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Fusée Expérimentale 2004: Le Reflux

Lancée le 18 juillet 2004 à la Belgian Lanching Campain (Bertrix)

Objectifs

1) Tester un « module universel » comprenant un microprocesseur conçu pour pouvoir être utilisé pour des expériences très diverses lors de tirs futurs;
2) Connaître la position de la fusée grâce à un module GPS embarqué;
3) Mesurer l’accélération de la fusée pour en calculer la vitesse;
4) Mesurer la pression de l’air autour de la fusée afin de calculer l’altitude atteinte;
5) Transmettre toutes ces données directement au sol grâce à notre émetteur embarqué.

Structure générale de la fusée

La fusée est réalisée dans un tube en aluminium de 67 mm de diamètre et 3 mm d’épaisseur. Elle est composée du moteur surmonté d’une case parachute dont la porte s’ouvrira au sommet de la trajectoire pour laisser sortir le parachute. Au dessus de ce système de récupération, nous avons la case électronique qui contient les expériences que nous avons imaginées. Dans l’ogive nous avons placé les piles et l’antenne de l’émetteur.
La fusée mesure 1m 08cm et pèse 3,08 Kg.

Moteur

Le moteur de la fusée, appelé FARO, que nous avons développé est composé principalement de perchlorate d’ammonium et de polyuréthane. Il fournit une poussée moyenne d’environ 300 N (soit l’équivalent de 30 kg) pour une durée de combustion de 1 seconde et une masse de poudre de 250 grammes.


Courbe de poussée des moteurs FARO V01 et V02 (version Vol)

Expériences embarquées

Cette année nous nous sommes concentrés sur la conception et la réalisation d’un « module universel » composé d’un microcontrôleur, d’une mémoire, d’un bus de communication et de nombreuses entrées/sorties digitales et analogiques. Ce module universel nous permettra dans le futur de piloter des expériences très diverses. Nous testons donc ce concept dans notre fusée « Le Reflux ».
Ce module universel contrôle cette année
* un GPS pour connaître la position de la fusée,
* un capteur d’accélération pour mesurer l’accélération et calculer ainsi la vitesse de la fusée et
* un capteur de pression qui permettra de connaître l’altitude de la fusée.
Ces données seront stockées dans la mémoire Flash du module universel mais elles seront aussi retransmises au sol grâce à l’émetteur (bande 70 cm) que nous avons développé et qui est embarqué dans la fuse.é

Campagne de lancement.

La fusée a été lancée le dimanche 18 juillet 2004 lors de la « Belgian Launching Campain » (BLC04). Cette campagne de lancement est organisée chaque année par l’Euro Space Center de Redu et a eu lieu sur le terrain militaire de Bertrix dont le survol était interdit pour l’occasion. Lors de la BLC04, une fusée du club flamand et une d’un club hollandais ont aussi été lancées.
Quelques jours avant le lancement, nous avons eu des problèmes de réception avec l’unité GPS qui n’était donc pas active lors du lancement.

 

Vol de la fusée.

Le vol de la fusée ne s’est pas déroulé comme prévu, suite à un dysfonctionnement de notre moteur. Comme on peut le voir sur les photos ci-dessous, une ouverture latérale s’est faite dans le bas du moteur (flamme visible à gauche, à la base de la fusée) ce qui fait que la fusée est partie sur le coté et a tourné dans le ciel avant de retomber à quelques dizaines de mètres de la rampe après environ 10 secondes.
Il n’y a eu aucun risque pour les spectateurs, placés à 300m de la rampe de lancement.

Selon nous, cette ouverture a été crée à cause d’un mauvais ajustement de la tuyère au tube moteur. En effet, ces deux pièces ne s’emboîtaient pas parfaitement et il y avait un petit espace entre elles. Nous avions mis un tour de toile téflon pour combler cet interstice mais cela n’a pas suffit (on voit les restes de la toile qui sortent du moteur) et les gaz de combustion à plus de 1500° se sont engouffrés dans l’espace ce qui a fragilisé l’aluminium du moteur qui a cédé partiellement sous la pression (environ 50 bars).
Il est donc clair que nous devrons apporter une attention particulière à la réalisation des pièces mécaniques et à leur ajustement.
Malgré ce problème, nos expériences électroniques ont très bien fonctionné et grâce à l’émetteur, nous avons reçu toutes les données d’accélération et pression sans problèmes.

Analyse des données de vol.


L’analyse de ces données montre que la fusée a eu une accélération maximale de 15G (point 1) ce qui nous permet de calculer qu’elle avait une vitesse maximale de 260 Km/h. Suite à la formation de l’ouverture dans le moteur, la fusée a tournoyé dans le ciel en subissant une forte accélération négative (point 2). Grâce à la mesure de pression de l’air (elle diminue avec l’altitude), nous calculons que la fusée a atteint une altitude de 170 mètres (point 3) au lieu des 600 mètres initialement prévus. La fusée est ensuite redescendue relativement lentement (point 4), probablement à cause de la rotation de la fusée (effet « hélicoptère ») et a touché le sol 10 secondes après le décollage (point 5 – choc des instruments).
Malgré le problème du moteur, nous sommes très contents des mesures de pression et d’accélération faites par notre module universel avec son microprocesseur. De plus les mesures ont été retransmises avec succès par l’émetteur (bande 70 cm) que nous avons réalisé. Un point noir reste toutefois l’échec du GPS qui n’a pas fonctionné car l’ogive de la fusée réduisait la réception des signaux satellites.
Nous tirons donc un bilan global positif de cette fusée « Le Reflux » car ces expériences électroniques constituaient notre objectif principal.

 

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