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Développement d'un couple d'ergols stockables hypergoliques

Description

La réglementation européenne Reach interdira, à terme, l'utilisation d'ergols stockables de type hydrazine pour des raisons de toxicité. Ainsi il est primordiale d'identifier de nouveaux couples d'ergols liquides stockables, qualifiés de verts pour l'environnement et la santé du fait de leur faible toxicité. A ce jour, les ergols alternatifs envisagés n'ont pas montré de propriété d'hypergolicité et nécessitent donc l'utilisation de systèmes d'allumage dédiés. Cependant la literrature fait état de nombreuses solutions permettant de rendre incompatibles les ergols entre-eux. Leur potentiel en terme de performances ouvre des possibilités d'application plus larges sur des missions autres que la mise en orbite, par exemple des missions longues de kickstage.

Dans ce cadre, le CNES, l’ISAE-ENSMA et l’Institut PPRIME sont associés depuis 2011 pour mettre en œuvre ces ergols verts, respectueux de la santé humaine et de l’environnement. Un banc d’essais unique en Europe, dénommé PERGOLA, a été réceptionné en 2015 dans une configuration permettant la caractérisation globale des performances (pression de combustion, poussée) d'un premier couple d'ergols dans des conditions représentatives des applications spatiales visées. Un second banc expérimental, très versatile mais de performances plus modestes permet de démultiplier les études paramétriques. Ainsi, une première thèse de doctorat cofinancée par le CNES et le CNRS a permis d’identifier les phénomènes-clés impliqués dans la pulvérisation, l’allumage et la combustion des ergols dans des conditions académiques maîtrisées, mettant en exergue l’effet sur la combustion de la qualité d’injection et de la problématique d’allumage.

Le consortium, ainsi constitué, souhaite lancer une nouvelle activité visant à rendre incompatible un couple d'ergols stockables déjà bien connu de l'Institut PPRIME. L’utilisation de ces ergols requiert une maîtrise de la combustion dans ces conditions particulières. La caractérisation in-situ des propriétés locales de l’écoulement réactif turbulent sera réalisée par des diagnostics laser (granulométrie en milieu réactif, vélocimétrie, fluorescence, spectrométrie) et par des mesures physiques rapides (pression, flux thermique). Ces mesures expérimentales seront réalisées sur les bancs expérimentaux opérationnels (PERGOLA et ACSEL) qui autorisent de larges accès optiques pour les diagnostics fins in-situ.

Profil

Thèse en mécanique des fluides, énergétique, combustion

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : Institut PPRIME (UPR3346)
Directeur(rice) de thèse/recherche : BELLENOUE Marc
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : marc.bellenoue@ensma.fr
Responsable Cnes de l'offre : LABARTHE Emilie

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