Supaero CAnsat LAuncheR (SCALAR)

Un lanceur signé ISAE-SUPAERO

Le lanceur SCALAR-I a effectué un vol nominal le 22 juillet 2015 pendant le C’Space à Tarbes, récompensant le travail de l’année. Le système de récupération a bien fonctionné, le CanSat ayant été éjecté. Néanmoins sa caméra embarquée a disparu. Cependant, la caméra intégrée dans la coiffe a pu filmer le vol. La fusée a atteint une altitude maximale de 900m au cours de son vol.

Qui plus est SCALAR-I s’est vu remettre le prix FusEx par Planète Sciences, ainsi que le Prix Arianespace à l’occasion des Prix Espace et Industrie organisé par le GIFAS. Félicitations à toute l’équipe dont le travail et le sérieux sont ainsi récompensés. Finalement, merci à tous ceux qui ont rendu ce projet possible !

Voici la vidéo du décollage !

 

SCALAR-I en bref

SCALAR-I est la première fusée expérimentale interne à la SUPAERO Space Section. Le développement de la fusée a duré 10 mois. Les 15 membres de l’équipe ont effectué toutes les étapes de construction d’un lanceur, de la définition de l’architecture à l’assemblage et l’intégration des différents systèmes.

SCALAR-I a deux missions principales. Tout d’abord, l’emport et l’éjection à environ un kilomètre d’altitude d’une charge utile de type CanSat. Ensuite, la détermination de l’attitude durant le vol et de la trajectoire à l’aide de mesures de pression, d’accélération et de vitesse angulaire. De plus, deux caméras seront embarquées, l’une dans la coiffe et l’autre dans le CanSat, pour nous permettre de suivre le lancement.

Ce projet a été l’occasion pour les élèves ingénieurs de l’ISAE-SUPAERO de mettre en pratique les connaissances théoriques acquises au cours de leur formation. Les domaines mobilisés sont notamment l’aérodynamique, la structure, la propulsion, l’électronique et les systèmes spatiaux. Nous dispensons pour cela des formations en interne sur les outils et techniques utilisés (CAO, programmation, management de projet…). La participation à ce type de projets est une expérience humaine enrichissante. C’est également un bon vecteur d’acquisition et de transmission des compétences au sein du club.

 

L’équipe de SCALAR-I

Le projet est organisé en trois pôles, travaillant respectivement sur les parties mécanique, électronique et sur la gestion de projet

Pôle électronique:

• L’équipe : Storck, Adrien Le Coz, Remi Potet, Laurent François
• Responsable électronique : Clément Jonglez

Pôle mécanique :

• L’équipe : Alexis Colomer, Adrien Brunel, Eric Heulhard de Montigny, Alexandre Mayerowitz, Arthur Lillo, Nicolas Narcon, Louis Maller, Aurélien Albert, Thomas Husson, Fabien Royer
• Responsable mécanique : Clément Masson

Pôle gestion de projet :

• L’équipe : Clément Masson, Clément Jonglez, Louis Maller, Aurélien Albert, Adrien Le Coz, Arthur Lillo
• Responsable gestion de projet : Ludovic Fraumar

 

La fusée SCALAR-I

De l’électronique embarquée

• Des capteurs de mesures aérodynamiques

L’une des expériences du projet est la détermination de l’attitude du lanceur durant le vol. La trajectoire doit également être déterminée en direct. Le lanceur est donc équipé d’un tube Pitot et d’un capteur de pression relié à une carte électronique, qui permettront de mesurer les pressions statique et totale au cours de la phase ascendante.

D’autres données seront enregistrées grâce au contrôleur de vol Pixhawk, qui contient un accéléromètre 3 axes et un gyroscope 3 axes. L’ordinateur de bord Pixhawk utilisé est un PX4, ordinateur de bord pour drones notamment utilisé par le DMIA. L’analyse des données permettra, grâce aux lois de l’aérodynamique et à des modèles de vol, de remonter à la trajectoire et à l’attitude de SCALAR-I.

• Un système de communication en temps réel

La deuxième expérience vise à transmettre les données mesurées en temps réel durant le vol. SCALAR-I possède donc un système de télémesure, composé d’un émetteur 3DR Radio et d’une antenne omnidirectionnelle située dans la coiffe. Les tests de portée ont été réalisés, afin de garantir les capacités de réception par la station sol lors de l’ascension de la fusée jusqu’à une altitude d’environ 1km. Cette télémesure permet d’assurer une redondance dans l’enregistrement des mesures, dans l’éventualité où le lanceur ne puisse être récupéré.

• Un système d’éjection et de récupération

L’objectif de SCALAR-I est de lâcher à son apogée une charge utile de type CanSat. Le CanSat est en fait un cylindre de 14cm de long et 7cm de diamètre. La SUPAERO Space Section a donc développé un système d’éjection contrôlé par un séquenceur autonome Arduino qui envoi l’ordre d’ouverture de la trappe. Nous utilisons également cette technologie pour le système d’éjection du parachute. Fusée et CanSat retomberont sous leur parachute respectif, afin de garantir une vitesse de chute inférieure à 15m/s.

• Une caméra embarquée

Une évolution de la réglementation du C’Space autorise cette année l’utilisation de caméra embarquée. Nous avons donc adapté le design pour intégrer une caméra dans la coiffe, pour nous fournir des images du paysage lors du vol. La caméra a été modifiée pour pouvoir être rechargée depuis l’extérieur et contrôlée par des boutons situés sur le lanceur.

 

De la mécanique de haut vol

Après la phase de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) sous Catia, il a fallu effectivement construire la fusée.

• La fabrication additive, une technologie dans l’air du temps

La SUPAERO Space Section et le Club robotique ont récemment acquis une imprimante 3D. Nous avons choisi d’utiliser la technologie de fabrication additive (impression 3D). Elle apporte en effet de nombreux avantages, aussi bien en terme de flexibilité et de rapidité dans la conception des pièces, que pour les coûts très bas qu’elle permet.

Nous imprimons ainsi les supports ou bagues qui ne subissent ni ne transmettent d’efforts. L’impression 3D a également été utilisée pour créer le moule de la coiffe, que nous avons produite en composite. En fonction du maillage utilisé, nous obtenons des pièces plus ou moins solides, mais toujours très légères.

• Usinage aluminium, classique et fiable

L’aluminium est un matériau communément utilisé pour la construction mécanique, à la fois léger et résistant. Les pièces en aluminium ont été produites par notre partenaire Axium Solution Aluminium, qui a usiné les bagues et les supports des ailerons du lanceur SCALAR-I. Ces éléments sont dimensionnés pour transmettre les efforts aérodynamiques mais aussi pour supporter la case électronique, qui contient l’ordinateur de bord, les batteries…

• Production composite, un savoir-faire à part entière

Le carbone, connu pour ses caractéristiques physiques performantes sera utilisé pour le corps du lanceur. Nous avons utilisé des chaussettes en fibre de composite fournies par un autre de nos sponsors, ATG Composite, que nous avons moulées sur des tubes en PVC et enduites de résine. Trois épaisseurs de fibre ont suffit à produire des tubes résistants aux différentes contraintes mécaniques et vibratoires attendues.

Nous avons choisi de réaliser la coiffe en fibre de verre, car c’est un matériaux radio transparent. En effet, celle-ci doit être suffisamment résistante pour supporter les efforts aérodynamiques et tout en permettant à l’antenne (localisé dans l’ogive) de transmettre la télémesure durant le vol à une antenne sur la station sol. Nous avons également imprimé en 3D le moule de la coiffe.

La fabrication des peaux et de la coiffe a été réalisée chez notre partenaire AéroComposite Toulousain (ACT). Ils nous ont accueillis dans leurs locaux et encadrés durant toute la phase de production. Ceci a été très intéressant et formateur pour les membres du projet. ACT nous a également aidé à réaliser le revêtement de notre fusée.

• CanSat

Le club développe également son propre CanSat, éjecté au sommet de la trajectoire. Le CanSat descend ensuite sous parachute tout en filmant grâce à un smartphone embarqué. Nous exploiterons également la position et les données de l’accéléromètre. Nous avons également fabriqué le CanSat via l’impression 3D.

Voici la vue depuis la caméra située dans la coiffe !

 

Un succès récompensé pour plusieurs projets

Prix ArianeSpace pour SCALAR-I

La 23^ème édition des Prix Espace et Industrie se tenait samedi 5 décembre 2015 dans un lieu symbolique : le Musée des Arts et Métiers à Paris. A l’initiative de Planète Sciences et du GIFAS, tous les deux ans, des industriels et personnalités du milieu de l’aéronautique et du spatial récompensent les travaux de clubs spatiaux menés les deux années précédentes.

10 projets étaient en compétition devant un jury composé d’Arianespace, du CNES, du GIFAS, de Sodern et de Thalès Alenia Space qui attribuèrent chacun un prix. Planète Sciences donna également un prix d’encouragement.

SCALAR-I a reçu le Prix ArianeSpace. En plus d’une belle réalisation, le responsable d’Arianespace a vu un véritable intérêt pour le club dans cette volonté de développement d’un lanceur interne. Il a particulièrement apprécié l’approche management de projet adoptée, notamment une répartition claire des différentes activités (Work Breakdown Structure). Par ailleurs, l’organisation de l’équipe et les lots de travaux pertinents ont été mis en avant. Arianespace suit de près le développement du futur lanceur européen Ariane 6 qui, compte tenu de la complexité des systèmes, des contraintes financières, des délais imposés par la concurrence et de l’organisation industrielle européenne, nécessite une véritable compétence de management de projet pour garantir un aboutissement avec succès. Par ce prix, le leader mondial de l’industrie du lancement de satellites commerciaux souhaite donc valoriser la mise en œuvre d’une compétence utile pour les entreprises au sein de la SUPAERO Space Section.

Prix Sodern pour Hydra

Le démonstrateur Hydra a également été primé, par l’entreprise Sodern. Ce démonstrateur fait parti d’un autre projet du club. Si vous voulez en apprendre plus sur ce projet, n’hésitez pas à aller visiter sa page dédiée !

 

 

 

 

Nos partenaires

De nombreux partenaires ont soutenu le projet SCALAR-I en lui apportant un support technique et financier. Nous souhaitons remercier chaleureusement chacun d’entre eux. En effet, sans eux, ce projet n’aurait pas pu aboutir.

La Fondation ISAE-SUPAERO

Reconnue d’utilité publique, la fondation ISAE-SUPAERO a pour objectif de contribuer au rayonnement national et international de l’ISAE-SUPAERO. Elle se mobilise autour de la recherche, de l’enseignement et de l’ouverture sociale de l’institut, mais aussi pour ses élèves.

 

ALTEN Fund for Engineering

ALTEN est une entreprise française, leader mondial de l’ingénierie et du conseil en technologie. Elle est présente dans 25 pays, et propose l’intervention de ses ingénieurs sur des projets en mode régie.

 

AeroComposite Toulousain

AeroComposite Toulousain (ACT) est une SARL spécialisée dans l’industrialisation et la réalisation d’outillages, de pièces et d’ensembles en matériaux composites. Elle exerce pour divers secteurs tels que l’aéronautique, le nautisme, le bâtiment, l’industrie, le sport et loisirs et le design.

 

Axium Aluminium

Axium Aluminium est une entreprise spécialisée dans l’usinage de pièces en aluminium. Elle travaille dans tout les secteurs pouvant nécessiter ce métal : piscine, jardin, sport, loisir, transport, mobilier, ainsi que composant métallique en tout genre.

 

ATG-Composite

ATG Composite est une PME Française située en Rhône-Alpes-Auvergne, spécialisée dans le tissage et tressage de fibres pour matériaux composites touchant divers secteurs tels que l’aéronautique, le nautisme, le paramédical, le bâtiment, l’industrie, le sport et loisirs ainsi que le design.