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Le 24.06.2018:Les moteurs futurs d'Ariane seront innovants et intelligents

Alors que se prépare en Guyane le premier essai d'un des moteurs d'Ariane 6, ArianeGroup travaille aussi sur des moteurs destinés à réduire les coûts de production et ainsi améliorer la compétitivité d'Ariane 6 à l'horizon 2025. À côté du moteur réutilisable Prometheus, qui pourrait succéder au Vulcain d'Ariane 6, on découvre ETID. Ce programme de pré-développement, qui à proprement parler n'est pas un moteur, pose néanmoins les bases de ce que pourrait être le « smart engine » du futur. Thomas Fuhrmann, responsable du programme ETID chez ArianeGroup nous explique ce qu'est ETID.

Ariane 6 n'a pas encore volé que déjà ArianeGroup et ses partenaires, dont le DLR allemand, prépare d'ores et déjà les évolutions du lanceur Ariane 6 de façon à améliorer sa compétitivité à travers le développement de nouveaux moteurs. On connaissait les études portant sur une famille de moteurs à bas coût LOX-Méthane, baptisée Prometheus.

Aujourd'hui, on découvre le programme ETID (Expander-cycle Technology Integrated Demonstrator), un « programme de pré-développement utilisant des technologies destinées à réduire les coûts de production et ainsi améliorer la compétitivité d'Ariane 6 », nous explique Thomas Fuhrmann, responsable du programme ETID chez ArianeGroup. Ce programme s'inscrit dans le cadre du programme de préparation des lanceurs du futur (Future Launchers Preparatory Programme) de l'Agence spatiale européenne, dont l'objectif est d'augmenter la future compétitivité des lanceurs européens à horizon 2025. 2025 est une date potentielle à « laquelle nous souhaitons faire converger les nouvelles technologies sur lesquelles nous travaillons en ce moment ».

À proprement parler, ETID n'est donc pas un nouveau moteur entré en développement, mais un démonstrateur taille réelle de chambre à combustion et de technologies innovantes susceptibles d'équiper un « moteur d'étage supérieur de nouvelle génération de 10 tonnes de poussée ». Il s'agit d'une classe de moteur typiquement utilisée sur des étages supérieurs de lanceurs du type Ariane 6. Ce programme est donc très différent de Prometheus qui, pour le coup, est un moteur réutilisable d'étage principal de nouvelle génération.

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Premier essai du démonstrateur ETID. D’ici la fin de l’année, une vingtaine d’autres essais de mise à feu, d’une durée de 120 secondes chacun, sont prévus. © ArianeGroup, DLR

Premier essai du démonstrateur ETID. D’ici la fin de l’année, une vingtaine d’autres essais de mise à feu, d’une durée de 120 secondes chacun, sont prévus. © ArianeGroup, DLR 

Le 15 juin, ArianeGroup a effectué avec succès le premier essai de mise à feu de ce démonstrateur taille réelle ETID sur les installations du DLR, l'Agence spatiale allemande, à Lampoldshausen (Bade-Wurtemberg). ETID doit notamment éprouver des « matériaux, des technologies et des procédés de fabrication innovants pour une nouvelle chambre de combustion ». Différentes technologies et méthodes de fabrication ont été mises à l'épreuve lors de ce premier essai. On citera en exemple la « fabrication additive, l'usage de matériaux présentant le meilleur rapport coût/efficacité et l'allumage par laser par exemple ». À cela s'ajoute que les technologies éprouvées avec ETID ont aussi comme objectif la « capacité de réallumage et la réutilisation », cette dernière nécessitant des temps de « développement et de travail sur démonstrateur plus conséquents ».

La chambre de combustion d'un futur moteur intelligent

Pour comprendre pourquoi ArianeGroup se focalise sur la chambre de combustion, il faut savoir que cette chambre et son goulot d'étranglement, et la tuyère sont la partie la plus importante d'un moteur de lanceur. En effet, la chambre de combustion « convertit l'énergiechimique des propergols en tonnes de poussée, avec comme contrainte la gestion de températures de propergols allant de -240 °C du côté refroidissement à 3.300 °C du côté des gaz chauds ».

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Le démonstrateur ETID sur le banc P 3.2 du site du DLR à Lampoldshausen, en Allemagne (Bade-Wurtemberg). @ DLR

Le démonstrateur ETID sur le banc P 3.2 du site du DLR à Lampoldshausen, en Allemagne (Bade-Wurtemberg). @ DLR 

L'injecteur du moteur et le liner de la chambre nécessitent donc une « extrême précision ». La chambre de combustion d'ETID est prévue pour un « ratio poussée/poids supérieur à celui de Vinci (ndlr : moteur de l'étage supérieur d'Ariane 6) », tout en garantissant un coût de production plus bas, pour « améliorer encore le futur lanceur européen». Elle renferme donc une technologie qui « comprend de nouvelles approches quant au design de la tête d'injection, de la chambre de combustion et de la tuyère ».

Enfin, si dans son communiqué de presse ArianeGroup utilise les termes de « smart engine », ce n'est évidemment pas pour rien. Il faut aussi savoir que les différents composants ayant servi pour ce test posent aussi les « bases de ce que pourrait être ce smart engine du futur ». Dans le cadre d'ETID, et au-delà des technologies utilisées pour la chambre de combustion, ArianeGroup et le DLR «  testent des vannes contrôlées électriquement ». Il s'agit d'une brique technologique indispensable pour « concevoir des moteurs capables de réagir immédiatement aux anomalies en vol, en réajustant les valeurs grâce au calculateur ».

CE QU'IL FAUT RETENIR

  • ArianeGroup, qui construit Ariane 5 et développe Ariane 6, prépare aussi des améliorations pour les lanceurs européens à l’horizon 2025.
  • Le programme ETID de pré-développement met en œuvre des technologies qui devraient réduire les coûts de production et ainsi améliorer la compétitivité d’Ariane 6.
  • ETID est un démonstrateur taille réelle de chambre de combustion de moteur d’étage supérieur à un horizon pas très lointain (2025).
  • C'est un précurseur de la prochaine génération de moteurs de fusées de 10 tonnes de poussée.
 

Vanessa Dimitri LAGNAU PAQUIER sur

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