ARIANE 6
CARACTERISTIQUES D'ARIANE 6 Ariane 6, déclinée dans ses 2 versions, A62 et A64, sera à même de répondre aux attentes du marché des lancements de satellites de masse moyenne (jusqu'à 5t) et de masse lourde (jusqu'à 10,5t) en orbite de transfert géostationnaire (GTO). C'est en avril 2016 que la version définitive est adopté. 22 pays la construisent sous la direction d'ArianeGroup. Le lanceur mesure 70 mètre de hauteur pour un diamètre de base de 5,4 m. Selon le nombre de boosters accolés au corps central, la masse va de 500 à 800 tonnes et la poussée de 800 à 1500 tonnes. C'est un lanceur à la fois à propulsion liquide cryogénique avec l'étage inférieur dit "lower liquid propulsion module" (LLPM) H150 équipé d'un moteur Vulcain 2.1 et supérieur dit "upper liquid propulsion module" (ULPM) H30, équipé d'un moteur rallumable en vol Vinci et propulsion solide avec les boosters ESR, equipped solid rocket, basé sur le P120C du lanceur Vega.
Les boosters ERS (Equiped Solid
Rocket), dénommés aussi P120C sont au nombre de 2 ou 4 selon la version.
Il mesure 22 m de hauteur pour 3,4 m de diamètre et brule ses 140 tonnes
de propergols en 130 secondes, créant 450 tonnes de poussée. Chaque ESR est composé d'une jupe
cylindrique arrière qui s'adapte aux palettes de la table de lancement, le
moteur P120C et la jupe avant avec son cône qui s'adapte au corps
central d'Ariane 6. Avio en Italie réalise l'enveloppe du booster en
fibre de carbone
(feuilles époxy pré-imprégnées de tissu enroulé et automatisé). La tuyère, entièrement nouvelle,
constituée de divers matériaux composites dont carbone/carbone, est réalise près de
Bordeaux par le groupe B-Line d'ArianGroup au Halian près de Bordeau.
La tuyère peut également être pivotée ce qui permet de diriger le
lanceur. Le cône avant est
fabriqué en Espagne.
La fabrication des ergols, le chargement et l'intégration
finale du moteur ont lieu en Guyane française.
Le col de la tuyère, du P120 C, là où la chaleur est la plus élevée avec 3000°C, est faite d'une une structure tissée en carbone. La spécificité du processus est d’ajouter des fibres courtes à une trame initiale à l’aide d’aiguilles spéciales, ressemblant à de petits harpons. La forme torique est ensuite cuite à très haute température pendant plusieurs semaines, ce qui permet d’obtenir une pièce carbone-carbone extrêmement solide et légère. Ce matériau a d’ailleurs la caractéristique de devenir plus solide sous les hautes températures, qui ajoutent des molécules de carbone. Le processus est automatisé grâce à une machine qui s’occupe de façon autonome du tissage. La production de cette pièce est de 4 jours pour Ariane 6 (4 semaines pour Ariane 5). Le nombre de pièces passe de 6 à 3, avec une tuyère en une seule pièce. Cette tuyère est composée d’un tissu de carbone imprégné de résine phénolique. Sa production est réduire en terme de manipulation. Une fois fini, elle est habillée pour être protégée, puis installé sur un mandrin. Sa face extérieure est usinée, avec un contrôle qualité classique et un contrôle non-destructif (CND). L’état est figé entre deux étapes dans une chambre à vide. Elle est ensuite posée sur un sapin d’usinage qui permet d’usiner la pièce pour les phases de contrôle. La pièce ne bouge pas de son support pendant toutes ces opérations. Le montage de la tuyère des accélérateurs P230 d’Ariane 5 nécessitait près de 1 200 h sur 100 jours ouvrés pour assembler 17 éléments. Les tuyères des P120C d’Ariane 6, composées de dix éléments ne demandent que 500 h de travail sur 38 jours ouvrés. Outils d'assemblage du ESR dans le BIP
Cône avant des ESR, fabriqué par APCO Technologies, de même que les attaches arrières au CCA6
Les jupes arrière et avant du booster ESR, 3,75 m de diamètre sont fabriquée par la société Tchéque Klato ATC Space s.r.o. à Klatovy.
La pièce de transfert de poussée fixée sur la
structure (en vert) est en aluminium et ne pèse que 10 kg. Elle doit
résister à une charge de 36 tonnes soit la traction de 12 éléphants
d'Afrique. La pièce à à droite, en violet est le
joint d'assemblage "REAR
Skirt - Rod Fitting", qui
sécurise la connexion des
moteurs d'appoint à l'étage central d'Ariane 6. La connexion de
l'étage principal se fait en deux points : (Joint de montage et
Support de montage) Evolution des moteurs à propergols solide en Europe avec les tests Q2 d'un EAP Ariane 5 en juillet 1995, QM4 d'un P80 pour Vega en décembre 2007 et QM2 d'un P120C pour Ariane 6 en octobre 2020 Le premier étage, Corps Central AR6 est dénommé LLPM (Lower Liquid Propulsion Module), C'est un "EPC" raccourci. Il contient 140 tonnes d'ergols cryogéniques. Sa propulsion est assurée par un moteur Vulcain 2.1 de 135 tonnes de poussée qui fonctionne 460 secondes. L'étage est constitué de 2 réservoirs LH2 et LOX (2 fonds et un cylindre pour le réservoir LOX et 2 fonds, 4 cylindres pour le réservoir LH2), une interface de jonction (Inter Tank Structure) assurant aussi les efforts de charge des ESR et la baie du moteur Vulcain (Vulcain Aft Bay). La VuAB ou bâti-moteur du moteur Vulcain à la base de l'étage Les réservoirs hydrogène et oxygène de l'étage LLPM ou étage inférieur AR6 avec la jupe ITS, supportant les attaches avant des ESR. Le LLPM Inter Tank Structure, fabriqué par la société tchèque ATC Space Les interfaces sol de l'étage LLPM sont les MANG, module d'avitaillement nouvelle génération, qui remplace les EPC LBS, liaisons bord-sol, les PCR, prise culot pneumatique et les valves isolées d'Ariane 5. Il y a 2 MANG assurant l'alimentation en LH2 et LOX de part d'autre de l'étage, avec 2 lignes qui courent le long de l'étage jusqu'au réservoir en haut. Diamétralement opposé se trouvent la gouttière générale qui court le long de l'étage et la ligne de pressurisation H2. Ces interfaces se composent de 2 parties, la partie bord sur l'étage et sol, éjectable qui se séparent du lanceur au décollage. La partie bord est boulonnée à l'étage, la partie sol est attaché à un ombilical. Avant le décollage, la partie bord et sol est connectée ensemble par 2 fusibles, les PACK. Au décollage, les vérins pyrotechniques crées une force précise pour tirer les bras, induisant un couple pour casser les PACK. L'interface MANG est composée d'un orifice principal de large diamètre pour le propergol avec un clapet qui se ferme mécaniquement à la déconnexion et qui peut être actionné pour la fermeture lorsqu'il est connecté. La déconnexion peut se produire juste au décollage, en positif temps. Fonctions gaz supplémentaires jusqu'à 400 bar sans clapet. L'étage LLPM est équipé de 8 MANG de 4 diamètres différents pour le remplissage , la pressurisation des réservoirs et 2 petits diamètres pour la purge moteurs. Ces MANG de petits diamètres avec clapet assurent aussi le refroidissement, supprimant les les valves de refroidissement présentes sur Ariane 5. Construction du réservoir LOX aux Mureaux Réservoir LH2 et jupe ITS du LLPM
Le second étage est le ULPM (Upper Liquid Propulsion Module). Il est équipé du moteur Vinci rallumable en vol de 18 tonnes de poussée. Il contient 35 tonnes d'ergols cryogéniques. Il peut fonctionner durant 900 secondes selon les missions. Les réservoirs nus de l'étage supérieur ULPM principalement réalisés en alliage d'aluminium. L'étage est composé de haut en bas, de l'interface avec le lanceur (Launch Vehicle Adapter) au dessus du réservoir LH2, des réservoirs LH2 et LOX avec l'ITS, l'interface de jonction (Inter Tank Structure), la structure de poussée du Vinci (VINCI Thrust Frame) et le bouclier thermique du moteur Vinci (Vinci Heat Shield) à la base du réservoir LOX. L'avionique est concentrée dans l'ITS entre les réservoirs d'ergols. L'étage embarque 5 tonnes de LH2 et 26 t de LOX. Le fait que le moteur Vinci soit rallumable en vol permet de multiple mission pour Ariane 6, en orbite LEO, SSO, MEO, GTO, GTO+ et vers d'autres planètes. A l'issue de chacune, l'étage est désorbité.
Réservoir d'hydrogène en construction à Brème 2019 Les réservoirs LOX de l'étage ULPM Flight Model 1 en construction à Brème L'étage ULPM Hot Fire Model destiné aux essais du moteur Vinci en Allemagne
Le Sylda ou DLS, Dual Launch Structure de 4,5 m de diamètre qui protège les satellites avant largage est disponible en 3 hauteurs: 7,8, 8,8 et 9,8 mètres. Il est posé sur le LVA Launch Vehicle Adapter lui posé au dessus l'étage supérieur. Comme pour Ariane 5, toute une série d'adaptateur CU, les PAF, Payload Adaptator Fitting a été développé pour Ariane 6.
Ariane 6 permet aussi le lancement de petites charges, petits satellites grâce à l'utilisation de dispenser. La coiffe mesure 20 m de hauteur pour 5,4 m de diamètre. La charge utile sera intégrée dans cette coiffe au BAF d'Ariane 5, dans sa partie haute, renommée UCIF, Upper Composite Integration Facility. La coiffe Ariane 6 est réalisée par RUAGSpace entièrement en autoclave, procédé initié en 2017 pour Ariane 5 lors du vol VA238. Pour exécuter le nouveau processus hors autoclave, RUAG a investi dans un hall de fabrication ultramoderne à Emmen, en Suisse. S'appuyant sur des machines sur mesure et des processus automatisés, le nouveau centre composite a été inauguré en 2016. Le carénage de charge utile à base de fibre de carbone se compose de deux demi-coques, qui se séparent dans l'espace. Ces coquilles sont nouvellement durcies dans un four industriel au lieu d'un autoclave. Cela nécessite moins d'énergie et, grâce à sa taille, le four industriel peut durcir une demi-coquille entière en une seule pièce. L'intégration verticale coûteuse et longue d'éléments de coque individuels peut être évitée. Cela réduit le temps de passage de 50 % et permet à RUAG d'augmenter le volume et la séquence de livraison de ses carénages de charge utile. La coiffe Ariane 6 chez RUAGSpace en attente de livraison Container avec la coiffe à l'intérieur PERFORMANCES Les performances du lanceur en version 64 sont de 11500 kg en GTO, périgée à 250km, apogée à 35786 km, inclinaison de 6°, 9300 kg en GTO et MTO, MLédium Transfert Orbit (220-35486 km, 6°. En version 62, la performance est de 4500 à5000 kg en GTO. AR6 64 peut injecter directement un satcom de 5000 kg en GEO. Pour les orbites SSO à 90° d'inclinaison, les performances sont de 14 900 kg à 500 km pour la version 64, 6450 kg pour la version 62 et 14 100 kg-5800 kg à 900 km. Pour les orbites polaires, la performance est de 14100 à 16 100 kg selon l'altitude (1500-1500 km ou 300-300 km pour la version 64 et de 5500 à 7100 kg pour la version 62. Enfin, en LEO, la performance est de 10350 kg à 300 km, 5° d'inclinaison pour la version 62 et 21650 kg pour la version 64. AR6 permet aussi l'envoi de 2500 kg hors du système solaire pour la version 62 et 7500 kg pour la version 64.
CORDONNES DU LANCEUR L'axe X correspond à la hauteur, le plan axial, l'axe Y a la largeur, l'axe de référence et Z, l'axe de profondeur. Le "+" et le "-" correspondent au haut et bas, gauche ou droite, devant et derrière. L'étage LLPM est posé horizontalement sur son bati d'assemblage, aussi bien dans les usines des Mureaux que dans son container de transport et dans le BAL, le bâtiment d'assemblage lanceur. Les axes Xl et Zl passent par les ESR. Les ESR 1 et 2 passent par l'axe Yl (version 62) et les ESR 3 et 4 par l'axe Zl (version 64). Lorsqu'on regarde l'étage depuis sa base, les 2 tuyères sortant du Vulcain sont sur l'axe Zl- et Zl+ et les canalisations et prises LOX vers le sol. L'étage LLPM avec l'étage ULPM assemblé est amené dans cette configuration sur le pad et redressé à la verticale devant la table de lancement. Soulevé, l'ensemble est passé par dessus les ESR, puis redescendu. A ce moment, le lanceur est tourné de 180° sur lui même afin que le ligne LOX de l'étage LLPM se retrouve vers le MANG correspondant, coté Sud. A ce moment, l'axe Yl est dans le sens S-O et N-E et l'axe Zl dans le sens S-E et N-O. Le mat est au Nord, tout comme le portique. Sur le pad, en version 62, l'axe Yl passe par les ESR 1 et 2, selon l'axe S-O et N-E. Le lanceur est posé sur la table de lancement, le mat vers le Nord, l'axe Yl passe par le S-O et l'axe Zl par le S-E. Les ESR 1 et 2 sont sur l'axe Yl (N-E et S-O) et les ESR 3 et 4 sur l'axe Zl (N-O et S-E). Les ESR 3 et 1 sont coté mat et les ESR 2 et 4 sont à l'opposé. En version 62, seul les ESR 1 et 2 sont montés à l'étage central, dans l'axe S-O pour l'ESR 2 et N-E pour l'ESR 1. En version 64, l'ESR 3 est dans l'axe N-O et l'ESR 4 dans l'axe S-E. Ariane 62 et 64 vue de dessous. En version 62, l'axe Y de référence passe par les 2 ESR (ESR 2 coté LOX et ESR 1 coté mat) de même de l'axe Y du moteur Vulcain. En version 64, on rajoute 2 autres ESR, ESR 4 coté LOX et ESR 3 coté mat) QUI FAIT ARIANE 6 Maitre d'oeuvre du programme, ArianeGroup coordonne près de 550 entreprises européennes pour faire Ariane. La coiffe est fabriquée par la Suisse, les structures des ESR, le SYLDA et les adaptateurs fabriquées par l'Espagne, les moteurs Vulcain 2 et Vinci fabriqués par la France et l'Allemagne et les les équipements cryogénique fabriqués par la France. L'Allemagne, la Roumanie, les pays Bas et la Suisse fabriquent les éléments destinés à l'étage inférieur, l'étage supérieur et les ESR. L'Allemagne intègre les éléments de l'étage ULPM (réservoirs LOX, LH2, intertank et moteur), la France intègre l'étage LLPM (réservoirs LOX, LH2, intertank et moteurs), l'Italie intègre les ESR. L'ensemble prend le bateau pour la Guyane. Au CSG, la coiffe, le SYLDA et les adaptateurs (upper composite) sont assemblés dans la partie haute du BAF, le LLPM core est intégré avec le UPPM dans le BAL (central core) et les ESR dans le BIL.
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