Le C’Space, campagne nationale de lancement de fusées organisée par le CNES a vu pour la première année la participation des élèves-ingénieurs de LeoFly, l’association aéronautique et spatiale de l’ESILV.
L’événement organisé par le CNES regroupe environ 30 clubs étudiants et près de 90 projets durant une semaine, sur la base militaire de Tarbes. Le C’Space est un événement sur une semaine qui permet notamment aux élèves en école d’ingénieurs de finaliser et mettre en oeuvre leurs projets spatiaux, au terme d’une année de travail : fusées expérimentales, lâchers de ballon, conception de satellites miniatures, rencontres avec les professionnels du secteur de l’aérospatial… Un agenda bien rempli pour des passionnés.
Tout au long de l’année et en équipe, les étudiants sont confrontés à toutes les dimensions d’un projet transdisciplinaire qui se concrétise tous les étés lors des lancements prévus chaque année au C’Space, sur le camp militaire de Ger, près de Tarbes.
L’association étudiante LeoFly regroupe les passionnés d’aéronautique et d’aérospatial du Pôle Léonard de Vinci. Pour la 55e édition du C’Space, LeoFly a conçu et fabriqué une fusée baptisée Atomic Blonde. Zoom sur ses caractéristiques techniques.
Les ailerons en trapèze
Avec leur profil symétrique, les ailerons de la fusée ont pour but d’assurer la stabilité de la fusée. Ils sont formés d’un feuilletage de carbone et de résine époxy, drapé sur une base en PLA. Pour plus de solidité, ils sont renforcés par trois longerons d’aluminium.
Le format d’ailerons en trapèze a été choisi pour des raisons de portance ainsi que de réduction de la traînée.
Le cahier des charges exigeant une résistance en flexion d’une masse de 10 kg au niveau du saumon, les membres de l’association ont créé un banc de test jugeant de l’effort maximal admissible. Résultat : ils supportent six fois plus et valident donc le test haut la main.
LeoFly a par la même occasion étudié la flexion de l’aileron en fonction de la charge appliquée à l’aide d’un comparateur.
Un parachute à atterrissage lent
Le parachute assure un atterrissage lent ne mettant pas en danger les personnes, le matériel au sol, ainsi que la fusée en elle-même. Il doit donc être dimensionné selon le poids et les vitesses maximale et minimale attendues à l’atterrissage.
Limiter la vitesse maximale évite les dommages à la retombée du lanceur tandis que limiter la vitesse minimale empêche une dérive de la fusée. Imaginons que la vitesse soit trop faible, par un vent trop fort, la fusée peut être déportée en dehors de la zone réservée. Pour des raisons de sécurité, il est donc justifié de faire attention à ce paramètre.
Le parachute en lui-même est composé d’une toile, suffisamment résistante pour supporter le choc à l’ouverture, avec seize suspentes accrochées à une drisse, elle-même reliée au corps. Il est plié en sapin pour que son ouverture soit la plus rapide et efficace possible, sans emmêler les suspentes.
La boite contenant ce parachute est propulsée en dehors du corps par un ressort, déclenché à l’apogée par des servo-moteurs. Elle se sépare en deux, permettant au parachute de se déployer et assurer un bel atterrissage.
Un corps en carbone à enroulage filamentaire
Le corps en carbone de la fusée conçue par les élèves-inganieurs a été dimensionné en deux parties, une de 1200mm et l’autre de 600mm de longueur ± 0.5mm, pour 124 ± 0.2mm de diamètre externe et 120 ± 0.1mm en interne.
L’état de l’art effectué pour l’usinage offrait aux étudiants de LeoFly plusieurs possibilités de réalisation pour le corps. Une des solutions consistait notamment en l’utilisation d’une « chaussette » tressée en carbone à enfiler sur un tube aux bonnes dimensions.
Mais la possibilité retenue a été un enroulage filamentaire autour d’un tube. Pour cela LeoFly a fait appel à Mateduc Composites pour obtenir une finition de qualité avec les dimensions précises au dixième de millimètre, facilitant l’ajustement des pièces de structure dans le corps.
Atomic Blonde et une partie de l’équipe LeoFly en charge du projet C’Space à l’ESILV
L’ogive, la pièce la plus délicate à façonner
Pour des raisons d’optimisation aérodynamique, LeoFly a utilisé une fonction de Hack afin de dessiner son profil.
Une première tentative d’usinage a été réalisée sur moulage mâle en ABS qu’on recouvre de bandes de carbone et de résine époxy. Le moulage intègre le nez en aluminium ainsi que la pièce d’ancrage au corps pour une meilleure intégration.
Néanmoins, trop de bulles d’air ont déformé la surface, laissant un résultat mitigé. Pour y remédier, la deuxième tentative a été mise en œuvre dans un moulage femelle taillé dans une mousse solide polyuréthane. On recouvre toujours à l’aide de bandes de carbone et le résultat est très satisfaisant.
Finalement, LeoFly dispose l’antenne pour moitié dans l’ogive et pour moitié à l’extérieur. Il faut donc remplacer le carbone par du mat de verre et ainsi éviter qu’elle fasse écran entre l’antenne et la réception au sol.
Les élèves-ingénieurs ont donc repris le protocole de la seconde tentative en changeant le carbone par du mat de verre. Le résultat n’étant pas encore à la hauteur de leurs attentes, ils travaillent à une autre méthode.
Le rack électronique
Afin de permettre à la fusée de décoller et de revenir au sol en toute sécurité, le lanceur d’Atomic Blonde intègre un séquenceur : un système électrique chargé de déclencher le parachute au bon moment par détection de l’apogée.
Cette détection se fait grâce à des mesures de pression directement reliées à l’altitude. Une fenêtre temporelle autorise cette détection entre deux valeurs de temps pour sécuriser la détection de l’apogée. A la fin de cette fenêtre temporelle, l’éjection du parachute est forcée si elle n’a pas eu lieu.
D’autre part, la fusée de LeoFly participe à C’Space dans la catégorie FUSEX, c’est-à-dire qu’elle inclut une expérience à bord. Cette année, LeoFly a réalisé la modélisation de la trajectoire en 3D, en temps réel. Une chaîne de mesure a donc été réalisée pour relever les données nécessaires.
Un système d’émission/réception est aussi mis en place, ainsi qu’une sauvegarde sur carte SD. Un programme basé sur des modèles mathématiques sera utilisé pour retranscrire les données de capteurs en positions pour ensuite tracer sa trajectoire.
C’Space 2018 à Tarbes
A la 55e édition du C’Space, organisé par le CNES
LeoFly a consacré son premier jour de présence aux travaux de finition de la fusée, avant d’entamer la série des contrôles.
Au programme des vérifications : essais mécaniques, test de l’expérience embarquée, test de l’éjection du parachute, vérification de la séquence de vol. Dès le deuxième jour, Atomic Blonde a atteint les 70% de validation.
Le dernier jour des contrôles techniques, l’équipe a dû invalider la participation de la fusée en raison d’un incident électronique de dernière minute. Le décollage d’Atomic Blonde est donc reporté à la saison prochaine, aux côtés de la seconde fusée de LeoFly !
Reportage 50 ans de C’Space
Intéressé par le domaine de l’aéronautique et de l’aérospatial ? Plus d’informations sur l’option de spécialisation aéronautique et sur les associations techniques de l’ESILV, école d’ingénieurs généraliste au cœur des technologies du numérique.
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