Système de guidage de parachute

Système de guidage de parachute

Récupérer une charge utile ou un élément de lanceur de retour d'un vol spatial en le faisant atterrir à un point précis, pour réduire coût et délai de récupération.

Système de guidage de parachute
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Première itération

Ce projet a été initialement lancé en 2017, avec l'objectif de le tester sur la fusée expérimentale Bételgeuse du hackerspace Electrolab. 

 

Ce système de contrôle est basé sur deux poulies, chacune contrôlant la longueur des deux suspentes directrices. Ce système est inspiré du système utilisé par la fusex Constellation de l’ENSMA Space Project, qui a volé lors de la campagne de lancement C’Space en 2017.

 

Voile

Nous avions initialement prévu de partir sur une voile de type Rogallo (voir la page Archives pour plus de détails). Compte tenu de la complexité de fabrication, et surtout des trop nombreuses suspentes augmentant le risque de torche, nous avons finalement décidé pour la fusée expérimentale Céléno de partir sur un parachute hémisphérique avec fente.

La finesse de ce type de modèle est très faible, de l’ordre de 0,25 (elle avance de 0,25m quand elle descend de 1m), mais elle nous permettra de nous concentrer sur le système de contrôle des suspentes directrices. Nous prévoyons toujours dans la version suivante du parachute de passer à une voile rogallo, voire directement à une aile.

Mode de sécurité

Une rétractation permanente d'une des deux suspentes directrices, qui forcera un mouvement en spirale, et permettra de s'assurer que la descente sous parachute se fasse dans une zone donnée. D’après les calculs et sources documentaires, la spirale de descente sera contenue dans un cylindre de 115m de diamètre.
La longueur de suspente à rétracter sera à caractériser lors de tests.


La position est mesurée à bord par le module de trajectographie, en particulier le récepteur GPS, qui envoie ses données via un bus à définir au système de guidage du parachute. Un gabarit de retombée sera défini : si la position GPS remontée par le module de trajectographie se trouve à l’extérieur de ce gabarit, le système de guidage sera automatiquement mis en mode sécurité. 
En mode sécurité, le système descend en spiral avec l’angle maximum de virage, soit une spirale contenue dans un cylindre de 115 mètres de diamètre.


La vitesse verticale est mesurée à bord par le module de trajectographie, qui envoie ses données via un bus à définir au système de guidage du parachute.

  • si la vitesse de descente est trop rapide, la rétractation des suspentes pour les manoeuvres de virage sera réduite, permettant ainsi de maximiser la surface porteuse de la voile
  • si la vitesse de descente est trop lente, les deux suspentes seront simultanément rétractées de façon à réduire la surface, et donc la portance, du parachute, jusqu’à atteindre à nouveau la vitesse minimale de descente attendue.

 

Comportement

Le contrôle de la trajectoire du premier étage sous parachute est réalisé via un microcontrôleur dont la programmation suit l’arbre de décision suivant :

arbre.JPG


Schéma de la trajectoire de descente sous parachute :

trajectoire.JPG

Lorsque le système de sécurité est enclenché (sortie du gabarit de dispersion autorisé), le comportement du système devient alors le même que celui prévu autour de la cible d’atterrissage. Comme indiqué plus haut, cette descente en spirale sera comprise dans un cylindre d’un diamètre de 115m.

La vitesse de descente visée étant de 10m/s, et l’apogée attendue d’après la version actuelle de StabTraj autour de 1100m, nous estimons une durée de descente de 110s / 1min50s.
 

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