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Ils ont fait parler la poudre !

5e tir

Un Etage d’Accélération à Poudre (EAP) d’Ariane 5 a été mis à feu au Centre spatial guyanais, pour un essai au banc d’une durée de près de 130 secondes, au cours duquel quelques 550 paramètres ont été surveillés. Il s’agissait du 5e tir réalisé dans le cadre du programme ARTA d’accompagnement technologique d’Ariane, avec à la clef un progrès substantiel sur la réduction des oscillations de poussée et donc sur le confort des charges utiles.

Un moteur à propergol solide (MPS) propulsant les Etages d’Accélération à Poudre (EAP) d’Ariane 5 a été testé au Centre spatial guyanais

Un moteur à propergol solide (MPS) propulsant les Etages d’Accélération à Poudre (EAP) d’Ariane 5 a été testé au Centre spatial guyanais

 

Franck Maloron, du Bureau d’Etudes des EAP d’Ariane 5 et Brice Santerre, Chef de projet au programme de développement Ariane 5, tous deux chez Airbus Defence and Space en Aquitaine, ont raconté à nous leur participation à cet essai.

Combien de temps prend la préparation d’un tel tir ?

Brice Santerre : Il faut compter trois ans de préparation et un an d’exploitation des mesures. Pour le tir ARTA 5, cela a débuté mi-2009 par la définition des objectifs de l’essai et la revalidation des matériels utilisés sur le tir ARTA 4. Aujourd’hui on engage déjà des actions pour ARTA 6, prévu mi-2015. On a tout juste terminé un tir qu’il faut penser au suivant.

C’est un cycle assez long en particulier pour la revalidation des matériels d’essais. Un certain nombre d’équipements ont des spécifications liées au banc : les jupes avant et arrière (JAV et JAR), les dispositifs d’accrochage avant et arrière (DAAR et DAAV) doivent être vérifiés entre les tirs. On ne les change que quand ils ne peuvent plus servir. Ce sera le cas de la jupe arrière qui a déjà vécu 8 tirs depuis le programme de qualification d’Ariane 5 et qui sera remplacée sur ARTA 6.

Franck Maloron : La revalidation et la réhabilitation des jupes, du boulon DAAV, des bielles DAAR et de la plupart des matériels utilisés à l’occasion d’un tir au banc ARTA sont sous la responsabilité d’Airbus Defence and Space. A l’issue des tirs au banc, on rapatrie ces équipements en métropole. Ces structures sont inspectées via des moyens idoines (courants de Foucault, ultra-sons, magnétoscopie). On change la petite visserie, les flexibles, les pièces d’usure mais ces « grosses » pièces demeurent tant qu’elles peuvent être revalidées.

Comment se partagent les tâches ?

BS : L’ESA est le donneur d’ordre mais les objectifs d’essais sont plutôt définis par les industriels : Airbus Defence and Space et Europropulsion. Chaque industriel propose ses objectifs qui sont discutés en comité directeur avec l’ESA et Arianespace. La structure contractuelle est différente de celle de la production. L’ESA passe directement un contrat à Europropulsion pour le Moteur à Propergol Solide (MPS) – c’est à dire les segments coulés et assemblés – et un autre avec Airbus Defence and Space pour nos matériels ainsi que pour les aspects Système. La mise en œuvre du tir est sous la responsabilité de la sous-direction sol du CNES, qui reçoit elle aussi un contrat de l’ESA.
Franck Maloron devant le BEAP (Banc d’Essais des Accélérateurs à Poudre) en mai 2012.FM : Chez Airbus Defence and Space, nous sommes également responsables de toute la définition de l’étage. Nous préparons le DID (Dossier Industriel de Définition), et la SMO (Spécification de Mise en Œuvre), c’est à dire le « manuel d’utilisateur » du tir. Nous connaissons donc toute la définition de l’étage, y compris tous les supports de mesures, les câbles fonctionnels, les câbles mesures, etc. Nous sommes aussi responsables de l’ensemble du dossier justificatif (cas de charges propres au tir au banc, marges de sécurité des structures, des liaisons vissées…) A titre d’exemple, le dossier justificatif des matériels de responsabilité Airbus Defence and Space pour ARTA 5 comporte plus de 300 pages.

Comme en production normale, le MPS est assemblé au BIP (Bâtiment d’Intégration des Propulseurs) sous la responsabilité d’Europropulsion. Par contre, le spécimen ARTA n’est pas livré à Airbus Defence and Space mais directement à l’ESA qui le rétrocède au CNES/SDS afin d’entamer la campagne au BEAP.

Comment avez vous vécu ce programme ?

BS : C’était mon premier tir au niveau du programme. Son suivi m’a permis de voir tous les aspects de notre métier sur une durée assez courte. C’est une expérience unique au niveau technique et personnel car j’ai été amené à coopérer avec différentes entités (ESA, CNES, Europropulsion) mais également avec différents métiers en interne.

Evidemment on ressent un peu de tension avant le tir. Une fois que le spécimen est allumé, on admire les deux minutes de propulsion depuis la salle à plusieurs kilomètres de là où nous recevons une partie des mesures en direct. Cela fait trois ans de travail pour deux minutes de tir, mais on ne le regrette pas. Quand le tir est accompli et que tout semble s’être bien passé, c’est le soulagement mais surtout l’intérêt pour ce qui arrive juste après : l’exploitation des mesures. Nous sommes restés environ une semaine à Kourou pour avoir un premier état des mesures et voir si elles étaient conformes aux prévisions.

Des équipes de Bordeaux et des Mureaux étaient venues en soutien des équipes locales. Pendant la campagne, un missionnaire est présent la quasi-totalité du temps, mais nous sommes montés à six personnes pour la revue avant-tir, le tir et l’exploitation de niveau zéro. Les équipes classiques de production à Kourou ont aussi été sollicitées. Pendant la phase d’intégration, il y avait une équipe Airbus Defence and Space au BIP et au BEAP (Banc d’Essai des Accélérateurs à Poudre).

Tir ARTA 5 : le moteur a brûlé pendant près de 130 secondes, correspondant au temps de fonctionnement d’un EAP au cours d’un vol Ariane 5, et délivré une poussée de l’ordre de 650 tonnes. (© ESA-CNES-Arianespace / Optique vidéo du CSG – S. Martin)
Tir ARTA 5 : le moteur a brûlé pendant près de 130 secondes, correspondant au temps de fonctionnement d’un EAP au cours d’un vol Ariane 5, et délivré une poussée de l’ordre de 650 tonnes. (© ESA-CNES-Arianespace / Optique vidéo du CSG – S. Martin)

 

FM : Pour l’essai, j’étais dans un bâtiment en face du BAF (Bâtiment d’Assemblage Final) avec les mesures en direct : pression moteur, braquage tuyère, etc. Une personne d’Airbus Defence and Space était dans la casemate du PCE à 600 mètres à peine du BEAP pour surveiller les servogouvernes. Il semble que, bien qu’ils aient été beaucoup plus près que nous, ils n’aient pas vraiment entendu le tir non plus. La colonne de fumée après tir était, par contre, très impressionnante.

Cela fait six ans que je suis au Bureau d’Etudes EAP en Aquitaine. J’ai exploité les données du tir ARTA 4 et j’ai participé activement à l’ensemble de la campagne ARTA 5. Entre les équipes programme, les divers Bureaux d’Etudes et la Production, nous sommes une bonne quinzaine à avoir travaillé sur ce tir en Aquitaine, et ce de manière toujours très engagée et impliquée. Je pense pouvoir dire que cela a été une expérience très instructive et très enrichissante au niveau professionnel, mais aussi au niveau personnel et humain.

Peut-on déjà parler des résultats ?

BS : Sur ARTA 5 nous avons mis à l’essai une évolution majeure de la protection thermique pour essayer de réduire les niveaux d’oscillation de poussée. Il s’agit de la protection thermique de face entre les propergols des segments S2 et S3. Elle se présente comme une rondelle qui est découverte au fur et à mesure de la consommation du propergol et influe donc sur les écoulements du flux. Ces oscillations sont complexes et difficiles à modéliser, or elles ont augmenté suite à l’évolution de la définition d’Ariane 5, nous travaillons donc à les réduire pour limiter les contraintes sur les structures et les charges utiles, afin de rétablir les marges.

Nous avons aussi testé des modifications pour des traitements d’obsolescence et de réduction de coût et de cycle sur la tuyère et les segments.

Ariane 5