Les algorithmes de guidage classiques cherchent à atteindre la cible définie sans prendre en compte le carburant résiduel qui pourrait être présent dans les réservoirs de la fusée. Ces restes peuvent provoquer des dépassements de cible et posent de nombreux problèmes de passivation des étages et de retombées des étages. Notre client avait identifié une méthode qui permet d'atteindre simultanément la trajectoire cible tout en assurant l'épuisement total du carburant. Notre client nous a demandé d'améliorer, d'implémenter et de tester cette méthode de guidage.

Methode_innovante_de_guidage_fus%c3%a9e

Problématique

Le vol d'une fusée est dépendante de 3 entités de l'ordinateur de bord :

  • La navigation fournit les informations de position et vitesse du lanceur au guidage.
  • Le guidage calcule les consignes permettant de diriger la fusée vers son objectif défini en amont du vol.
  • Le pilotage exécute les consigne de direction de vol, calculées par le guidage.

Le guidage peut transmettre deux types de consignes :

  • L'orientation de la poussée du moteur (braquage de tuyères),
  • l'arrêt des moteurs.

Pour certains types de moteurs, il est impossible de stopper la combustion du carburant (principalement les moteurs à propergols solides). Ainsi, s'il reste du carburant à l'atteinte de l'objectif, une poussée résiduelle peut exister qui entrainera l'éloignement de l'objectif.

Si le moteur permet l'arrêt de la combustion à l'atteinte de l'objectif, il peut rester du carburant dans le lanceur. Cela pose de nombreux problèmes et contraintes pour la passivation ou la rentrée de l'étage.

Une méthode de guidage permettant d'assurer la combustion totale du carburant à l'instant précis de l'atteinte de la cible permettrait d'appréhender ces deux problèmes.

Notre client avait identifié une solution possible dans la bibliographie sur les méthodes de guidage. Il souhaitait ainsi tester la faisabilité de cette technique de guidage.

Solutions apportées

Cornis a réalisé une exploration la plus exhaustive possible, à travers les publications scientifiques et les brevets sur le sujet. Cela nous a permis d'identifier d'autres publications qui se sont avérrées déterminantes dans la mise en oeuvre pratique de la méthode identifiée par notre client.

La seconde étape de l'étude a été d'implémenter la méthode de guidage. Nous avons du compléter et ajouter certaines étapes du guidage qui était mal ou pas décrit dans la littérature. En travaillant étroitement avec notre client nous avons pu développer un algorithme de guidage complet.

Pour évaluer les performances de l'algorithme (robustesse, stabilité, etc.), un simulateur de vol a été réalisé. Ces tests ont permis d'améliorer la performance du guidage.

Autres missions

  • Industrialisation

Pour mieux comprendre la performance d'une structure aéronautique portante, il est capital de mesurer avec précision le déplacement vibratoire de cette structure en fonctionnement avec des moyens de mesures industrialisables.

L'utilisation de mesures directes avec des vibromètres lasers est donc proscrite. Une mesure indirecte via la double intégration de capteurs accélérométriques pourrait être une solution mais elle présente des résultats médiocres et les accéléromètres sont coûteux et difficilement utilisable à l'échelle industrielle.

Afin de mieux comprendre le comportement en vol des fusées il est capital d'exploiter et d'analyser les données vibratoires recueillies lors des vols. Les techniques classiques d'analyse modale expérimentale ne sont pas applicables aux vols car il n'y a aucun moyen fiable de mesurer ou de contrôler l'excitation subie par la fusée.

Afin de mieux comprendre le comportement en vol des fusées il est capital d'exploiter et d'analyser les données vibratoires recueillies lors des vols. Les techniques classiques d'analyse modale expérimentale ne sont pas applicables aux vols car il n'y a aucun moyen fiable de mesurer ou de contrôler l'excitation subie par la fusée.

Pour mieux comprendre la performance d'une structure aéronautique portante, il est capital de mesurer avec précision le déplacement vibratoire de cette structure en fonctionnement avec des moyens de mesures industrialisables.

L'utilisation de mesures directes avec des vibromètres lasers est donc proscrite. Une mesure indirecte via la double intégration de capteurs accélérométriques pourrait être une solution mais elle présente des résultats médiocres et les accéléromètres sont coûteux et difficilement utilisable à l'échelle industrielle.