FR3159374A1

FR3159374A1 - Procédé et système de séquencement synchronisé pour le décollage d’un lanceur spatial, et lanceur ainsi équipé

Info

Publication number: FR3159374A1
Application number: FR2401501A
Authority: FR
Inventors: Bastien BATICLE; Rémo SMAJDA; Clément Rousseau
Original assignee: Latitude
Current assignee: Latitude
Priority date: 2024-02-15
Filing date: 2024-02-15
Publication date: 2025-08-22
Also published as: WO2025172571A1

Abstract

Procédé de séquencement synchronisé de décollage d’un lanceur spatial comportant un ou plusieurs ordinateurs de bord, une pluralité d’équipements fluidiques embarqués incluant un système de propulsion, et une pluralité d’équipements électriques embarqués, ce procédé étant mis en œuvre dans le ou les ordinateurs de bord et comprenant des étapes réversibles de contrôle/commande des équipements fluidiques et des étapes réversibles de contrôle/commande des équipements électriques, lesdites étapes réversibles de nature respectivement électrique et fluidique étant suivies respectivement d’un étape irréversible de démarrage d’une séquences de vol et d’une étape irréversible démarrage du système de propulsion du lanceur. Les étapes réversibles de contrôle/commande et les étapes irréversibles de démarrage sont directement commandées par le ou les ordinateurs de bord du lanceur. Voir Figure 2

Description

Procédé et système de séquencement synchronisé pour le décollage d’un lanceur spatial, et lanceur ainsi équipé

DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention concerne un procédé de séquencement synchronisée pour le décollage d’un lanceur spatial. Elle vise également un système de séquencement synchronisé mettant en œuvre ce procédé, ainsi qu’un lanceur spatial adapté à ce système de séquence synchronisée.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Pendant la chronologie finale de décollage d’un lanceur, les dernières actions sont réalisées en automatique par du logiciel. On parle de séquence synchronisée. Sur les lanceurs actuels, cette séquence synchronisée est réalisée par le banc de contrôle qui transfère la gérance à l’ordinateur de bord au dernier moment.

En référence à laFIG. 1qui illustre schématiquement une séquence synchronisée 1 typique de l’état de la technique, cette séquence se partage entre une séquence électrique 1E et une séquence fluide 1F conduites parallèlement.

Dans une première phase réversible, la séquence électrique 1E comporte une étape 1E1 d’armements des systèmes de sécurité, une étape 1E2 de préparation d’un banc de contrôle, tandis que la séquence fluide 1F comporte une étape 1F1 d’arrêt des compléments de plein de carburant, une étape 1F2 de maintien en froid des systèmes de propulsion du lanceur, une étape 1F3 de chargement final des ergols.

Après le passage d’un premier point dit de rendez-vous 1T1, la séquence électrique 1E se poursuit avec une étape 1E3 de préparation des ordinateurs de bord du lanceur tandis que dans la séquence fluide 1F, l’étape 1F2 de maintien en froid des systèmes de propulsion est toujours en cours de réalisation, et deux nouvelles étapes 1F4 de pressurisation des réservoirs à la pression de vol et 1F5 de contrôle d’étanchéités sont initiées.

Après le passage d’un second point de rendez-vous 1T2, la séquence électrique 1E comporte une nouvelle étape 1E4 de commutation des alimentations en carburant, tandis que dans la séquence fluide 1F, les étapes 1F4 de pressurisation et 1F5 de contrôle d’étanchéités sont poursuivies et l’étape 1F2 de maintien en froid est achevée et suivie d’une étape 1F6 de maintien en froid des systèmes de bord.

Après le passage d’un troisième point de rendez-vous 1T3, dans la séquence électrique 1E, l’étape 1E4 de commutation des alimentations est achevées et suivie de nouvelles étapes 1E5 de levée des barrières de sécurité et 1E7 d’arrêt des conditionnements Sol, effectuées jusqu’à l’atteinte d’un quatrième point de rendez-vous 1T4 à partir duquel une nouvelle étape 1E8 d’allumage de systèmes périssables (par exemple, des piles) est initiée. C’est aussi à ce quatrième point de rendez-vous 1T4 qu’est initiée une nouvelle étape 1E6 de commutation de gérance au cours de laquelle les responsabilités de commande de l’ordinateur Sol vont être transférées à un ou plusieurs ordinateurs de bord du lanceur.

C’est lors de cette étape 1E6 de commutation de gérance que débute une phase irréversible 1T5 à l’issue 1T6 de laquelle débutent simultanément une étape 1E9 de démarrage de la séquence de vol et une étape 1F7 de démarrage des moteurs.

La commutation de gérance est faite au dernier instant, elle nécessite de geler les communications le temps de la commutation, et de mettre au point un système de surveillance complexe de basculement et de vérification de bon fonctionnement.

Deux séquences tournent en parallèle (une avec les activités électriques et une avec les activités fluides) nécessitant des points de rendez-vous (soit un mécanisme associé et un contrôle de marge). La majorité des activités est réalisée sur des équipements de bord par le Sol.

Afin d’éviter la commutation de gérance et mieux maitriser la séquence, la présente invention propose que la séquence synchronisée soit réalisée par l’ordinateur de bord. Le banc de contrôle et les moyens sols sont uniquement là pour assurer les servitudes et la surveillance.

Cet objectif est atteint avec un procédé de séquencement synchronisé de décollage d’un lanceur spatial comportant un ou plusieurs ordinateurs de bord, une pluralité d’équipements fluidiques embarqués incluant un système de propulsion, et une pluralité d’équipements électriques embarqués, ce procédé étant mis en œuvre dans le ou les ordinateurs de bord et comprenant des étapes réversibles de contrôle/commande des équipements fluidiques et des étapes réversibles de contrôle/commande des équipements électriques, lesdites étapes réversibles de nature respectivement électrique et fluidique étant suivies respectivement d’un étape irréversible de démarrage d’une séquences de vol et d’une étape irréversible démarrage du système de propulsion du lanceur.

Suivant l’invention, les étapes réversibles de contrôle/commande et les étapes irréversibles de démarrage sont directement commandées par le ou les ordinateurs de bord du lanceur.

Les étapes réversibles de nature électrique commandées par le ou les ordinateurs de bord peuvent avantageusement comprendre tout ou partie des étapes suivantes: armements des systèmes de sécurité, préparation du banc de contrôle, préparation dudit ou desdits ordinateurs de bord, commutation des systèmes d’alimentation, levée de barrières de sécurité, allumage de systèmes périssables, arrêt des conditionnements Sol.

Les étapes réversibles de nature fluidique commandées par l’ordinateur de bord peuvent aussi comprendre tout ou partie des étapes suivantes : arrêt de compléments de plein en carburant, chargement final des carburants, pressurisation des réservoirs à la pression vol, maintien en froid des systèmes de propulsion, maintien en froid de systèmes de bord, contrôle d’étanchéité.

Suivant un autre aspect de l’invention, il est proposé un ordinateur de bord prévu pour équiper un lanceur spatial et mettre en œuvre le procédé de séquencement synchronisé selon l’une quelconque des revendications précédentes.

Cet ordinateur de bord peut être programmé pour exécuter tout ou partie des étapes suivantes: armements des systèmes de sécurité, préparation du banc de contrôle, préparation dudit ou desdits ordinateurs de bord, commutation des systèmes d’alimentation, levée de barrières de sécurité, allumage de systèmes périssables, arrêt des conditionnements Sol.

Il peut aussi être programmé pour tout ou partie des étapes suivantes : arrêt de compléments de plein en carburant, chargement final des carburants, pressurisation des réservoirs à la pression vol, maintien en froid des systèmes de propulsion, maintien en froid de systèmes de bord, contrôle d’étanchéité.

Dans la séquence synchronisée réalisée par le lanceur selon l’invention, il n’y a pas de commutation de gérance, seul l’ordinateur de bord pilote tous les organes. Il y a une seule séquence sans point de rendez-vous et sans besoin de contrôler des marges.

La majorité des activités est réalisée sur des équipements de bord par le Bord. Pour les équipements Sol, l’ordinateur de bord envoie des commandes au Sol pour démarrer/arrêter des services.

DESCRIPTION DES FIGURES

FIG. 1LaFIG. 1représente un schéma synoptique d’un exemple de séquence synchronisée d’un lanceur, représentatif de l’état de la technique ;
FIG. 2LaFIG. 2représente un schéma synoptique d’un exemple de séquence synchronisée d’un lanceur, selon l’invention ; et
FIG. 3LaFIG. 3illustre schématiquement une installation de lancement mettant en œuvre le procédé de séquence synchronisée selon l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

On va maintenant décrire, en référence aux figures 2 et 3, un exemple d’implémentation du procédé de séquencement synchronisé du décollage d’un lanceur spatial selon l‘invention, en même temps que le système de séquencement synchronisé pour la mise en œuvre de ce procédé.

Un lanceur spatial 10, représenté schématiquement enFIG. 3sur un pas de tir 4,5, qui est prévu pour placer en orbite un ou plusieurs satellites disposés sous une coiffe 14, comporte un ordinateur de bord 11 communiquant avec un système de contrôle sol 21 dans une station sol 20.

L’ordinateur de bord 11 est prévu pour commander l’ensemble des équipements embarqués dans le lanceur 10, notamment un système de propulsion 13, des réservoirs de carburant 12, un système de cryogénie embarqué 15 et de nombreux actionneurs et capteurs embarqués. Avant le décollage du lanceur 10, celui-ci est couplé mécaniquement au pas de tir et ses organes critiques connectés à des équipements au sol. Ainsi, les réservoirs de carburant 12 sont connectés à une unité sol d’alimentation en carburant 3, et le système cryogénique embarqué 15 est connecté à une unité sol de cryogénie 6, tandis que l’ordinateur de bord est connecté – sous forme filaire et/ou radio – avec le système de contrôle sol 21.

Avec le procédé de séquencement selon l’invention, c’est l’ordinateur de bord 11 qui a la maîtrise complète de l’ensemble de la séquence lanceur, comme l’illustre laFIG. 2. Ainsi, l’ordinateur de bord 11 contrôle les étapes amont de la séquence électrique:

2E1 armement des systèmes de sécurité,
2E2 préparation du banc de contrôle,
2E3 préparation du ou des ordinateurs de bord,
2E4 commutation des alimentations électrique du lanceur,
2E5 levée des barrières de sécurité,
2E7 arrêt des conditionnements Sol,
2E8 allumage des systèmes périssables.

L’ordinateur de bord 11 contrôle en parallèle des étapes de la séquence fluide :

2F1 arrêt des compléments de plein en carburant,
2F2 maintien en froid des systèmes du lanceur par le Sol,
2F3 chargement final des ergols,
2F4 pressurisation des réservoirs à la pression Vol,
2F5 contrôles d’étanchéité,
2F6 mise en froid des systèmes de bord

Pendant la phase irréversible 1T5 du séquencement, les étapes d’allumage 2E8 et de mise en froid 2F6 sont en cours d’exécution sous contrôle de l’ordinateur de bord 11. Au début de la phase de décollage 1T6, l’ordinateur de bord commande le démarrage 2E9 de la séquence de vol et le démarrage 2F7 des moteurs.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée à l’exemple de réalisation qui vient d’être décrit, et bien d’autres modes de réalisation peuvent être envisagés, sans sortir du cadre de l’invention.

Claims

Procédé de séquencement synchronisé de décollage d’un lanceur spatial (10) comportant un ou plusieurs ordinateurs de bord (11), une pluralité d’équipements fluidiques embarqués incluant un système de propulsion (13), et une pluralité d’équipements électriques embarqués, ce procédé étant mis en œuvre dans le ou les ordinateurs de bord (10) et comprenant des étapes réversibles de contrôle/commande des équipements fluidiques et des étapes réversibles de contrôle/commande des équipements électriques, lesdites étapes réversibles de nature respectivement électrique et fluidique étant suivies respectivement d’un étape irréversible de démarrage d’une séquences de vol et d’une étape irréversible de démarrage du système de propulsion du lanceur, caractérisé en ce que les étapes réversibles de contrôle/commande et les étapes irréversibles de démarrage sont directement commandées par le ou les ordinateurs de bord (11) du lanceur (10).
Procédé de séquencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les étapes réversibles de nature électrique commandées par le ou les ordinateurs de bord comprennent tout ou partie des étapes suivantes: armements des systèmes de sécurité, préparation du banc de contrôle, préparation dudit ou desdits ordinateurs de bord, commutation des systèmes d’alimentation, levée de barrières de sécurité, allumage de systèmes périssables, arrêt des conditionnements Sol.
Procédé de séquencement selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes réversibles de nature fluidique commandées par l’ordinateur de bord comprennent tout ou partie des étapes suivantes : arrêt de compléments de plein en carburant, chargement final des carburants, pressurisation des réservoirs à la pression vol, maintien en froid des systèmes de propulsion, maintien en froid de systèmes de bord, contrôle d’étanchéité.
Ordinateur de bord prévu pour équiper un lanceur spatial et mettre en œuvre le procédé de séquencement synchronisé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
Ordinateur de bord selon la revendication précédente, caractérisé en qu’il est programmé pour exécuter tout ou partie des étapes suivantes: armements des systèmes de sécurité, préparation du banc de contrôle, préparation dudit ou desdits ordinateurs de bord, commutation des systèmes d’alimentation, levée de barrières de sécurité, allumage de systèmes périssables, arrêt des conditionnements Sol.
Ordinateur de bord selon l’une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est programmé pour tout ou partie des étapes suivantes : arrêt de compléments de plein en carburant, chargement final des carburants, pressurisation des réservoirs à la pression vol, maintien en froid des systèmes de propulsion, maintien en froid de systèmes de bord, contrôle d’étanchéité.