rotatif et un carter de mêmes dimensions. Au début de l'expérience (t = 0 s), les deux turbopompes se trouvaient à la température ambiante (T = 303 K). La température du carter au voisinage du deuxième palier 6 a été mesurée toutes les 1 seconde. 25 Comme on peut le constater sur la figure 7, la turbopompe selon l'invention permet de réduire (par rapport à la turbopompe de l'état de la technique) d'environ 75% le temps nécessaire pour faire atteindre au carter la température de 110 K voisine de celle de l'oxygène liquide, ce qui représente une économie très appréciable en oxygène liquide et en temps 30 d'attente du lanceur sur le pas de tir. Le graphique de la figure 8 représente l'évolution de la température de l'oxygène au niveau du deuxième palier 6 lors de l'expérience dont les résultats sont représentés sur la figure 6. La température a été mesurée toutes les 1 seconde jusqu'à l'instant t = 250 s. 35 Comme on peut le constater sur la figure 8, la présente invention permet de faire atteindre plus rapidement (par rapport à la turbopompe 3052197 14 de l'état de la technique) au deuxième palier la température de l'oxygène liquide. Ceci indique que la mise en température de la turbopompe selon la présente invention s'effectue plus rapidement que la mise en température de la turbopompe de l'état de la technique. 5 Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation 10 évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. REVENDICATIONS1. Turbopompe (1) comprenant une pompe (3), une turbine (4), un arbre rotatif (2) relié à la pompe (3) et à la turbine (4), un carter (7) délimitant une chambre (10) à travers laquelle l'arbre rotatif (2) s'étend, et une cavité (20) dans l'épaisseur du carter (7), la turbopompe étant caractérisée en ce que la cavité (20) présente une partie non radiale (24) configurée pour permettre une circulation d'un fluide dans une direction axiale (D2) opposée à la direction axiale (D1) de circulation dudit fluide dans la chambre (10). 2. Turbopompe selon la revendication 1, dans laquelle le carter (7) comprend un orifice d'admission (25) mettant en communication fluide la cavité (20) avec la chambre (10), et un orifice de sortie (26) en communication fluide avec la cavité (20) et distinct de l'orifice d'admission (25), et dans laquelle l'orifice d'admission (25) est axialement plus proche de la turbine (4) que l'orifice de sortie (26). 3. Turbopompe selon la revendication 2, comprenant un premier palier (5) et un deuxième palier (6) soutenant l'arbre rotatif (2), le premier palier (5) étant plus proche de la pompe (3), et le deuxième palier (6) étant plus proche de la turbine (4), et dans laquelle l'orifice d'admission (25) est axialement plus proche du deuxième palier (6) que l'orifice de sortie (26). 4. Turbopompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle, en désignant par P le périmètre d'une section axiale de la partie non radiale (24), et par S la superficie de cette section axiale, le rapport P2/S est supérieur ou égal à 25, et de préférence supérieur ou égal à 40. 5. Turbopompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle, en désignant par L la longueur de la partie non radiale (24), et par S la superficie d'une section axiale de la partie non radiale (24), le rapport L2/S est supérieur ou égal à 1, et de préférence supérieur ou égal à 4. 6. Turbopompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le carter (7) comprend au moins deux parties de carter (7a, 35 7b), et la partie non radiale (24) est aménagée entre au moins deux desdites parties de carter. 3052197 16 7. Turbopompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant au moins une autre cavité (20b, 20c, 20d ; 20'b, 20'c, 20'd) dans l'épaisseur du carter présentant également une partie non radiale configurée pour permettre une circulation d'un fluide dans une direction 5 axiale (D2) opposée à la direction axiale de circulation dudit fluide (D1) dans la chambre (10). 8. Turbopompe selon la revendication 7, comprenant exactement deux, trois ou quatre cavités (20a, 20b, 20c, 20d ; 20'a, 20'b, 20'c, 20'd) dans l'épaisseur du carter présentant chacune une partie non radiale 10 configurée pour permettre une circulation d'un fluide dans une direction axiale (D2) opposée à la direction axiale de circulation dudit fluide (D1) dans la chambre (10). 9. Turbopompe selon la revendication 8, dans laquelle les parties non radiales sont disposées de manière sensiblement axisymétrique 15 autour de l'arbre rotatif (2). 10. Moteur-fusée à ergols liquides (80) comprenant une turbopompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11. Procédé de démarrage d'un moteur-fusée à ergols liquides (80), le moteur-fusée (80) comprenant une turbopompe (1) pourvue d'un carter 20 (7) délimitant une chambre (10), dans lequel : la turbopompe (1) étant à l'arrêt, on fait circuler un fluide de refroidissement dans la chambre (10) dans une première direction axiale (Dl), et on fait circuler le fluide de refroidissement dans une cavité (20) dans l'épaisseur du carter (7), la cavité (20) présentant une partie non 25 radiale (24), le fluide de refroidissement circulant dans la partie non radiale (24) dans une deuxième direction axiale (D2) opposée à la première direction axiale (D1), puis on démarre le moteur-fusée (80).