Ensemble
revu en décembre 2007
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| Trajectoires et manoeuvres | Moteurs - lanceurs | Mécanique | SCAO | EAO
| Gyroscopie |Epreuves finales| Câble spatial | Quaternions |
NB :
Exercices téléchargeables et usage autorisé ( Citer l'auteur par courtoisie ) sans copyright
SPECIAL MISSION DE REMORQUAGE D'UN ASTEROÏDE
DANGEREUX
GROUPE D'EXERCICES N° 0 Téléchargement par clic sur ---> EX_GRP0.ZIP
Ce
sont des exercices de premier apprentissage des notions élémentaires de
trajectographie, notamment pour les sondes spatiales les plus connues:
Survol hyperbolique de Jupiter par
la sonde Ulysses: Comparaison de
nos résultats avec ceux de ESA-NASA
Mission Phobos vers le satellite Phobos de Mars : Excellent entraînement pour
réviser les bases des mouvements képlériens, les manœuvres et le voyage
interplanétaire.
Tir de type Hohmann vers Jupiter: Exercice élémentaire d'initiation aux voyages
interplanétaires.
Mission Ulysses complète de survol
des pôles du Soleil
: Problème sur le traitement des paramètres orbitaux et l'utilisation de
routines pour accélérer les calculs.
Mission Galileo vers Jupiter : Exploitation des paramètres
orbitaux et utilisation de routines. L'intérêt de l'ensemble réside dans l'étude complète numérique de la
mission interplanétaire, mettant en œuvre 3 tremplins. Pour ceux qui veulent
travailler, il faut résoudre une orbite et parcourir les autres, pour avoir la
vue d'ensemble
Orbite C3 de la Terre à la Terre via Gaspra
Orbite C4 de la Terre à Jupiter après le tremplin Terre
SPECIAL
MISSION ROSETTA
:
Nouvelle série dédiée à la mission actuelle de Rosetta , directement téléchargeable dans XROSETTA.ZIP
Exploitation
de documents officiels pour expliquer et calculer les paramètres orbitaux des
orbites intermédiaires ( ellipses interplanétaires ou hyperboles de survol ).
Description des 3 tremplins gravitationnels sur Mars et sur la Terre.
Tir Ariane 5 et évasion hyperbolique terrestre de Rosetta en direction de Mars
De la Terre à Mars avant le tremplin sur Mars
Hyperbole et premier tremplin sur la Terre
Hyperbole et deuxième tremplin sur la Terre
Course poursuite de Rosetta après la comète Wirtanen
GROUPE D'EXERCICES N° 1 Téléchargement par clic sur ---> EX_GRP1.ZIP
Plus spécialement orientés satellite et sondes
EX 1 :Calcul de la
perturbation due à J2 dans le plan équatorial
EX 2
:Calcul des dérives de w et W, dues à J2
EX 3 : Correction impulsionnelle d'inclinaison sans modification des autres
paramètres
EX4 : Calcul du
rayon de la sphère d'influence d'une planète
EX5 :
Vérification de l'ordre de grandeur de la perturbation solaire par rapport à
l'attraction terrestre.
EX6 : Calcul de la
retombée du premier étage du lanceur Ariane
EX7 :Calcul d'une orbite connaissant trois positions
coplanaires indépendantes (Pb de Gibbs)
EX8 : Calcul des
conditions d'éclairement des panneaux solaires pour un satellite héliosynchrone
EX9 : Mise en orbite
géostationnaire du premier satellite soviétique Radouga. ( Très formateur )
EX10 :
Mission lunaire Apollo 10.
EX11
: Mission Giotto vers la comète
de Halley en 1985-1986.
EX12
: Calcul des créneaux
d'injection, compte tenu de la contrainte d'aspect solaire.
PIONEER
11 : Reconstitution du grand
voyage Terre-Jupiter-Saturne
MOLNYA : Satellite de télécommunication de l'ancienne URSS
( Intéressant par sa trajectoire exotique)
SPOT :
Bureau d'études demandant 5 h de travail, sur un satellite d'imagerie spatiale,
montrant les contraintes de la mission sur le choix de l'orbite
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NB : Exercices téléchargeables avec usage autorisé ( auteur cité par
courtoisie)
GROUPE D'EXERCICES N° 2 Téléchargement par EX_GRP2.ZIP
Plus spécialement orientés lanceurs et moteurs de
satellites et sondes.
Cette
série d'exercices est construite de manière à présenter l'ensemble des lanceurs
civils français depuis DIAMANT jusqu'au dernier en date ARIANE 5.
Cette
revue est l'occasion d'aborder à chaque fois un problème nouveau.
B-E
ARIANE 5 : Bureau d'études
très complet sur le dernier lanceur de la filière Ariane. Compter 5 h de
travail
ARIANE 44 LP
: EX N° 100 : Etablissement
de relations générales, concernant un moteur d'étage de lanceur, montrant le
lien entre les caractéristiques moteurs et les niveaux d'accélération. Exemple
de l'étage 3 d'ARIANE 44 LP.
ARIANE 44
LP: EX N°101 : Etude de la
motorisation complexe du premier étage du lanceur Ariane 44 LP. Notion de
moteur équivalent, impulsion spécifique équivalente. Calcul des performances et
des pertes de l'étage 1 d'ARIANE 44 LP.
EUROPA
III : Etude complète des
performances d'un lanceur bi-étages, construit en coopération européenne et
appelé EUROPA 3. C'est l'occasion d'aborder la
notion de performance propulsive, de masse satellisable, de pertes. Deux
questions concernent des calculs d'avant projet et celui de l'amélioration
d'une filière lanceur.
DIAMANT
B : Etude concrète (analogue à celle menée par le
CNES), visant à améliorer les performances en mission de libération du lanceur
français DIAMANT B, par adjonction d'étages supplémentaires optimisés.
ARIANE
1 : Etude et exploitation
d'une documentation technique concernant la phase propulsée du lanceur Ariane
1. En particulier sont abordées : les premiers instants de vol, les phases
inter-étages, la trajectoire de montée, les séparations d'étages, calcul de
performances, de pertes de vitesse, .....
L3S :Etude du premier lanceur lourd français, ancêtre
d'Ariane 1. Le problème donne l'occasion de mettre en évidence la poussée
variable du premier étage, la notion d'accélération statique, le calcul des
performances globales du lanceur.
EX N° 102 : Exercice simple sur une motorisation à 2 étages
propulsifs
GROUPE D'EXERCICES N° 3 Téléchargeable par EX_GRP3.ZIP
Exercices divers associés à l'astronautique et la
mécanique.classique rationnelle.
Voici
une série d'exercices de mécanique classique ( anciennement rationnelle),
appliquée à des problèmes rées très particulier du domaine spatial. Le lecteur
y découvrira des "ruses" utilisées par les ingénieurs pour pallier à
certaines difficultés pouvant apparaître au cours d'une mission spatiale.
Chaque
exemple aborde un problème nouveau.
EX 200 : Calcul de l'angle de calage des fusées de séparation d'un étage.
Exemple ARIANE 3
. EX 201 : Calcul des
ressorts de séparation des PAP du lanceur ARIANE 3.
. CABLE SPATIAL: Calculs futuristes sur une idée peut-être réaliste
de l'usage du câble spatial,, notamment un projet de transport spatial
utilisant les satellites Phobos et Deimos de Mars
GROUPE D'EXERCICES N° 4 Téléchargement par EX_GRP4.ZIP
EXERCICES ASOCIES AU CONTRÔLE D'ATTITUDE ( SCAO ).
PILOTAGE 1-AXE : par tuyères et droites de commutation, tenant
compte d'un retard de l'actuateur. Applications numériques.
GROUPE D'EXERCICES N° 5 Téléchargement par EX_GRP5.ZIP
( Attention 4.84 Mo )
NB
1 :Pour un usage sur micro ordinateur personnel il faut savoir que
l'application nécessite help.exe dans son répertoire de travail ou dans celui
de Windows ( ATTENTION à condition que ce nom ne soit pas déjà utilisé, vous le
récupérez automatiquement dans tout téléchargement).
NB
2 : Dans ces applications *.hlp, il est fait usage de routines exécutables
provenant de sources en Pascal. Il faudra récupérer ces sources et exécutables
en téléchargeant: SOURCES.ZIP et EXECUTA.ZIP.
NB
3 : En INTRANET, en passant par l'intermédiaire d'un navigateur, il faut
recopier les exécutables ( voir NB2 ), dans le répertoire de Windows ( Ce n'est
pas bien gros ).
Mission interplanétaire Galileo
Etude de points survolés et détermination d'une trace sol.
NB
: le package contient aussi un formulaire
utilisable comme un fichier d'aide
GROUPE D'EXERCICES N° 6 Téléchargement par EX_GRP6.ZIP
EXERCICES ILLUSTRANT LA GYROSCOPIE.
Pointage et stabilisation lanceur : Application de la gyroscopie à la stabilisation par
spin d'un lanceur durant une phase propulsée.
Calcul de réactions sur des paliers : Conséquences d'une
rotation imposée à un montage avec gyroscope, il naît des réactions d'origine
gyroscopique dans des paliers de suspension.
Exemples simples de comportements gyroscopiques : Ces exemples doivent être résolus avec le seul
usage du sens physique sans écrire d'équations. C'est un excellent moyen de
comprendre la gyroscopie.
Etude du principe de l'horizon artificiel : Exposé simplifié du montage d'un gyroscope de
verticale accompagné du système d'asservissement de verticale ( érecteur à
billes )
Mouvement de nutation d'un anneau en rotation :
Exercice d'application de gyroscopie et notamment du mouvement de Poinsot, au
calcul de la fréquence de nutation d'un anneau libre en rotation rapide.
Mouvement de la terre, influence de l'aplatissement polaire : Calcul de la période du mouvement du vecteur
rotation absolu par rapport à la Terre.
Interaction poussée-spin sur un lanceur spinné: Mise en évidence de la raideur gyroscopique due au
spin et de l'effet amortisseur du jet de gaz en phase propulsée.
PROBLEME 1 : Utilisation des
équations de gyroscopie. Problème pouvant servir de base à un montage de TP de
gyroscopie concret et qui "marche" bien.
EPREUVES D'EXAMEN ( téléchargeables examen.zip)
Vous trouverez les solutions dans le pack examen.zip
Guiziou Robert nov 2004-déc 2007