Ariane 5

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bonjour tout le monde,
je suis élève en prépa et je recherche des documents concernant l'échec du premier vol de la fusée ariane 5.
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[invite808e5302]

en fait, il y a eu 2 échecs d'Ariane 5. Lors du vol 501 et 517. Mais Ariane 5 a aussi connu 2 dysfonctionnement qui ont conduit à une mise en orbite plus base que prévue lors des vols 502 et 510.
L'an dernier, j'ai préparé un dossier sur tous les échecs d'Ariane. Je te copie ceux qui concerne Ariane 5.
Vol 501:
H0: Allumage du moteur Vulcain de l’étage EPC
H0 + 00:00:07: Allumage des EAP
H0 + 00:00:07.3: Décollage (12:39:59)
H0 + 00:00:25.7: Activation du système de guidage de la fusée
H0 + 00:00:36.7: Panne du Système de Référence Inertielle
H0 + 00:00:37: La vitesse est de 857 km/h et l’altitude de 3 500 m. Le calculateur de bord ordonne aux tuyères des moteurs un braquage en butée provoquant un déséquilibrage de la fusée qui s’incline à + de 20° par rapport à l’horizontale.
H0 + 00:00:41: Les efforts aérodynamiques sont tels que la structure de la fusée se casse et finit par exploser (1)
H0 + 00:01:06: Ordre de destruction de la fusée envoyé depuis le sol mais la fusée avait déjà explosé (2)

Après un décollage normal, la fusée a eu un comportement nominal jusqu’à la 36ième seconde de vol. Puis, les 2 Systèmes de Référence Inertielle (SRI) sont tombés en panne simultanément. Sur la base d’informations de diagnostic des SRI traitées comme des instructions de vol, le calculateur de bord a considéré la perte d’informations des SRI comme une déviation de trajectoire et a donné l’ordre de braquage des tuyères des boosters puis du moteur Vulcain. Pourtant, jusque là, la fusée a suivi parfaitement sa trajectoire. Ce braquage, qui faisant basculer le lanceur, l’a amené à se briser sous les efforts aérodynamiques et à exploser en vol, peu avant de recevoir un ordre de destruction télécommandée depuis le sol.

Les SRI n’ont pas transmis de données correctes parce qu’ils étaient victimes d’une erreur d’opérande trop élevée du « biais horizontal » de la fonction d’alignement interne de la centrale. Le calcul de cette variable est lié à la vitesse horizontale détectée par les SRI. Or, sur Ariane 5, l’accélération au décollage est beaucoup plus forte que sur Ariane 4, et la vitesse horizontale s’accroît 5 fois plus rapidement. La variable a donc dépassé la plage des valeurs autorisées par le logiciel de vol. La fonction d’alignement qui reste active environ 40 secondes est une exigence sur Ariane 4 mais n’est d’aucune utilité sur Ariane 5.
Elle a été gardée pour des raisons de communité.

La fonction comprend 7 variables dont seulement 4 sont protégées. Lors de la conception, il n’avait pas été jugé nécessaire de protéger le calculateur contre un arrêt de fonctionnement dû à une valeur excessive de la variable liée à la vitesse horizontale. Cette décision a été prise sans que l’on analyse ou comprenne parfaitement les valeurs que cette variable pourrait prendre lorsque la fonction d’alignement est autorisée à fonctionner après le décollage.

Vol 502:
H0: Allumage du moteur Vulcain de l’étage EPC
H0 + 00:00:07: Allumage des EAP
H0 + 00:00:07.3: Décollage
H0 + 00:02:24: Séparation des EAP
H0 + 00:10:28: Allumage du moteur Aestus de l’étage EPS
H0 + 00:26:48: Extinction EPS

Lors du vol V101 (Ariane 502), l’étage EPC a connu depuis la séparation des EAP jusqu’à son extinction (6.2 secondes trop tôt) un mouvement de roulis à raison de 0,5 tour/minute. Ce roulis a plaqué les ergols contre les parois. Les jauges, censées détecter la quantité d’ergols, ont indiqué un niveau de carburants plus bas que la réalité. La commande d’extinction du Vulcain est passé trop tôt. L’EPS, qui a pris le relais de l’EPC, a essayé de compenser le manque de vitesse en fonctionnant jusqu’à épuisement de ses réservoirs. L’orbite visée (581 x 36 000 km ; 7,76°) n’a pu être atteinte et la satellisation s’est effectuée sur l’orbite de 524 x 26 790 km ; 7,76°.

Après analyse, il semble que ce soit la structure de la tuyère du Vulcain qui en soit la cause. En effet, la tuyère est composée de centaines de tubes soudés entre-eux formant une spirale autour de celle-ci. Les gaz crachés par le moteur ont épousé la forme de la tuyère créant par conséquent un mouvement de roulis.

Vol 510:
H0: Allumage du moteur Vulcain de l’étage EPC
H0 + 00:00:07: Allumage des EAP
H0 + 00:00:07.3: Décollage
H0 + 00:02:24: Séparation des EAP
H0 + 00:10:28: Allumage du moteur Aestus de l’étage EPS
H0 + 00:25:28: Extinction EPS.
Le satellite B-Sat 2b, muni d’un moteur à poudre à effet unique ne peut rejoinder la bonne orbite.
Le satellite ARTEMIS, muni d’un moteur à carburants liquides qui peut être réallumable à volonté a pu rejoindre sa bonne orbite 1 an après son lancement.

Au cours de ce vol, le moteur Aestus n’a fonctionné qu’à 80% de sa puissance nominale. Il s’est éteint 00:01:20 trop tôt. La vitesse de satellisation nécessaire pour les 2 satellites n’a pas été atteinte. Néanmoins, la vitesse minimale de satellisation est atteinte. Les satellites sont placés sur une orbite qui culmine à 18 000 km au lieu des 36 000 requis.

Il semblerait que l’eau résiduelle qui sert à réaliser divers tests du moteur soit la cause du dysfonctionnement. A l’allumage, l’eau aurait pollué le carburant. Cette pollution serait à l’origine d’une consommation supérieure à la normale de carburants et au manque de puissance du moteur. La surconsommation aurait provoqué un échauffement du système de refroidissement sans conséquences mécaniques puisque le moteur a fonctionné jusqu’au bout.

Vol 517:
H0: Allumage du moteur Vulcain 2 de l’étage EPC
H0 + 00:00:07: Allumage des EAP
H0 + 00:00:07.3: Décollage
H0 + 00:01:36: Début de l’anomalie du système de refroidissement de Vulcain 2
H0 + 00:02:17: Largage des EAP
H0 + 00:02:58: Chute brutale de la puissance du Vulcain 2. Le contrôle de vol est fort perturbé. Le moteur est orienté dans un sens puis dans l’autre afin de corriger la trajectoire
H0 + 00:03:06: Extinction prématurée du moteur Vulcain 2. La fusée continue sur sa lancée en mode balistique. Une fois que la vitesse commence à diminuer, la fusée décroche de sa trajectoire
H0 + 00:03:07: Largage de la coiffe à l’altitude de 113 km
H0 + 00:07:36: Explosion de la fusée qui est redescendue à 69 km (2)

Durant son fonctionnement, le moteur Vulcain 2 a subi des charges vibratoires plus importantes que celles calculées. Ces charges ont provoqué des fissures dans le système de refroidissement de la tuyère. Ce système est composé de centaines de tubes où circule de l’oxygène liquide. Cet événement explique l’anomalie détectée 96 secondes après la mise à feu. La tuyère, n’étant plus refroidie correctement, a commencé à s’échauffer. A H0 + 00:02:58, la tuyère, chauffée à plus de 1 300°C, s’est percée. Les gaz produits par la combustion des carburants sont sortis par le trou causant une dissymétrie de propulsion perturbant le contrôle de la fusée. Huit secondes après que la tuyère se soit percée, le moteur s’est éteint. La seconde suivante, la phase normale de largage de la coiffe se déroule alors que l’attitude de la fusée n’est pas correcte. Au même moment, les 2 centrales inertielles sont tombées en panne. Probablement qu’une moitié de coiffe a heurté la fusée. Ariane a continué à monter sur sa lancée. Une fois que la vitesse a trop diminué, elle a quitté sa trajectoire avant d’être détruite.

[invite0e87de45]

Vol 517:
H0 + 00:03:06: Extinction prématurée du moteur Vulcain 2. La fusée continue sur sa lancée en mode balistique. Une fois que la vitesse commence à diminuer, la fusée décroche de sa trajectoire

Le moteur n'a pas été éteint, c'est juste qu'en l'absence de divergent (tuyère), la poussée est très faible même si le reste du système moteur continue de fonctionner normalement.

Durant son fonctionnement, le moteur Vulcain 2 a subi des charges vibratoires plus importantes que celles calculées. Ces charges ont provoqué des fissures dans le système de refroidissement de la tuyère. Ce système est composé de centaines de tubes où circule de l’oxygène liquide.

Ce ne sont pas des charges vibratoires, mais le cumul de la charge de poussée et du mauvais refroidissement du divergent qui ont provoqué son flambage axial.
De plus, le divergent est refroidi l'hydrogène liquide (40 K en entrée, 110 K en sortie du circuite de refroidissement) et non à l'oxygène.

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Les infos concernants le vol 517 de mon dossier remontent fin 2002... La commission d'enquête n'était pas encore terminée. merci pour l'info

[A voir en vidéo sur Futura]