Dans le cadre du projet PERSEUS (Projet Etudiant de Recherche Spatiale Européen Universitaire et Scientifique), le CNES et ArianeGroup proposent à une vingtaine d’étudiants centraliens de travailler sur la fusée ASTREOS. La fusée ASTREOS est une fusée mono-étage propulsée par un moteur oxygène liquide (LOX) / Ethanol. Ce projet est une collaboration entre de multiples écoles, l’Ecole Centrale de Lyon s’occupant de l’ensemble propulsif, le moteur MINERVA.
L’objectif de ce programme est de développer une version de vol fonctionnelle pour l’horizon 2022 avec des tests sols prévus pour début 2021. Ce programme propose de nombreux défis, dans des domaines variés allant de la thermodynamique à l’asservissement en passant par la modélisation et conception. Ainsi, les étudiants sont répartis en quatre groupes de travail appelés Work Package (WP).
- WP1: Modélisation de l’ensemble propulsif
Un modèle de l’ensemble propulsif (des réservoirs à la sortie de la tuyère en passant par les tuyaux) a été réalisé sur Matlab en 2020. Maintenant, l’objectif est de l’implémenter sur le logiciel EcosimPro, logiciel utilisé dans l’industrie aérospatiale. En parallèle, les étudiants devront aussi modéliser le régime transitoire et étudier l’écoulement dans la tuyère à l’aide du logiciel de simulation Fluent.
- WP2: Aménagement mécanique (Mécanique, maquettage numérique)
Ce WP a avant tout un rôle de centralisation, récupérant d’une part les différents fichiers CAO issus du travail des autres WP, d’autre part les exigences du cahier des charges, soit imposées par le CNES, soit issues des simulations réalisées par le WP1. En tenant compte de ces deux ensembles de données, le WP2 doit réaliser en CAO une maquette numérique de la fusée, rendant compte de l’aménagement spatial de ses différents composants. Une fois cette maquette réalisée, on pourra en tirer un bilan de masse et d’encombrement, ainsi qu’une liste de composants à acheter pour la réalisation concrète du moteur.
En parallèle, puisque toutes les pièces passeront entre les mains du WP2, ses membres ont également pour mission d’en constituer une nomenclature permettant une transmission aisée des connaissances acquises par ce WP, ce qui facilitera le travail des élèves de première année qui reprendront le WP2 l’année prochaine.
- WP3: Refroidissement de la chambre de combustion (Thermodynamique, Mécanique)
Un premier dimensionnement des solutions de refroidissement de type régénérative et dumping a été réalisé en 2020. Le choix technique s’est porté sur un refroidissement régénératif avec un film cooling. Il faut donc maintenant concevoir la chambre (longueur, col, divergent…) et l’étudier sous Fluent afin d’ensuite pouvoir lancer sa fabrication.
- WP4: Identification/Régulation moteur et Health Monitoring System (Asservissement, automatique)
Les étudiants doivent créer un modèle dynamique du fonctionnement de l’ensemble propulsif pour pouvoir régler le correcteur contrôlant la poussée. Ce dernier agira sur l’ouverture des vannes afin de pouvoir jouer sur le rapport mélange et la pression chambre.
Un travail sur le système de Health Monitoring System (estimateurs de paramètres) est aussi prévu.
