Entre la simulation numérique et les tests sur un véritable lanceur, les drones multicopters apportent une solution pour valider des algorithmes rapidement et à moindre coût. SWING étudie la faisabilité du concept sur un cas concret : les ballottements d’ergols.

Dates clés

• 2019 : Fin du projet
• 2017 : Utilisation d’un octocopter
• 2015 : Début du projet SWING

Le projet en bref

Le projet SWING (Small Workshop for Innovative GNC) est né en 2015 d’un constat : les drones multicopters dont l’usage est répandu aujourd’hui ont de nombreuses similitudes avec les lanceurs au niveau de leurs algorithmes de Guidage, Navigation et Contrôle de vol (GNC). De plus, ils sont rapides à mettre en œuvre, peu coûteux et basés sur une communauté Open Source dynamique. Ils permettent aux équipes de disposer d’un véhicule complet dont il est possible de modifier facilement le programme de vol.

Le premier cas d’étude concret concerne les ballottements d’ergols. Les caractéristiques des ballottements (fréquences, amortissement, …) sont traditionnellement déterminées avec des pots vibrants (un dispositif qui génère des vibrations à différentes fréquences et intensités) ou par des simulations numériques. Dans les études de pilotage, les ballottements sont remplacés par des pendules aux mêmes propriétés, ce qui de simplifie les calculs.

À notre connaissance, aucune expérience n’a été faite pour comparer le comportement d’une fusée remplie de liquide et le comportement de cette même fusée avec son pendule équivalent. Ce type d’expérimentation est difficilement réalisable avec un lanceur mais est envisageable avec un drone.

Les équipes de la Direction des Lanceurs ont développé un dispositif expérimental dans lequel il est possible de remplacer l’eau dans un réservoir par son pendule équivalent. Le montage est accroché à un drone qui enchaine des oscillations à des amplitudes et fréquences différentes. L’expérimentation est réalisée d’abord avec le liquide puis elle est répétée avec le pendule. Cela permet de vérifier que la modélisation par pendule est correcte.

Un premier véhicule de type quadricopter a permis, dans un premier temps, de valider le concept, puis l’équipe SWING a mis en place, en 2017, avec le partenariat d’AERACCESS, un octocopter (un drone à huit hélices) plus puissant capable d’embarquer les 8 kg de l’expérience. 
Les essais ont eu lieu à Brétigny-sur-Orge, un clin d’œil à l’Histoire puisque les drones s’envolent à quelques centaines de mètres des toutes premières installations du CNES (1962).

Rôle du CNES dans le projet

Projet créé par le CNES.

Contact CNES

Responsable du domaine Transport Spatial du CNES
Philippe PUJÈS
Courriel : philippe.pujes at cnes.fr