Ensma Space Project

Objectif

Ce document a pour objectif de rassembler les anciens projets de fusée l’ESP de la manière la plus exhaustive et pertinente possible, afin de permettre aux futures équipes de s’en inspirer facilement. Dans cette optique de transmission des connaissances, les points les plus importants de chaque projet sont indiqués avec si possible un contact pour aller plus dans le détail.

Projets de 2020

Astréos, Minif, 2020 – 2021

Caractéristiques : La structure, la coiffe et les ailerons sont fabriqués par impression 3D. La bague moteur et les tiges de soutien sont les seules parties métalliques. Imprimée en 4 blocs de PLA rempli à 30% plus deux trappes (parachute et électronique).

Expériences :
  –  Mesure de la trajectoire et comparaison avec le résultat prévisionnel, et exploitation (vitesse, accélération liée au moteur, …).
  –  Déclenchement du parachute par détection d’apogée. Les données d’altitude ayant une précision de 20 cm, le calculateur détermine l’apogée lorsque l’altitude diminue de 1 m.

Résultats : Vol nominal au C’Space 2021. Peu voire pas de dégâts de chute. L’ouverture du parachute a été déclenchée par le système de détection d’apogée comme prévu.

Équipe : 15 membres actifs à la fin du projet (sur 36 inscrits initialement). 100% pur sang d’aouane. Chef de projet : Louis Galinier. Vice-Cheh : Arslene Chebourou.

Pistes d’amélioration :
  –  Diminution de la quantité de plastique utilisée (diminuer l’épaisseur, le taux de remplissage).
  –  Passer des piles aux batteries LiPo.

PLUME, Fusex, 2020 – 2024

Caractéristiques : Réalisée sous la direction du NAASC et avec l’aide de l’AJSEP, en partenariat avec d’autres écoles de Nouvelle-Aquitaine. ENSAM Bordeaux : Système de récupération. ESTIA : Partie haute en composite carbone/époxy, coiffe et rack électronique modulaire. BE ENSMA : Moteur Bi-liquide. Équipe ESP ENSMA : Partie basse (structure interne porteuse basée sur Volokna). Lancement prévu au C’Space 2022 avec le moteur Barasinga.

Expérience : Vérification de l’hypothèse d’atmosphère isotherme dans la loi de pression selon l’altitude grâce à des tubes Pitot + expériences du rack modulaire.

Résultats : 300€ de bénéfices net grâce à la 3ème place au concours de la 3AF Jeunes Aérospatial Passion 2021.

Équipe : En 2021 : 1 membre promo 2021, 3 membres promo 2023. Chefs de projet : Alexis Collet (2020) puis Valentin Le Pape (2021) (valentin.lepape2@gmail.com)

Pistes d’amélioration :
  –  Choisir les fabricants et fournisseurs très tôt et commencer les discussions avec les fabricants avant la fin de la conception : parfois les contraintes de fabrication sont plus fortes que les contraintes de conception, ce qui oblige à refaire les pièces.

Liens : Article ESP, Vidéo ENSMA 2021, Vidéo ESTIA 2021

Projets de 2019

Volokna, Fusex, 2019 – 2021

Caractéristiques : Structure interne porteuse en aluminium conçue pour servir de base aux prochaines fusex, avec beaucoup de documentation. Conçue en deux étages plus une coiffe.

Expérience : Mesure des déformations des poutres lors du vol, télémétrie. À détailler

Résultats : Vol nominal au C’Space 2021. Un des ailerons se tord lors de l’atterrissage. Sur les 4 jauges, une seule a tenu, ce qui limite l’exploitation des données. Résultats en cours de traitement.  À détailler

Équipe : 2019-2020 : X membre ?? 2020-2021 : 5 membres ? Chefs de projet : Alexis Collet (2019-2020), Zacharie Baeumlin (2021)

Pistes d’amélioration :
  –  Diminution de la masse totale de la fusée (surtout au niveau de la structure).
  –  Maîtrise l’expérience de A à Z pour éviter les problèmes.
  –  Améliorations mineures multiples (position cable jack, …).
À détailler

Calypso, Minif, 2019 – 2021

Caractéristiques : Structure interne porteuse à base de bagues et tiges porteuses.

Expérience : Ouverture de pieds pour l’atterrissage et ouverture du parachute par la coiffe. Seuls deux pieds ont été monté sur les quatres, dû à un problème de conception (espace laissé sous la peau qui doit venir coulisser au dessus des pieds insuffisant) 

Résultats : Vol nominal au C’Space 2021. Les pieds se sont bien déclenchés, comme le parachute. Très bien, belles photos/20.  Peu de dégâts, juste un aileron tordu et certaines pièces du système coiffe cassées.

Équipe : 2019-2020 : environ 8 membres (beaucoup ont été moins voir pas investi à partir de la rentrée 2020) / 2020-2021 : 2 membres promo 2022, 3 membres promo 2023 / Contacts : Florian Brunet, Diego Norena, Jonathan Ménétrier

Pistes d’amélioration :
  –  Penser à l’assemblage dès le début de la conception.
  –  Prévoir plus d’espace pour l’électronique.
  –  Revoir le système de récupération (infiltration d’air dans le système d’ouverture, plus de place laissée au parachute, taille du parachute à augmenter).

  –  Ne pas utiliser d’électroaimants.

Projets de 2018

Wells-Cosmos, Minif, 2018-2019 Extrapolé du “mercredi 17 juillet”

Caractéristiques : Minif bi-étage se séparant à l’apogée. Peau porteuse en PVC. Initialement, il était prévu de retenir le moteur grâce à un croisement des ailerons au-dessus de celui-ci, mais cela est impossible avec le moteur Pandora. Un système de parachutes par étage : pour le bas, un ressort fixé à du carton pousse le parachute contre une trappe bloquée par un servomoteur. Pour le haut, système initialement prévu pour 2 parachutes (pour atterrir verticalement) mais finalement avec 1 seul par manque de place.

Expérience : Séparation de la fusée. Initialement, il était prévu de faire atterrir le deuxième étage avec des pieds rétractables mais cela fut abandonné par manque de temps. Le système de séparation consiste en un axe qui actionne un mécanisme clé-serrure mis sous tension par un ressort. Il est majoritairement imprimé en 3D et est assemblé par collage et des vis. Pour limiter la flèche, un tube faisant la jonction entre les deux étages fut imprimé.

Résultats : Au C’Space, le servomoteur de séparation ne fonctionnait plus. Un autre fut fourni par un autre club mais il a fallu refaire un système de transmission de couple adapté. Malgré cela, le ressort n’était pas assez raide pour séparer convenablement les étages, et la trappe du parachute supérieur était trop petite et ne fermait pas correctement. Il fut donc décidé d’assembler définitivement les deux étages. L’ajustement bagues/moteur a été fait à la lime au C’Space.
Le lancement s’effectue avec peu de vent. Le parachute se déploie correctement mais s’emmêle dans les ailerons malgré de longues suspentes. La fusée est détruite lors de l’impact avec le sol. Le vol a été classé vol balistique.

Équipe : 10 étudiants. Contact : Antoine Carton (Chef de projet)

Pistes d’amélioration :
  –  Il est possible que le parachute se soit coincé dans la trappe qui était retenue au corps par une charnière. Il aurait été préférable de concevoir une trappe qui soit accrochée aux suspentes.
  –  La fusée était verticale lors de l’ouverture du parachute car il fut trop tardif (la chute avait déjà commencé, donc la trajectoire était verticale) et car le centre de gravité était au-dessus du point d’accroche du parachute (cela a été causé par la décision de ne pas séparer les étages). Il aurait donc fallu déclencher l’ouverture à l’apogée ou avant et monter le point d’accroche.
  –  L’électronique n’était pas bien organisée, il aurait mieux fallu utiliser une carte électronique.

Liens : Article ESP

Atlas IV, Minif, 2018-2019

Caractéristiques : Mini-fusée larguant un rover à son apogée. Peau porteuse en PVC. Les grandes trappes nécessaires au passage du rover induisent une grande flèche et nécessitent d’ajouter des raidisseurs à la structure.

Expérience : Le rover est composé d’un corps principal cylindrique contenant moteurs et électronique et de deux roues. L’éjection se fait grâce à des ballons peu gonflés qui poussent le rover contre des portes initialement bloquées par un servomoteur. Une des difficultés fut la gestion de l’ouverture quasi simultanée des parachutes de la fusée et du rover, qui doit se faire assez tôt et sans risquer de les emmêler.

Résultats : L’électronique du rover et la détection du décollage ont été réalisées au C’Space. Il a fallu changer de système d’éjection car il appuyait trop sur les trappes (initialement, des ressorts poussant une paroi d’éjection remplaçait les ballons). Le vol est nominal, le robot est largué à l’apogée et la fusée comme le rover atterrissent presque intacts grâce au bon déploiement des parachutes.

Équipe : 8 aouanes. Contact ?

Pistes d’amélioration : L’utilisation des servo activait la fonction reset de la carte Arduino, mais cela ne posait pas de problème ici. À détailler

Liens : Article ESP

Projets de 2017

Apollon et Diane, Fusex, 2017 – 2019

Caractéristiques : Fusex bi-étage active, utilisant des aérofreins pour séparer les deux étages. Peau porteuse.

Expériences :
– Mesurer la vitesse des deux étages afin de déterminer leur distance au moment de l’allumage du second moteur, à l’aide d’accéléromètres.
– Mesure des déformations sur les aérofreins afin de remonter aux contraintes et comparer à la prévision théorique.
– un altimètre permet de déterminer le moment optimal d’éjection du parachute et de la séparation des étages.

Résultats : Inconnus

Équipe : Da Col Amandine, Pons Nicolas, Tessier Loïc, Tzeou Alexandre, Magnante Enzo, Bousquet Florian, David Raphaël, Brun Romain, Lloret Théo, Fuchs Yvan, Lizée Paul.

Pistes d’amélioration : Inconnues

Ninféa, Minif, 2017 – 2019

Caractéristiques : Minifusée aérofreinée, c’est-à-dire freinant grâce à un accroissement de la traînée à l’apogée grâce à une toile. Structure interne porteuse + peau en PVC sur laquelle sont fixés les ailerons

Expérience : Le système d’aérofrein consiste en 4 pales repliées sur le corps pendant l’ascension et qui se déploient à l’apogée, entraînant avec elles la toile. Les pales en fibre de carbone sont inclinées à 75°. Système de libération en impression 3D avec un moteur actionnant une bague coulissante fonctionnant comme pour un parapluie.

Évolution du projet :
Le projet a été validé pour participer au C’Space de 2018 mais la fusée n’a pas reçu le feu vert pour son décollage. Des modifications ont donc été apportées durant l’année 2019 pour respecter tous les critères du C’Space.

Résultats : Décollage le 17 Juillet 2019 à 9h30. Vol nominal. La chronologie est respectée mais la translation de la bague de libération n’étant pas instantanée, la chute balistique commence avant que les pales ne se libèrent toutes d’un coup, engendrant un choc entendu du sol. Les charnières ont résisté mais la toile n’a pas gardé une inclinaison de 75° en raison de la trop forte compression du ressort de maintien. Malgré cela, la minif a bien atterri, coiffe en avant. Ninféa a reçu le prix de la meilleure mini-fusée du C’Space 2019.

Équipe : 9 membres (5 A1, 2 A2, 2 A3) Contact ?

Pistes d’amélioration : Un ressort avec une plus grande raideur aurait permis de maintenir l’orientation des pales à 75° et donc d’obtenir une surface alaire plus optimisée et un meilleur freinage.

Liens : Article ESP

Projets de 2016

E.N.S.M.A., Minif, 2016 – 2017

Caractéristiques : L’Ensmatic New Space Module Aeroglider est une mini-fusée qui largue un planeur à son apogée. La fusée est équipée d’un parachute et l’avion inerte plane de façon concentrique jusqu’au sol.

Expérience :  La trappe de protection du planeur est maintenue et déclenchée grâce à un servomoteur et le système d’éjection de la charge utile est maintenu par une ventouse magnétique. Un système de pivot permet aux ailes du planeur d’être superposées lorsqu’elles sont repliées et à la même hauteur une fois dépliées. La stabilité longitudinale de l’avion est étudiée pour qu’il puisse s’adapter à n’importe quelles conditions initiales. Matériaux pour le planeur : flèche en carbone en guise de corps, impression 3D pour la structure et les mécanismes, polystyrène pour le nez et les parties portantes. Pas d’électronique embarquée. Essai du bon fonctionnement à 20 m et extrapolation pour l’apogée réelle.

Résultats : Vol nominal pour la fusée, le planeur est libéré à l’apogée, se stabilise en quelques secondes et effectue une descente circulaire nominale. L’équipe a reçu le prix CNES – Planète Sciences lors du C’Space 2017.

Équipe : 9 aouanes. Chef de projet : Bastien WIOLAND (bastien.wioland@outlook.fr).

Pistes d’amélioration : Pas grand chose c’est tip top. Mais garder en tête : “La transmission des connaissances est un élément essentiel pour l’évolution du club.”

Liens : Article ESP

Projets de 2015

Constellation, Fusex, 2015 – 2017

Caractéristiques :  Parachute éjecté par la coiffe et guidé pendant la phase de descente. 4 suspentes principales sont contrôlées par deux poulies actionnées par des micromoteurs (les deux suspentes opposées sont reliées à la même poulie). Une suspente ) longueur variable, initialement plus courte, permet de reprendre l’effort de l’ouverture à la place du système mécanique et de le remplacer en cas de problème fatal. Utilise une centrale inertielle et un GPS. Une caméra orientée vers le haut filme le comportement du parachute.

Expériences :
  –  Étude du comportement du parachute et de son influence sur la trajectoire de la fusée pendant la descente afin de déduire les lois de guidage. En effet, malgré des essais (lancer d’un petit parachute d’un pont de 20 m et guidage avec un robot LEGO), il n’a pas été possible de déduire ces lois de guidage, notamment à cause du vent et des oscillations. Le pilotage du parachute est donc passif : l’algorithme de pilotage va exécuter une série d’actions programmées au préalable afin d’en observer les conséquences.
  –  Étude de la stabilité dynamique de la fusée. Cela consiste à mesurer l’amplitude et la fréquence des oscillations de la fusée pendant la phase de montée.

Résultats : Lors du C’Space, des problèmes non résolus sur le système d’éjection et la chaîne d’alimentation n’ont pas permis de qualifier le guidage du parachute. Les suspentes furent réglées pour incliner le parachute de façon permanente. À part cela, le vol fut nominal. Deux ailerons se sont pliés lors de l’atterrissage et le moteur est tombé en vol.
  –  Le système d’ouverture du parachute a été validé grâce à la vidéo prise par la caméra. Elle montre aussi que le parachute bouge énormément lors de la descente.
  –  Un problème de connexion entre le séquenceur et les autres cartes électroniques n’a pas permis d’enregistrer les données de vol pour étudier précisément la stabilité de la fusée, mais elle fut bonne d’après les vidéos prises du sol.

Équipe : Inconnue

Pistes d’amélioration : Guidage du parachute à perfectionner pour prendre en compte les mouvements naturels et violents du parachute.

Millenium, Minif, 2015 – 2016

Caractéristiques : Fusée possédant un module supérieur servant de coiffe lors de l’ascension, puis largué à l’apogée. Peau porteuse en PVC, bagues vissées directement à la peau (réduction de masse mais difficulté d’installation et d’accès).

Expérience : Le module contient des capteurs permettant de retracer le vol. Télémétrie, enregistrement vidéo.

Résultats : Inconnus

Équipe : Inconnue

Pistes d’amélioration : Inconnues

Liens : Article ESP, Documentation Élec

Projets de 2014

Aurora ? Aucune autre info

Équipe : Uniquement des Aouanes. CARLO Vincent (0643171944), LEFEVRE Alexis, LEFEBVRE Antoine, FLORIN Matthieu, CLERC Florine, MANDELSAFT Léa, KRUGMANN Auranne, BLAISE Hugo, BARBIERE Romain, LANDRY Armand.

Projets de 2013

Prométhée II, Fusex, 2013 – 2014

Caractéristiques :
  –  Fusée bi-étage active (2ème étage propulsé). Suite directe de Prométhée, qui a servi à valider le système de séparation. Embarque le moteur Cariacou dont la poussée est très faible : il s’agit plus de montrer le bon fonctionnement de la fusée que d’aller plus haut.
  –  Système de séparation : 4 ventouses magnétiques déclenchées à l’émission d’un courant. Nouvelle bague de séparation à liaison conique pour diminuer le jeu, et avec des capteurs de séparation. Ressorts dimensionnés pour une vitesse de de séparation de 1 m/s.
  –  Nombreuses sécurités autour de l’inflammateur du Cariacou et du condensateur qui l’alimente pour inhiber le moteur à la moindre anomalie. Vérification que la poussée du Barasinga est nominale puis que les étages sont bien séparés avant de donner l’ordre d’allumer le second moteur.

Expérience : Mesure de la déformation des deux bagues de séparations à l’aide de jauges de déformation. Résultats stockés sur une carte SD et transmis par un émetteur Kiwi.

Résultats : Suite à un problème au cours du vol, le second propulseur n’a pas pu être démarré. À détailler

Équipe : NaN Contact ?

Pistes d’amélioration : NaN À détailler 

Liens : Article ESP

L’ENSM’OA, Minif, 2013 – 2014 
          

Caractéristiques : Minifusée ne ralentissant pas grâce à un parachute mais avec un système autogyre. Pour mieux se concentrer sur cette expérience, le reste de la structure est basé sur un système éprouvé de structure interne porteuse. Peau en PVC, coiffe en bois.

Expérience : Le système autogyre consiste en deux ailes se déployant à l’apogée, engendrant une rotation de la fusée selon son axe et donnant naissance à une force de portée (tel les samares, graine d’érable a.k.a. “hélicoptères”), ralentissant ainsi sa chute. Le paramètre le plus important à dimensionner est l’angle d’incidence qui influe sur le couple Cx/Cz. Comme les pales ne sont pas standardisées, il est impossible de déterminer théoriquement l’angle optimal. Il a donc fallu opter pour une détermination empirique avec des essais sur une maquette simplifiée à l’échelle 1:2 lancée à 18 m.

Résultats : Au C’Space, le système de pâles a fortement déplu au jury qui s’est opposé au lancement. Après l’avoir retravaillé, il est accepté et la fusée est lancée. Les pales se sont bien dépliées mais trop tard, ce qui n’a pas permis la mise en rotation de la fusée. Le vol a donc été qualifié de balistique.

Équipe : 7 membres. Contact ?

Pistes d’amélioration : Nan À détailler

Liens : Article ESP

Projets de 2012

Prométhée, Fusex, 2012 – 2013

Caractéristiques : Fusée bi-étage passive (2ème étage non propulsé). Il s’agit du démonstrateur en préparation de la fusée bi-étages active Prométhée II. Les deux étages sont maintenus solidaires par deux ventouses électromagnétiques de 12 daN, et deux cylindres en encastrement.

Expérience : Opérer une séparation des deux étages pendant le vol, et mesurer la distance d’éloignement des deux étages au cours du temps grâce à un fil de pêche. Ce dernier est enroulé sur un rouleau dont la moitié est recouverte de scotch rouge d’électronique pour changer sa réflexivité infrarouge. Un capteur enregistre cette variation et en déduit la longueur de fil déroulée.

Résultats : Vol nominal en montée au C’Space, séparation et redescente nominale des deux étages.

Équipe : Possiblement 3 membres. Contact ?

Pistes d’amélioration :
  –  Utiliser des ventouses électromagnétiques d’au moins 12 daN. Utiliser un bon gros coefficient de sécurité lors du calcul de flèche lors de la conception.
  –  Penser à l’accessibilité et la possibilité de régler la position du système de ventouses + penser à la redondance (passer de 2 à 3 ventouses + augmenter longueur cylindres encastrement).
  –  Réaliser des vérifications exhaustives de l’expérience et de son fonctionnement une fois montée dans la fusée, et ce assez tôt dans le processus.
  –  Laisser de petites marges dans l’assemblage des cartes électroniques et les rendre accessibles. Étiqueter les fils.
  –  Enregistrer les données de l’expérience sur une carte SD au cas où la télémétrie ne fonctionnerait pas.

Liens : Article ESP

Deneb, Fusex, 2012 – 2015

Caractéristiques : Fusée transsonique, ce qui a nécessité de réduire la masse à 3.5 kg. Peau porteuse en alliage d’aluminium, coiffe conique en fibre de verre. Deux parachutes  s’ouvrant simultanément. Acquisition à haute vitesse de données de pression (1 kHz).

Expérience :
  –  étude de l’écoulement en fonction de la vitesse,
  –  trajectographie 3D grâce à une centrale inertielle.
Ces deux expériences ont pour but de valider le passage en transsonique et d’étudier le phénomène d’onde de choc à ces vitesses.

Évolution du projet :
2012-2013 : Étude de faisabilité. Conception sur CATIA, simulation de l’écoulement en sub et supersonique (OpenFOAM, StarCCM+), étude de la stabilité dans le domaine supersonique (méthode non linéaire).

2013-2014 : Fabrication de la fusée, dont l’électronique. Ailerons fixés par soudure aluminium, coiffe en fibre de verre.

2014-2015 : Changement de propulseur pour passer de supersonique à transsonique (nécessité de la base de lancement C’Space), préparation expérience, amélioration de l’électronique et du système de récupération.

Résultats : NaN À détailler

Équipe :  NaN Contact ?

Pistes d’amélioration : NaN À détailler

Liens : Article ESP, Dossier

Air Chassou, Minif, 2012 – 2013

Caractéristiques : Minifusée qui largue à son apogée un module par la coiffe. Peau porteuse en fibre de verre (ne nécessite pas de structure interne mais difficile d’y faire une trappe). Peau achetée dans le commerce, coiffe en fibre de verre et ailerons en composite carbone/époxy made by ensmatiques. Les coques pour maintenir les parachutes à l’intérieur de la fusée ont été faites avec des mini-canettes de soda renforcées en fibre de verre.

Expérience : Le système de séparation consiste en 2 micro-servos de modélisme qui dégoupillent la coiffe. Cela permet un gain en place et en facilité d’installation comparé à des ventouses magnétiques. Ressort d’éjection fait à la main, sur-mesure. Les deux parachutes (pour le corps et pour le module) sont cruciformes.

Résultats : Lancée au C’Space, Air Chassou effectue un vol nominal. La grande solidité de la fusée en composite lui permet de faire 3 vols successifs sans réparation dont le dernier (Air Chassou III) est un vol parabolique. La structure a résisté au 900G de l’atterrissage !

Équipe : NaN Contact ?

Pistes d’amélioration : Aucune c’est tip top ! À détailler

Liens : Article ESP, Vidéo du lancement

Skyview, Minif, 2012 – 2013

Caractéristiques : Cette mini-fusée éjecte sa coiffe à son apogée et la maintient grâce à un fil. Elle devait servir de base à une fusex l’année suivante, qui embarquerait des expériences dans sa coiffe et pourrait la séparer complètement du corps. Structure à base de peau en PVC et longerons en métal où sont vissées des bagues en bois. Circuit électronique à base de NE555.

Expérience : Le système d’éjection est basé sur des ventouses électriques. Coiffe en mousse et parachute en toile de spi. Les suspentes seront en cordelettes d’escalade. Elles se rejoindront sur un émerillon.

Résultats : Lors du C’Space, plusieurs problèmes sont apparus. Les bagues en bois n’ont pas tenu les montages/démontages successifs. Il a fallu en refaire avec deux couches de plexiglas espacées grâce à des profilés en U pour leur donner de l’épaisseur. De plus, l’accroche de la ventouse magnétique et de sa pastille était soit trop rigide, soit trop lâche. Au niveau électronique, plusieurs composants ont lâché et ont été remplacés grâce à la générosité d’autres clubs. Le câble jack fut changé de nombreuses fois puis remplacé par un connecteur deux voies avec un cavalier attaché à la rampe.
Lors du vol, le parachute ne s’est pas ouvert et le vol fut qualifié de vol balistique.
Malgré cela, l’équipe a reçu le prix Planète Sciences dans la catégorie minifusées pour le travail accompli sur toute l’année et en particulier pendant la semaine du C’Space.

Équipe : NaN Contact ?

Pistes d’amélioration : NaN À détailler

Liens : Article ESP

Projets de 20XX

Template, Fusex, 2010 – 2011

Caractéristiques : 

Expérience : 

Résultats : 

Équipe : 

Pistes d’amélioration : 

Liens : 

Orion, Fusex, 20XX-2012 ?

Trajectographie, prise de pression avec tube pitot.

Coup de coeur des controlleurs

ENSM’Astéroïde, Minif, 20XX-2012 ?

Déformation d’un coiffe réalisée en biocomposite.

Obtenu prix de la DGA.