File:Moteur-fusée, Pressions int et ext.png

Dans la chambre de combustion, on peut considérer que la pression est constante.

On observe ici la diminution de pression des gaz sur le convergent.

La pression des gaz continue de baisser dans le divergent (à mesure que leur vitesse augmente). C'est heureux car délivrer des gaz en surpression dans l'atmosphère, ou même dans l'espace, serait une perte d'énergie. Il est déjà négatif que la température des gaz éjectés soit très forte (cette énergie thermique étant relâchée en pure perte dans l'environnement).

Les petites flèches bleues symbolisent les forces de pression dues à la pression atmosphérique. Ce schéma représente donc les forces de pressions sur les parois d'un moteur-fusée fonctionnant dans l'atmosphère.

Si le moteur-fusée était dans le vide de l'espace, les forces de pression bleues seraient de module nul.

On observe ici que le divergent a bien joué son rôle : la pression des gaz à la sortie du divergent est bien égale à la pression atmosphérique.

La vitesse des gaz de combustion en sortie de la chambre est ${\displaystyle V_{1}}$.

On note que ${\displaystyle V_{C}}$, la vitesse des gaz au col de la tuyère, est supérieure à ${\displaystyle V_{1}}$.

La vitesse ${\displaystyle V_{2}}$ des gaz à la sortie du divergent est plus forte que ${\displaystyle V_{C}}$, la vitesse au col de la tuyère.

Le C signifie "Col" (de la tuyère).

Dans ce rectangle, on peut noter que les forces de pression sur cette partie du fond de la chambre (partie de même section que le col de la tuyère) ne peuvent être contrebalancées par aucune autres forces de pression (puisqu'il n'y a aucune paroi susceptible de recevoir des forces de pression en face de cette partie du fond).

Cependant, ce déséquilibre des forces de pression n'explique pas en totalité la poussée de ce moteur-fusée : En effet la baisse des pressions sur le convergent produit aussi un déséquilibre qui crée de la pression. De même les pressions sur le divergent (même si elles sont nécessairement en diminution) apportent un surcroît non négligeable de poussée. L'ensemble de ces apports de poussée font que le coefficient de poussée est suppérieur à l'unité (Sutton et Biblarz écrivent (p. 63) : "Le coefficient de poussée peut être vu comme représentatif de l'amplification de la poussée due à l'expansion des gaz dans la tuyère supersonique, en comparaison avec la poussée qui s'exercerait si la pression de la chambre n'agissait que sur la surface du col de la tuyère."

Dans Rocket Propulsion Elements [2] George P. SUTTON et Oscar BIBLARZ écrivent, p. 32 : « La poussée axiale peut être déterminée en intégrant toutes les pressions agissant sur les zones pouvant être projetées sur un plan normal à l'axe de la tuyère. Les forces agissant radialement vers l'extérieur sont importantes, mais ne contribuent pas à la poussée axiale car une fusée est généralement une chambre à symétrie axiale."

Bien sûr, pour être exhaustif dans cette détermination de la poussée axiale d'un moteur fusée, il convient, d'ajouter à l'intégration des forces de pressions l'intégration des forces de friction sur les toutes les parois du moteur. Sutton et Biblarz écrivent cependant à ce sujet (p. 87) : "Heureusement, l’effet global des couches limites^[1] sur les performances des moteurs fusées est faible. Pour la plupart des tuyères de fusée, la perte dépasse rarement 1 % de l'impulsion spécifique."