Les développements ci-dessous sont issus de la participation au concours inter-écoles d’ingénieur : « Défi Aérospatial Étudiant ».
Vol suborbital (avions porteurs et véhicules habités) et lanceurs spatiaux, 1 module de 3 jours. Liens :
Programme de formation, voir pages 30 à 32 – Activités de recherche
Présentation des objectif du cursus – Présentation du cursus – Exemple de projets étudiants et conclusion
Le vol suborbital consiste à atteindre une altitude de plus de cent kilomètres sans rechercher la mise en orbite. L’essentiel de l’énergie est donc transformée en énergie potentielle. Une mise en orbite nécessite d’atteindre une vitesse de 7,9 km/s, ce qui mobilise une quantité d’énergie très largement supérieure à l’énergie nécessaire pour atteindre cent km. Une mise en orbite nécessite plusieurs étages contrairement aux engins de vols suborbitaux. De plus, en fin de mission orbitale, l’énergie cinétique phénoménale est transformée en chaleur, d’où les protections thermiques des engins spatiaux. Une telle protection thermique n’est pas nécessaire pour les missions suborbitales.
En résumé, le vol suborbital mobilise une quantité d’énergie bien moindre qu’une mise en orbite et ne nécessite pas une protection thermique complexe et coûteuse à l’identique des engins orbitaux. A noter le temps de vol total réduit d’un vol suborbital, une vingtaine de minutes dont environ quatre minutes en apesanteur.
Deux stratégies sont en compétition, soit larguer le véhicule suborbital habité (VSH) à partir d’un avion porteur, soit concevoir un VSH autonome.
Ci-contre deux porteurs différents développés.
Crédit : groupes projets étudiants UTBM / MK
Dans la logique du largage du VSH par un porteur, une autre solution est de réaliser un porteur multi-mission afin de pouvoir le ré-employer différemment, clé pour réduire les coûts.
Crédit : groupes projets étudiants UTBM / MK
La solution push-pull permet d’adapter la puissance de l’avion selon la mission pour avoir le meilleur rendement de la motorisation selon la puissance requise.
Toutefois, la solution VSH autonome ne nécessite pas le développement d’un avion porteur ce qui est intrinsèquement plus sûr et moins coûteux.
Crédit : groupes projets étudiants UTBM / MK
Méthode de modélisation :
Gestion du retour en vol plané :
Différents sujets complémentaires sont développés à fins de formations :
– gestions de pannes : dépressurisation, pannes moteurs, scénarios de sauvetage…
– préparation des passagers : accélérations (nous limitons l’accélération à 3g), désaturation des occupants à 0,4 bars avant le vol pour prévenir les dépressurisations accidentelles… ;
– certification ;
– réduction des coûts par un « re-use » poussé : voilure, train, commandes de vol, autopilote…
– allégement des structures et dimensionnements associés ;
– énergies embarquées pour l’électronique, le chauffage…
Vidéos réalisées par les étudiants de l’UTBM et articles associés, liens :
Article UTBM
Article France 3 Régions
Crédit : groupes projets étudiants UTBM / MK
Reste d’autres solutions plus simples et moins coûteuses encore à imaginer et à développer… 🙂