Grâce à des résultats de mesure stables : Des étudiants de l'ETH conquièrent la limite de la troposphère
Des étudiants de l'ETH Zurich tentent de remporter le European Rocketery Challenge (EuRoC) avec une fusée de recherche baptisée PICCARD dans la catégorie la plus élevée "fusées avec propulsion développée en interne et altitude de vol de 10.000 mètres". Pour surveiller la stabilité du missile, des résultats de mesure fiables sont nécessaires. Les étudiants de l'ETH utilisent à cet effet des jauges de contrainte spéciales.
En 2020/21, une équipe de plus de 50 étudiants engagés de l'ETH Zurich, réunis au sein de l'association Akademische Raumfahrts Initiative Schweiz (ARIS), a réalisé la 4e génération de fusées de recherche pour participer à l'European Rocketery Challenge (EuRoC) au Portugal. Les étudiants s'étaient fixé pour objectif de gagner dans la catégorie la plus élevée "fusée avec propulsion développée en interne et altitude de vol de 10.000 mètres". Le bon fonctionnement de la propulsion hybride développée par l'entreprise a été prouvé par le lancement réussi de l'EuRoC. Le nouveau système de surveillance permettant de mesurer la charge de l'aérostructure de la fusée de recherche a également été déterminant dans cette réussite.
Résultats de mesure fiables pour des charges réelles
En vol, la structure d'une telle fusée est soumise à des contraintes considérables qui ne peuvent être que partiellement déterminées par des simulations. Par exemple, les facteurs d'influence tels que le vent ou les chocs lors de l'ouverture du parachute ne peuvent pas être déterminés avec précision dans les analyses. Or, il est nécessaire de disposer de données fiables pour tous les facteurs pertinents en matière de charge afin de réaliser une aérostructure de la fusée qui offre une résistance maximale pour un poids minimal, nécessaire pour atteindre les objectifs de la mission. Un système de surveillance des moments de flexion et des forces axiales réels est nécessaire pour vérifier les charges déterminées en vol et les corriger si nécessaire.
Avec 4 kilos à 10'000 m d'altitude
Alors que, par le passé, les équipes ARIS avaient déterminé les forces agissant sur la fusée en vol de manière purement analytique au moyen d'hypothèses simplifiées dans des simulations, un système de surveillance propre a été utilisé pour la première fois lors de la mission PICCARD. Pour ce faire, les étudiants de l'ETH Zurich ont utilisé des jauges de contrainte de Hottinger Brüel & Kjær (HBK), qui fournissent des résultats de mesure fiables même dans des conditions extrêmes. Un système complet a donc été intégré dans la fusée. Les jauges de contrainte de HBK intégrées dans le système fournissent des informations essentielles sur les moments de flexion et les forces axiales qui se produisent pendant chaque phase du vol. Les moments de flexion et les forces axiales enregistrés dans le cadre de l'analyse des contraintes structurelles pendant le vol d'essai ont ensuite permis d'optimiser le poids de toutes les pièces structurelles porteuses de charge. Les conditions pour une participation réussie à la Spaceport America Cup 2022 au Nouveau-Mexique ont ainsi pu être créées. L'équipe veut transporter une charge utile de quatre kilogrammes à 10 000 mètres d'altitude et ramener la fusée scientifique et toutes ses pièces sur Terre en toute sécurité.
La facilité d'intégration comme critère
Le choix de la bonne technique de mesure s'est porté sur les jauges de contrainte de HBK en raison de l'expérience positive acquise par le passé et de la renommée internationale de l'entreprise. La facilité d'intégration des jauges de contrainte HBK, qui tiennent la promesse "plug and measure" faite par les experts en métrologie, a également été un atout.
Source et informations complémentaires : www.hbkworld.com
