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OFFRE D'EMPLOI INTERNE by 8NJOVyTf

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									Commentaires des films du vol V 164


Allumage du moteur Vulcain 2 ( Film alluvu25)

 On reconnaît le Vulcain 2 à l’absence des lignes d’échappement le long du
divergent : les gaz éjectés, après combustion dans le générateur de gaz et
entraînement des 2 turbines, sont ré-injectés dans la chambre de propulsion au
niveau du tore appelé TEG que l’on voit au milieu du divergent. On note sur l’EAP de
droite les deux fusées de séparation et d’éloignement qui serviront 2 minutes plus
tard après combustion totale des EAP. Les quelques fils et câbles qu’on voit sur
l’image servent à passer les mesures dont on a besoin pendant la phase avant
lancement, ce qui permet d’éviter de passer par la télémesure du lanceur.

 Le trou que l’on voit en bas de l’image est le début du carneau du Vulcain, dont la
fonction est de canaliser les gaz de combustion. Le début de ce carneau, à travers la
table de lancement, est métallique et est appelé la queue de langouste en raison de
sa structure tronçonnée. A l’entrée de ce trou, on voit une grand nombre de petites
buses d’injection d’eau, celles-ci servant à refroidir la queue de langouste et à
atténuer le bruit du jet.

 Dès le début du film on voit deux flammes horizontales : il s’agit des AMEF,
allumeurs de mise en froid. Au moment du démarrage du moteur, il faut que tous ces
organes soient à la bonne température pour ne pas subir de choc thermique quand
les ergols (22 K pour l’Hydrogène, 90 K pour l’Oxygène) circuleront. Pour cela, on
fait circuler dans tous les organes à refroidir, notamment les roulements, la chambre,
les vannes, de l’Hydrogène liquide dans des petits canaux ad-hoc extrèmement
complexes. Cet Hydrogène se réchauffe et sort du moteur à l’état gazeux, avec un
risque d’accumulation sous le moteur. Pour éviter cela, on le brûle via ces deux
torchères, petits blocs de poudre allumés dès la mise en froid finale.

 L’allumage complet du Vulcain prend environ 5 secondes, suivi d’environ 1
seconde pour vérifier que tous les critères de bon fonctionnement du moteur sont
corrects. La poussée passe de 10 à 100% en 800 ms environ (contre 5 secondes
pour un turboréacteur), ce qui est extrèmement contraignant. Au moment du plein
allumage, on note une forte réaction latérale du moteur suite à une excitation qu’on
appelle recollement de jet. Quand le jet s’accroche dans le divergent, il ne le fait pas
forcément de façon symétrique ce qui entraîne une intégrale de pression plus forte
d’un côté que de l’autre. Les efforts résultants dynamiques (environ 10 Hz) peuvent
être extrèmement élevés et casser les ferrures d’ancrage du moteur (exemple du
LE7A japonais) ou endommager les vérins hydrauliques. C’est un phénomène très
complexe à modéliser et à maîtriser.

 A la fin de l’allumage, pendant le régime établi qui précède l’allumage des EAP, on
voit bien le disque de Mach, entre les deux AMEF : il résulte du pincement du jet en
sortie de divergent dû à la mauvaise adaptation du divergent pour le sol : le Vulcain
est optimisé pour fonctionner dans le vide, donc sans pression atmosphérique. La
pression de sortie est alors de l’ordre de 200 mb. Au sol, avec 1 bar de pression
atmosphérique, le jet est pincé ce qui génère cette zone de concentration appelée
disque de Mach.


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Zoom sur le moteur Vulcain 2 (Film decozoom)

 Film complexe à appréhender, il est pris depuis l’arrière du caisson LBS (Lignes
Bord Sol) Oxygène : les interfaces fluides de l’EPC (remplissage, vidange, liquide,
gaz) se font par l’arrière de l’étage, toutes les interfaces étant regroupées en deux
zones, le caisson LBS Hydrogène à gauche, celui Oxygène à droite. La déconnexion
se fait en temps positif et est générée par le mouvement du lanceur qui, par un
système de bielles, casse chaque ligne d’interface dans une zone fragilisée que l’on
appelle pièces AKC (à casser). Dès que les pièces sont cassées, elles sont avalées
vers le bas par un système de ressorts qui les guide dans un caisson protecteur,
caisson LBS, sur lequel vient rapidement se refermer une lourde porte protégeant
cette zone sensible des méfaits du jet du lanceur. La fermeture de la porte est
passive, induite à nouveau par le mouvement du lanceur : une tige appuyée sur
l’arrière du BM (Bâti Moteur) EPC est libérée lors du décollage ; un contrepoids
permet alors la translation de la porte qui referme le caisson LBS.

 Tout au début du film, on distingue une ligne en cours d’avalement : il s’agit de
l’ERVO (Equipement de Remplissage Vidange Oxygène) ; on distingue sur sa
gauche le collier fixant la bielle qui a permis la rupture de la pièce AKC

 Peu après, sur la droite, on voit la tige qui était appuyée sur le BM EPC, libérée
suite au décollage. Elle déverrouille ainsi le système de refermeture du caisson LBS.

 Pendant la fermeture du caisson LOX, on voit bien à gauche de l’image la
fermeture simultanée du caisson LBS Hydrogène.

 Au fond, sur le lanceur, on identifie bien sur la gauche la grosse masse métallisée
du SSHeL, Sous Système Hélium Liquide, véritable vase Dewar (double paroi en
aluminium) qui contient l’Hélium à 3 K qui permettra de pressuriser le réservoir
Oxygène de l’EPC au fur et à mesure de sa vidange. Cette sphère est suspendue
par une rotule à son sommet, qui sert également d’orifice de remplissage-vidange, et
positionnée par deux biellettes en bas, que l’on distingue bien sur le film.

 Au centre, les Protections Thermiques côté étage (PTE) et côté Moteur (PTM)
aluminisées, destinées à protéger tous les organes sensibles de ces zones.

 Vient ensuite le moteur lui-même : on reconnaît au milieu du divergent le TEG, tore
permettant l’injection des gaz du Générateur de Gaz dans la chambre. La grosse
ligne au dessus du TEG est une ligne d’échappement turbine, la petite qui va
jusqu’en bas du divergent est la canalisation d’éjection de l’huile qui sert à actionner
les vérins hydrauliques du moteur (concept dit à huile perdue).

 A l’intérieur du divergent du Vulcain, on distingue sur les 20 cm les plus bas une
zone blanche : il s’agit d’une protection thermique spéciale, revêtement permettant
au matériau (Inconel) de tenir thermiquement dans cette zone qui est la plus chaude.

 Enfin, à la fin du film, on voit bien le pincement du jet dû à sa sur-détente du
divergent, et le disque de Mach associé.




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Déluge d’eau au décollage (Film delug200)

 On voit bien sûr à l’allumage des EAP la sortie des flammes par les trous des
palettes, orientés latéralement de façon à protéger la table de lancement proprement
dite.

 Le principe du déluge est de déployer une couverture liquide aussi dense que
possible pour deux fonctions :
   - protéger la table des effets directs du jet des EAP (risque d’endommagement
      thermo-mécanique, chimique, corrosion…)
   - atténuer le bruit en augmentant de façon artificielle la densité du milieu dans
      lequel se propage l’onde acoustique ; on réduit ainsi la vitesse du jet par
      transfert de la quantité de mouvement de la phase gazeuse à la phase
      liquide, la puissance acoustique étant proportionnelle au cube de la vitesse
      d’éjection des gaz

 Pour que ce soit efficace, il faut injecter un débit d’eau au moins 2 fois supérieur à
celui des gaz éjectés ; on peut monter jusqu’à 20 m3/s

 Le timing d’ouverture des vannes déluge est très précis :
   - si les vannes s’ouvrent un peu trop tôt (panne avance), il y a risque d’impact
       direct sur le lanceur avec une forte énergie, d’où une perturbation
       potentiellement critique,
   - si les vannes s’ouvrent un peu trop tard (vannes trainardes ou panne retard),
       on perd toute l’efficacité du déluge, d’où endommagement fort de la table et
       niveau acoustique plus élevé que prévu pour les charges utiles ainsi que pour
       les équipements dans la table.

 Le déluge est alimenté par un château d’eau dédié, cylindrique et blanc, via des
conduites de fort diamètre.




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Séparation des EAP (Film montab90)

 La première surprise du film est l’orientation du lanceur, qui donne l’impression de
piquer vers le sol au lieu de monter… C’est naturellement un effet d’optique : la
caméra est à Montabo, près de Cayenne à 50 km au ESE de Kourou, alors que le
lanceur est à 70 km d’altitude, à 100 km plein Est de Kourou, et monte avec une
pente de l’ordre de 60° par rapport à la verticale.

 On distingue bien les deux jets des EAP ; on ne voit pas celui de l’EPC, trop peu
important pour être distinct ici, et dont la flamme est quasi translucide.

 Les jets intenses latéraux qui précèdent la séparation sont ceux des FE, fusées
d’éloignement des EAP ; chaque EAP en a 8, 4 devant, 4 derrière, les 4 étant
assemblées par paire de part et d’autre de l’EPC de façon à ne pas l’impacter.
L’orientation des FE induit cet effet d’ouverture à la séparation des EAP par rapport
à l’EPC. C’est une phase extrèmement critique : les EAP sont à 30 cm de l’EPC,
pèsent 35 tonnes au moment de la séparation, sont à Mach 6 avec une pression
dynamique qui peut encore atteindre 1000 Pa. Il faut quasi simultanément couper le
gros boulon du DAAV, à l’avant, couper les trois bielles du DAAR à l’arrière, allumer
les FE, le tout sur les 2 EAP simultanément. Le système est tolérant à la panne
d’une quelconque des 16 FE.

 La fumée qui s’échappe des EAP après séparation vire au noir : il n’y a plus de
propergol à consommer, et le feu s’étend alors aux protections thermiques internes.

 Les EAP retomberont à quelques 500 km de Kourou après avoir atteint une altitude
de culmination de l’ordre de 90 km. On les a récupérés pour expertise à plusieurs
occasions.




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Ariane 5 ECA ; 100 images par seconde (Film decol100)

 Le Vulcain étant allumé 7 secondes avant les EAP, donc avant le décollage, on voit
bien son panache blanc (vapeur d’eau essentiellement) s’élever avant le décollage
proprement dit. Cette impression est fortement accentuée par l’injection d’eau par
les déluges (20 tonnes/s) qui, bien sûr, se vaporise instantanément sous l’effet de la
chaleur.

 La montée en pression des EAP suite à l’ordre d’allumage prend environ 350 ms ;
le décollage proprement dit intervient dès que la poussée est supérieure au poids du
lanceur (celui-ci n’étant que posé sur sa table de lancement) ce qui intervient environ
180 ms après l’ordre d’allumage.

 Ne pas rater le rond de fumée qui s’échappe du carneau EAP lors de son
amorçage. On note également que la structure du carneau EAP est extrèmement
renforcée, le choc mécanique lors de l’allumage étant fort sévère. A partir du 4 ème vol
d’Ariane 5, on les a rallongés de 30 m pour augmenter la fonction d’atténuation de
bruit ; on a ainsi gagné 6 dB globalement.

 Lors du décollage du lanceur, la puissance des jets est d’environ 19 GW, soit la
moitié de la puissance totale du parc électro-nucléaire français. Le bruit au décollage
est d’environ 170 dB mesuré au pied des EAP.

 On voit bien sur le film les 4 PAF, Pylônes Anti Foudre, d’une hauteur d’environ
100 m qui entourent le lanceur. Le lanceur les passe en environ 5 secondes. Leur
sommet est relié par un câble qu’on ne voit pas bien sur le film, servant à garantir le
même potentiel électrostatique des 4 PAF.




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Ariane 5 ECA ; 200 images par seconde (1) (Film decol200)

 Film technique principalement destiné à vérifier le bon avalement des ombilicaux,
d’où sa cadence élevée.

 Comme on peut le voir, le décrochage des ombilicaux se fait en temps positif,
c'est-à-dire après le décollage du lanceur. Chaque ombilical est relié à la tour par
trois séries de câbles (parfois plus quand on dédouble une fonction) :
    - le premier de longueur fixe sert à tirer sur la gâchette de déverrouillage ; il est
        passif et n’agit qu’en s’opposant au mouvement du lanceur
    - le deuxième de longueur fixe également fait le pendulage, c'est-à-dire
        supporte l’ombilical via un point fixe situé sur le mat, bien au dessus ; le câble
        permettra ainsi à l’ombilical de suivre une trajectoire en arc de cercle jusqu’au
        matelas de protection sur le mat
    - le troisième fait l’avalement : dès que l’ombilical est déverrouillé, ce câble de
        longueur variable va attirer l’ombilical vers le mat le plus rapidement possible
        afin d’éviter toute interférence avec le lanceur ou son jet. L’avalement se fait
        simplement de façon passive par la chute d’un contrepoids dans le mat via un
        jeu de poulies et de renvois

 L’ombilical de fort diamètre tout en haut du lanceur est la POP, Prise Ombilicale de
Pression, qui sert à ventiler le volume sous coiffe pour garantir aux charges utiles
une température parfaitement régulée. C’est un gros boa de conditionnement d’air.

 Les débris que l’on voit tomber le long du lanceur après son décollage sont les
morceaux de la COSYVE, Coque du Système de Ventilation. L’interface avant entre
les EAP et l’EPC, ce qu’on appelle le DAAV, est fixé côté EAP sur une structure
assouplissante appelée DIAS, Dispositif Assouplissant, structure hybride métal-
caoutchouc, formé d’un grand nombre de couches lamifiées (structure s’avoisinant
un peu avec celle d’un pneu de voiture). Or pour que ce DIAS assure correctement
sa fonction, il faut que les lamifiés caoutchouc soient dans une gamme précise de
température. Pour tenir compte des nombreuses incertitudes qui peuvent jouer (jour-
nuit, position du soleil, durée d’ensoleillement avant le lancement, pluie…), on a
choisi de ventiler ce DIAS au sol ; pour cela, on a besoin d’une housse autour du
DIAS, la COSYVE, coque rigide mais très légère et fragile. Lors du décollage, le
raccourcissement du DIAS consécutif à l’introduction des efforts EAP casse cette
coque dont les débris, très légers, tombent autour du lanceur. C’est un principe
analogue que l’on utilisait sur Ariane 1 à 4 pour ventiler le deuxième étage L33 au
sol.




Ariane 5 ECA ; 200 images par seconde (2) (Film zsatt200)

 Pas grand-chose à ajouter sur ce film ; il faisait beau…




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Ariane 5 ECA ; vue rapprochée (Film bras25)

 Les bras cryogéniques supportent les interfaces de remplissage et de vidange de
l’étage supérieur cryotechnique ESCA. Ils ont été rajoutés sur la tour de lancement
initiale lors de l’introduction de ce nouvel étage, et ne servent donc pas pour les tirs
avec l’EPS, étage à ergols stockables directement rempli au BAF, Bâtiment
d’Assemblage Final. Ils ne servent que pour l’ESCA, l’EPC étant rempli directement
par le sol en bas de l’étage.

 Le bras de gauche (quand on regarde le lanceur) supporte les interfaces
Hydrogène (liquide et gazeux), celui de droite ceux relatifs à l’Oxygène et à l’Hélium
de pressurisation et de commande. L’interface proprement dite avec le lanceur
s’appelle la plaque à clapets ; son dégondage est assez critique en raison d’une
cinématique assez complexe et des efforts nécessaires pour combattre le givre :
pour cette raison, et pour maîtriser complètement cette phase, on a choisi ce
principe déjà bien connu sur Ariane 4 de bras rétractables (contrairement aux
japonais par exemple qui ont de simples ombilicaux fluides).

 Le retrait des bras se fait en temps négatif, c'est-à-dire avant le lancement. Nous
avions jugé qu’il serait trop critique de le faire en temps positif si on devait avoir un
problème mécanique : le décollage avec un bras non rentré serait certainement
catastrophique. Du coup, si on a un tir avorté, la vidange de l’ESCA se fait à travers
d’autres lignes ombilicales appelées lignes de purge qui permettent le dégazage lent
des ergols.

 Le mouvement de la caméra lors de l’allumage des EAP permet de se faire une
idée de la violence de l’onde de souffle au décollage (environ 1500 Pa au niveau de
la coiffe du lanceur).




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Retrait des ombilicaux ; 200 images par seconde (Film ombil200)

 Film complétant bien le film « decol200 ». On voit très bien le principe de
déverrouillage-pendulage-avalement des différents ombilicaux.

 Du haut vers le bas :
   - POP, Prise Ombilicale Pneumatique, servant au conditionnement d’air pour
      les satellites-clients sous coiffe. En version lancement simple ou lancement
      double avec Sylda (donc sous coiffe) il n’y a qu’une POP ; en lancement
      double avec Speltra, il en faut 2
   - POECoiffe, Prise Ombilicale Electrique permettant l’alimentation électrique
      des clients
   - POECase, lien électrique entre le lanceur et le sol, alimentation électrique et
      passage des mesures, physiquement implanté sur la Case à Equipements
   - CPH et CPO, Connecteurs de Purge côté Hydrogéne à gauche et Oxygène à
      droite
   - POPEPC, interface pneumatique permettant de ventiler à l’Azote la cavité
      entre le haut de l’EPC et le base de l’ESC.

 Les prises ombilicales elle-même sont des équipements complexes, assez lourds
et requérant donc toute notre attention ; à cet effet, pour éviter de les endommager
lors de l’avalement avec un choc fort contre le mat, on place des matelas aux
hauteurs ad-hoc pour amortir le choc. On les voit bien tout du long du mat, par
exemple à gauche du « e » d’Ariane et à gauche du « V » de V164. On note à ce
propos l’anomalie qu’on a eu lors de V164, certains câbles ayant probablement été
mal montés : la POP est passée à côté de son matelas, heureusement sans dégâts.

 On note à nouveau les débris de la COSYVE qui commencent à tomber.




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Retrait des ombilicaux ; 250 images par seconde (Film ombil250)

 Film complétant bien le film « ombil200 », focalisé plus précisément sur la zone du
CPH, Connecteur de Purge Hydrogène dont on suit toute la cinématique après sa
séparation.

 Par rapport aux autres films :
   - On note une zone quadrillée sur l’EPC, qui correspond à une protection
       thermique renforcée au droit des jets des FE de l’EAP,
   - on voit très bien la COSYVE se disloquer et un morceau passer devant la
       caméra vers la fin du film,
   - on voit bien également la LAO, Ligne d’Alimentation Oxygène qui court le long
       de l’EPC, alimentant le moteur Vulcain
   - juste à droite de la LAO, on voit une des gouttières électriques qui permet de
       relier le bas et le haut du lanceur, le long des réservoirs,

 Sur la toute dernière image, on voit bien le dispositif de déverrouillage sur le CPH.




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Retrait de l’alimentation en dihydrogène (Film lh2_250)

 Film à très haute cadence montrant la séparation de la plaque à clapets Hydrogène
quelques secondes avant le décollage. Comme vu précédemment, il s’agit de
l’interface physique entre le bras cryogénique et l’étage supérieur ESCA supportant
les trois clapets de remplissage et de vidange du réservoir Hydrogène.

 On voit au tout début du film les différents tuyaux amenant l’Hydrogène liquide et
gazeux ainsi qu’une forte collection de petits lignes permettant la ventilation et
l’assainissement de cette zone, ainsi que les mesures électriques nécessaires. On
note également la protection thermique (manchons aluminisés) sur les lignes et sur
les clapets (mousse blanche style PVC alvéolé).

 On note sur le dessus la cablette de déverrouillage qui en se tendant va
commander la séparation mécanique de la plaque. On voit aussi la casquette qui
protège la plaque de la pluie, potentiellement gênante dans cette zone très froide.

 Le dégondage se fait par rotation par rapport au bas de la plaque, puis rétractation
par un câble avaleur (que l’on ne voit pas) et pendulage via deux câbles (on n’en voit
qu’un seul ici).

 On notera la bordure de givre sur l’ESC après séparation ; la question de savoir
quel effort est nécessaire pour arracher la plaque est fort complexe à résoudre. On
note enfin, après séparation de la plaque, les trois clapets côté lanceur.

 A gauche de la plaque, la grosse masse blanche que l’on voit avec quelques 7 ou
8 boulons est l’ARF, Acceleration Rocket Fairing, capot protecteur des fusées
d’accélération (2 de chaque côté de l’étage) qui serviront lors de la séparation entre
l’EPC et l’ESC à assurer un bon éloignement, et à garantir le bon positionnement
des ergols dans l’ESCA pour son allumage. Ce système est largué après
fonctionnement et retombe au voisinage de l’EPC .

 A droite de la plaque se trouve le CPH, Connecteur de Purge Hydrogène, qui n’est
largué qu’en temps positif, après décollage. C’est par ce connecteur que dégaze
l’Hydrogène qui s’est réchauffé dans le réservoir, évitant ainsi une surpression, et
c’est lui qui sert à vidanger le réservoir en cas de tir avorté, c'est-à-dire non-
décollage, mais après ouverture des bras CRVO. On voit bien les diverses cablettes
qui interviennent dans son largage.

 A la fin du film, on voit apparaître sur la gauche le nez de l’EAP et le système qui
l’interface avec l’EPC, protégé par la COSYVE qui commence à se désagréger ; on
distingue plusieurs morceaux qui tombent.




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