Modélisation d'ensemble propulsif et segment sol et suivi d'essais pour ASTREOS
Mission
Depuis le dimensionnement d’une fusée jusqu’à son lancement la simulation numérique du système (fusée et segment sol) permet de définir les paramètres de réglage de la fusée et le domaine de fonctionnement du moteur. Elle permet également d’étudier les différentes séquences d’opération pendant toutes les phases de vie de la fusée :
- La préparation de l’ensemble avec le conditionnement des lignes.
- Les étapes de remplissage et de pressurisation des réservoirs.
- Le fonctionnement nominal du moteur.
- Les cas dégradés en cas d’anomalie et/ou d’interruption de la chronologie.
Dans le cadre du projet PERSEUS, une fusée biliquide nommé ASTREOS est développée par des groupes d’étudiants avec le support du CNES. Elle est équipée d’un moteur d’environ 5 kN de poussée, alimenté en oxygène liquide et en éthanol qui sont pressurisés avant le décollage pour assurer la pression nécessaire dans la chambre de combustion pour la durée du vol.
Des essais à feu du moteur ont été réalisés indépendamment d’essais de remplissage et de pressurisation des réservoirs les années précédentes. Les essais prévus sur l’année 2026/2027 consistent à vérifier le bon fonctionnement du système « combiné » moteur et réservoir soit l’étage complet de la fusée en vue d’une future campagne de lancement. Pour cela, un segment sol a également été dimensionné et assemblé.
Afin de préparer les campagnes d’essais à venir ainsi que la campagne de lancement, il est nécessaire de préparer au mieux les séquences opérationnelles en tenant compte de la géométrie des lignes (pour établir les bonnes pertes de charge), des temps de réponse des vannes et des transferts thermiques qui peuvent affecter le comportement des fluides cryogéniques. Le nombre d’essais étant limité, le projet souhait se doter d’un simulateur capable de reproduire le comportement du système global fusée et segment sol pour définir et tester ces séquences.
Le ou la future stagiaire aura pour mission de contribuer à l’élaboration de ce modèle numérique sur un logiciel de simulation fluidique et thermique 0D/1D de type AMESIM. Il faudra pour cela :
- Comprendre, et réaliser si besoin, les P&ID (Piping and Instrumentation Diagram) des installations nécessaires à la modélisation.
- Construire et/ou modifier les simulateurs des sous-systèmes de l’installation (segment sol, moteur, étage), les valider avec des résultats d’essais quand ces derniers sont disponibles et assembler ces simulateurs pour décrire le fonctionnement global de l’installation.
Des activités annexes pourraient être proposées en fonction de l’intérêt du ou de la stagiaire et du temps disponible :
- Contacter les différents coordinateurs du projet pour rassembler les documents fonctionnels qui définissent les différents sous-systèmes.
- Participer aux essais et aux discussions sur l’élaboration des séquences pour apporter un avis technique sur leur faisabilité et donner une prédiction de leur chronologie.
Le stage pourrait débuter en Février 2027.
Profil
Le profil attendu est le suivant :
- Élève en dernière d’école ingénieur.
- Connaissance/Enseignement reçu en simulation numérique 0D/1D en fluidique et thermique de type AMESIM ou équivalent.
- Savoir faire preuve d’esprit d’analyse et d’autonomie.
*En tant qu'EPIC, le CNES applique un principe de neutralité (notamment politique et religieux) à l'ensemble de ses collaborateurs