Le CNES organise tous les ans une campagne de vols paraboliques pour les étudiants. L’objectif est de proposer une expérience tirant profit de la micro-pesanteur délivrée par l’Airbus A310 Zero G.
L’équipe de l’ISAE-ENSMA, constituée de Laureline Loire, Maxence Deferrez, Nicolas Pélissier et Andréa Tournier, a fait partie des trois équipes étudiantes sélectionnées au niveau national pour la campagne de vols 2021. L’expérience de ces étudiants concerne l’étude de l’influence de la gravitation sur la morphologie d’une colonne d’eau. Pour cette étude, ils ont bénéficié du soutien de membres de l’Institut Pprime (Jacques Baillargeat, Gildas Lalizel et Florian Moreau).
Le vol a eu lieu à Mérignac le jeudi 30 septembre.
L’expérience
Pour le lancement d’une fusée, une grande quantité d’énergie est nécessaire pour produire une grande poussée et ainsi faire décoller la fusée. Les moteurs-fusées permettent de générer cette poussée pour le décollage. Son principe de fonctionnement est le suivant : le comburant et le combustible, appelés ergols, sont injectés et brûlés dans la chambre de combustion avant d’être accélérés et éjectés à grande vitesse par une tuyère, ce qui génère la poussée.
Nous nous sommes ainsi intéressés à l’injection des ergols liquides dans la chambre de combustion d’un moteur-fusée. Cette injection doit être optimisée pour obtenir un mélange efficace entre les ergols. Ce mélange à petite échelle est primordial pour obtenir une combustion la plus efficace possible et ainsi générer une propulsion performante. L’ergol liquide est pulvérisé sous forme de micro gouttelettes afin d’augmenter la surface d’échange entre le comburant et le carburant, ce qui améliore le micro-mélange. Ce processus s’appelle l’atomisation.
Nous avons donc imaginé une expérience nous permettant d’étudier la forme de gouttelettes d’eau provenant d’un jet lors des phases de gravité variable que nous offre un vol parabolique. Nous pourrons ainsi modéliser l’atomisation des ergols dans une chambre de combustion d’un moteur-fusée. Notre expérience est constituée d’un caisson étanche dans lequel nous allons injecter une colonne d’eau que nous observerons à l’aide d’une caméra rapide, capturant 4000 images par secondes.
L’intérêt de l’étude en gravité variable permettra d’étudier le phénomène qui se produit lors d’une phase de réamorçage d’un moteur-fusée, afin de modifier l’orbite d’un engin spatial. Ce réamorçage consiste à rallumer le moteur pour le propulser sur un second orbite ou pour provoquer ce qui s’appelle une désorbitation.
