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Les nouveaux boosters d'Ariane 5 testés avec succès

Philippe Beaufils
Plusieurs technologies seront qualifiées pour augmenter les performances du moteur à propergol solide d'Ariane 5 et garantir sa fiabilité, grâce au tir au banc Arta-02 .
A six jours d'intervalle, le Centre Spatial Guyanais a réalisé avec succès deux tirs de propulseurs, très différents l'un de l'autre. L'un, dans la nuit du 26 au 27 novembre a placé en orbite un satellite américain de télévision numérique, Direct TV , à l'aide d'une fusée Ariane 4. La routine.


L'autre, le 21 novembre, un booster rempli de 240 tonnes de propergol est resté « cloué » au sol. Il s'agissait du second tir de qualification au banc d'un des deux moteurs à propergol solide (MPS), dans le cadre du Programme d'accompagnement de recherche et technologie du lanceur Ariane 5 (Arta-5)

Ce programme décidé par l'Esa sert à garantir les performances du lanceur au fil de sa production et de ses évolutions, ainsi que sa constante qualité. Il permet de tester le vieillissement de certains produits, et de qualifier le remplacement de certains composants devenus obsolètes et de qualifier les modifications destinées à augmenter les performances du lanceur. 

Ainsi, l'essai au banc du propulseur Arta 02, propulseur identique à l'un des deux boosters qui aurait normalement arraché la fusée à l'attraction terrestre avait quelques missions majeures à remplir. 

L'une d'elles consistait à qualifier une deuxième source d'approvisionnement de perchlorate d'ammonium, en l'occurrence la société américaine Wecco. Cet ingrédient rentre à 70% dans la composition du propergol. Cette qualification fait suite à l'arrêt d'activité de la source américaine précédente, Kerr McGee. Coïncidence, elle intervient également alors que le producteur actuel et principal, SNPE Propulsion est en attente de l'autorisation qui lui permettra de relancer sa production de carburants spatiaux.lire aussi cet article L'industriel vient par ailleurs d'éditer un cd-rom pédagogique sur cet élement propulsif (pour se le procurer) 

"Le deuxième objectif technique important poursuivi et quasi-démontré par le tir Arta 02 réside dans la qualification de la nouvelle tuyère P-2002 qui permettra d'augmenter les performances du lanceur et d'en réduire le coût", explique Marco Biangioni, directeur de programme chez Europropulsion, intégrateur du MPS. Elle équipera le MPS à partir du vol 524, fin 2003. 

Cette nouvelle tuyère a fait l'objet d'une simplification en termes de conception (divergent en 2 sous-ensembles au lieu de 3) et d'un nouveau process de fabrication. Les protections thermiques de la veine et du col par lequel s'échappent quelque 2 tonnes de propergol par seconde sont réalisées à l'aide d'un nouveau procédé de densification. 

Le nouveau procédé de couplage direct permet de réaliser en même temps la chauffe et l'imprégnation de carbone phénolique des protections thermiques en composite carbone/carbone. 

Conséquence, le cycle de fabrication sera réduit de 22 à 15 mois, et le nombre de pièces qui la constitue passe de 20 à 13 , apportant "un gain de poids notable (6,2 au lieu de 6,6 tonnes) et une réduction du coût de production de près de 40%", explique Francis Bouvier, chef de programme Arta 5 chez Snecma. 

Autre objectif à valider, le surchargement de 2,2 tonnes de propergol du segment S1 du booster, procurant d'ores et déjà une augmentation de la charge utile de 200 kg. A terme, chaque propulseur embarquera 10 tonnes supplémentaires (Programme Ariane 5 Evolution), en vue de porter la capacité d'emport du lanceur à 10 tonnes mi-2002 puis 12 tonnes en 2006. 

Sur le plan des connaissances, une batterie de capteurs à ultrasons placés à l'extérieur de l'enveloppe métallique laissent entrevoir une meilleure compréhension de la propagation des fronts de flammes au cours de la combustion. « Sur les 19 capteurs, 16 ont fonctionnés correctement, et ont produit des résultats au delà des espérances des ingénieurs qui ont ainsi pu « visualiser » l'évolution du phénomène sur les 20 derniers centimètres d'épaisseur au lieu des 10 cm espérés initialement, » expose André Constanzo, chef de projet Arta-02 chez Arianespace. (Rappelons que le propergol se consume dans le booster de manière concentrique, sur toute la hauteur). 

Enfin, l'essai a démontré l'efficacité du système d'activation hydraulique d'orientation de la tuyère à une seule bouteille au lieu de deux. Un même réservoir, fourni par Sabca, contient l'huile et l'azote, abaissant le coût et la masse du système qui entrera en production à partir du vol 517. 

Initialement prévu tous les dix-huit mois, le prochaine essai Arta, n'interviendra pourtant qu'en 2004. Car entre temps, le banc d'essai des accélérateurs à poudre (BEAP) accueillera le propulseur P80, 1er étage du futur petit lanceur Véga. Le tir Arta-03 aura pour objectif de valider les modifications de fabrication du corps métallique du propulseurs, dont plusieurs viroles ne seront plus assemblées mais soudées par bombardement électronique. Là encore, cette simplification de conception entraînera d'importantes réductions de coût et de masse (1900 kg). Le surchargement de 10 tonnes de propergols sera également qualifié à cette occasion. 

Petits rappels de constructeurs

Le Moteur à Propergol Solide, fabriqué par Europropulsion , filiale commune entre Snecma Moteurs et Fiat Avio, est un moteur constitué d'une tuyère, d'un allumeur, et de trois segments chagés de 240t de propergol solide. La matière première, fournie par SNPE Propulsion est mise en œuvre par Regulus, filiale commune entre SNPE et Fiat Avio. 

L'Etage d'Accélération à Poudre, réalisé par EADS Launch Vehicle, est l'étage complet constitué du MPS et de tous ses systèmes de commande, de fixation, etc. 
Un mot Poudre que SNPE estime impropre d'emploi compte tenu des propriétés complètement différentes entre la matière explosive et le carburant. 

Dans le cadre d'un contrat dit P2, Europropulsion fournira 40 moteurs entre mars 2002 et juillet 2005. Le contrat précédent portait sur 28 moteurs. Un contrat P3 prévoit la livraison de nouveaux moteurs à partir de 2005.

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