Espace: atterrissage grâce à un rotor de type hélicoptère

:?: pas de sous, mais ils ont des idées. :)

http://fr.rian.ru/analysis/20071023/85161773.html

Par Iouri Zaïtsev, conseiller titulaire de l'Académie russe d'Ingénierie, pour RIA Novosti.

De nos jours, pour effectuer une descente sur la Terre ou les planètes ayant une atmosphère, on fait appel soit à des parachutes, soit à une aile fixe, comme c'est le cas des navettes américaines. Ni la première, ni la deuxième solution ne sont assez fiable. Il existe pourtant un moyen sûr d'atterrissage, aussi bien pour les vaisseaux habités que pour les étages de lanceurs. Cette méthode est actuellement développée par les chercheurs russes.

A l'époque de l'Union soviétique, les tentatives faites pour récupérer les conteneurs avec des appareillages et des animaux emportés par des fusées géophysiques n'ont pas réussi dans tous les cas, loin de là. Les systèmes de parachutage installés sur les vaisseaux habités Vostok ne garantissaient pas non plus un atterrissage sans problèmes. C'est ce qui expliquait la préoccupation particulière de leur constructeur en chef, Sergueï Korolev, qui insistait sur l'éjection des cosmonautes de la capsule avant atterrissage. Le cosmonaute Vladimir Komarov est mort en rentrant d'une mission d'expérimentation sur Soyouz-1 en avril 1967 suite justement à une panne du système de parachutage.

Parmi les défauts des parachutes, on citera les surcharges importantes lors de leur ouverture, le balancement dans l'air, la dérive due au vent, l'impossibilité de man�uvrer, des vitesses de descente trop rapides...

Le système de l'aile fixe ne s'est pas justifié non plus. Les missions de Challenger et de Columbia ont tourné à la catastrophe, la navette soviétique Bouran ne s'est envolée qu'une seule fois, en régime automatique, avant que son programme ne soit définitivement arrêté. Le projet russe de Kliper, un vaisseau spatial récupérable, est également suspendu.

C'est le système à rotor (hélicoptère) qui satisfait au mieux les exigences de sécurité avancées aux appareils de rentrée. Son grand avantage réside dans le fait que le freinage initial et la stabilisation du module de descente, la régulation par la résistance et la portance sur toute la trajectoire de descente, de même que le freinage final, autrement dit, la garantie de l'atterrissage en douceur, sont commandés par un système unique.

L'idée de recourir à l'hélice pour soulever et transporter une cargaison à une certaine distance et puis en assurer l'atterrissage en douceur est liée au nom de Léonard de Vinci. Cette invention datant du XVe siècle n'a pris corps que cinq cents ans après. Dans le passé, on croyait que, pour voler avec une aile, il fallait que son mouvement reproduise le battement des ailes d'oiseau. Les calculs du père de l'aéromécanique moderne, le Russe Nikolaï Joukovski, ont montré qu'à condition de conférer à la section de l'aile une forme spéciale, l'écoulement d'entrée crée pour elle une portance semblable à celle qui se produit lors du vol plané d'un oiseau. Si plusieurs ailes forment une hélice à laquelle on conférera un mouvement rotatif, chacune d'elles sera parcourue par un flux d'air proportionnel à la vitesse de rotation de l'hélice. Une portance garantissant l'envol, le vol horizontal et la descente de l'appareil volant apparaît alors.

En Union soviétique, les systèmes à rotors ont été testés en qualité de dispositifs de freinage pour les capsules de descente dans les années 1950. Il a été prouvé qu'en termes de masse (poids), le rotor pourrait rivaliser avec le parachute, garantissant à un module de descente une vitesse proche de zéro, un champ de man�uvre vaste de plusieurs dizaines de kilomètres et même, s'il est muni de propulseurs, de plusieurs centaines de kilomètres, et réduit notablement les surcharges. D'après des experts, la fiabilité d'un système d'atterrissage à rotor ne sera pas inférieure à celui des hélicoptères.

Lui-même, Sergueï Korolev était favorable au recours à des hélices portantes. Il a même obtenu l'engagement du Bureau d'études Mil (concepteur de la marque connue d'hélicoptères russes Mi) dans les travaux sur les systèmes d'atterrissage des modules de descente. Et pourtant, à l'époque, l'idée semblait difficilement réalisable. On ne possédait pas les technologies garantissant la fiabilité du grand nombre de maillons: éléments rotatifs de l'hélice portante, commandes hydrauliques, systèmes automatiques de stabilisation et d'atterrissage. Et en plus il s'agissait d'un système hypersonique!

Même si l'expérience croissante de l'utilisation de parachutes dans l'atterrissage en douceur, surtout sur les vaisseaux Vostok, a réduit l'intérêt qu'on portait aux rotors, celui-ci renaît ces dernières années. Non seulement à cause de l'apparition de nouveaux matériaux de construction mais aussi en raison de la nécessité de concevoir un module de descente récupérable, se posant dans la zone prévue. La nouvelle approche de l'environnement et l'Espace circumterrestre requiert également l'élaboration de nouveaux vaisseaux spatiaux de transport récupérables.

Les étages vides des lanceurs tirés depuis le site de Baïkonour sont "reçus" sur une superficie de 95.000 km², y compris en Russie où l'on compte 23 "aires de chute", d'une superficie totale de 49.000 km². La situation géographique de ces zones dépend de la trajectoire de mise sur orbite, laquelle, à son tour, est définie par les performances énergétiques du lanceur.

Dans l'idéal, le système spatial de transport doit être entièrement réutilisable. Outre le libre choix de la trajectoire de tir d'un lanceur, il permet de préserver les installations en matériaux uniques, les dispositifs électroniques et les propulseurs. Et, bien sûr, il exclut les "précipitations" sous forme de ferraille, même en cas de panne au lancement. Le recours aux rotors à pales repliables, les "rotochutes" - est une des solutions proposées.

Ce système est avant tout compact. Les spécialistes de l'Université technique Tupolev de Kazan (Tatarstan, sur la Volga) ont conçu un dispositif original. A l'état replié, des pales rentrent dans une aile en forme de disque qui assure une descente contrôlée en vol plané. A condition d'appliquer à l'aile une accélération, les pales en ressortent sous l'action des forces centrifuges et commencent un mouvement de rotation sur elles-mêmes. Après l'atterrissage, un moment de freinage est communiqué à un tambour d'enroulement. Grâce à l'énergie cinétique de rotation accumulée, les câbles sur lesquelles sont fixées les pâles s'embobinent sur le tambour et les entraînent de nouveau à l'intérieur de l'aile en forme de disque. Compact et léger, ce système n'a ni réducteurs, ni transmissions, et fait un tout avec l'aile et l'hélice.

De l'avis des experts, le recours à de telles technologies permet d'une part de garantir une récupération et une réutilisation économiquement justifiables des étages des lanceurs et, de l'autre, a de bonnes perspectives pour assurer un atterrissage de précision et en toute sécurité des modules de descente.

Doit-on considérer cette information comme une curiosité ou comme quelquechose qui pourrait préfigurer un système de retour pour le futur vaisseau spatial de la russie?

Visiblement, c'est une idée de mise en oeuvre pour un engin spatial, mais cela me semble un peu curieux. vu la vitesse de rentré, j'imagine mal
voir un kliper descendre en autorotation comme un helico, voir pour d'autres éléments.

Ils ont fait déjà plusieurs tentatives par le passé qui n'ont pas été fructueuses.

Perso je reste sceptque sur ce concept. Même s'il semble fonctionner théoriquement, je trouve cette solution plus complexe à mettre en oeuvre, ce qui ne peut engendrer que des problèmes. Un parachute c'est simple, léger, et fiable.

:suspect:
hum.... encore un truc a la c**. perso, j'aurai pas confiance.... un truc je comprend pas, il est foutu comment leur machin? parce que si c'est comme un rotor d'helico, il est ou l'anticouple? parce que la , ca serai bien de me faire un dessin, j'ai du mal a voir une helice au dessus d'une capsule. sa tourne, dans la capsule tourne dans l'autre sens normalement....
nan, ya un truc qui vas pas la... bobo la tete...

Finalement, le système du delta plane testé un temps pour Gemini n'est il pas meilleur ? On a l'avantage de l'aile pour diriger et du parachute pour la souplesse du rangement. Mais cela implique une vision du sol pour l'atterrissage je le reconnais.

yoann a écrit:un truc je comprend pas, il est foutu comment leur machin? parce que si c'est comme un rotor d'helico, il est ou l'anticouple?

Deux rotors contrarotatifs je présume.

Steph a écrit:

yoann a écrit:un truc je comprend pas, il est foutu comment leur machin? parce que si c'est comme un rotor d'helico, il est ou l'anticouple?

Deux rotors contrarotatifs je présume.

C'est une possibilité mais là ca devient lourd à gérer au point de vue poids. L'interet est de faire un truc aussi léger qu'un parachute.

Rien de bien nouveau en fait dans cette news de RIA.
La Sté Rotary Rocket a essayé dans les années 1990 de mettre au point le Roton, un engin réutilisable qui utilisait un rotor pour se freiner dans l'atmosphère. En fait, le rotor jouait le rôle des parachutes sur un Soyouz par exemple.
L'aventure a pris fin faute de crédits supplémentaires pour aller plus loin dans le développement, tandis que certains disent que de toute façon ce concept était voué à l'échec.

Sur Wiki :
http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_Rocket

Sur Astronautix :
http://www.astronautix.com/craft/roton.htm

Sur Youtube :
https://www.youtube.com/watch?v=YimESTSeKR4

Cela dit un rotor c'est mécaniquement complexe, surtout s'il est déployable. S'ajoute surement un surpoids non négligeable. Bref perso je pense que le mieux pour garantir le retour reste des solutions simples et fiables comme le parachute.

Pourquoi donc ne pas prévoir un parachute rond pour le freinage puis un parapente pour diriger la descente ?

ca serai une bonne idée ca dailleur un parapente... ca permetrai d'aterrir a un endroi voulu, avec plus ou moins de precision...

C'est ce qui était prévu pour le X-38 / CRV (annulé depuis).

Absolument et je pense que les tests ont montré que c'était faisable.
Cela dit ce type de controle (aile, delta plane, parapente) oblige à avoir une bonne vue de la zone, ce qui n'est pas trop le cas pour une capsule.