S e c t e u r E S P A C E

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1 ASSOCIATION NATIONALE SCIENCES TECHNIQUES JEUNESSE S e c t e u r E S P A C E 16, place Jacques Brel RIS ORANGIS / espace@anstj.mime.univ-paris8.fr Edition Juin 1999, version 2.0 Temps maximum de descente sous parachute autorisé pour le terrain de Millau (Plateau du Larzac) --- Dossier ANSTJ Imprimé à la Cité des Sciences et de l'industrie

2 SOMMAIRE: I/ ORIGINE DE L ÉTUDE...3 II/ OBJECTIFS DE L'ÉTUDE...3 III/ MÉTHODE...3 IV/ GABARITS...4 V/ LES VENTS...4 VI/ CALCUL DU TEMPS LIMITE DE DESCENTE...5 VII/ VÉRIFICATIONS AVEC LES PROJETS...5 VIII/ LES RÉSULTATS...6 IX/ CONCLUSIONS...6 X/ UTILISATION DE L'ÉTUDE ET DES RÉSULTATS...7 ANNEXES...11 Ce dossier a été rédigé par : Alain DARTIGALONGUE Yves LAURIAC Etienne MAIER Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 2

3 I/ Origine de l étude Lors du Festival de l Espace 1996, le projet Paral bol (GRETSS **) est sorti du gabarit ANSTJ mais aussi des limites du champ de tir de l E.T.B.S (Etablissement technique de Bourges de la DGA). De même, le projet Ergone (Aéro-Efrei / Estaca Space Odyssey) n a pu être lancé car les points prévisionnels de retombée sous parachute se situaient en dehors du champ de tir. II/ Objectifs de l'étude En 1997, une première étude a permis de s assurer que le cahier des charges concernant les retombées sous parachute est compatible avec le terrain de l E.T.B.S et ce, dans tous les cas de figure. Elle a conduit aux règles de retombée sous parachute actuellement citées dans le cahier des charges. Cette note ne fait qu'adapter les résultats obtenus au nouveau terrain de lancement : Millau (Plateau du Larzac). III/ Méthode Gabarits de lancement Détermination du profil de vent Détermination des limites de déport Détermination d'une modélisation du profil de vent En fonction de l altitude et de la portée : détermination du temps de descente limite Détermination des vitesses de descentes maximales Vérification de la conformité avec le cahier des charges Etude des performances de projets types (utilisation du logiciel Trajec) Vérification de la faisabilité au niveau des projets En cas de non conformité : proposition de modification => Temps de descente maximum Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 3

4 IV/ Gabarits DOSSIER TECHNIQUE Le gabarit de lancements utilisé pendant sur le terrain de Millau (Plateau du Larzac) est disponible en annexe. LARGEUR DU GABARIT = LIMITE DE DEPORT AXE DE TIR : PORTEE EN X Le gabarit a été modélisé par sa largeur en fonction de la portée en X. Les résultats sont dans les tableaux mis en annexe. La limite de déport correspond à la largeur du gabarit. Nous avons donc gardé une marge de sécurité vis-à-vis de la limite du terrain militaire. V/ Les vents Ce point est le plus difficile à traiter. En effet, nous ne disposons que de très peu de données sur le profil des vents entre 0 et 5000 m. Nous avons donc fait deux profils en fonction des quelques données obtenues. Ces dernières données sont malheureusement très fragmentaires. Les données du centre Météo-France de Millau-Soulobres sont disponibles en annexe. Elles donnent une idée des orientations et des vitesses des vents au sol observées pendant la période Juillet - Août - Septembre de 1979 à Les profils disponibles sont les suivants : Altitude (m) Profil 1 - Vitesse du vent (m/s) Profil 2 - Vitesse du vent (m/s) Les valeurs ainsi affichées sont nettement supérieures à celles observées sur le terrain de Bourges. Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 4

5 A partir de ces données, nous pouvons modéliser le profil de vent par un développement cubique. Là encore, l hypothèse est forte mais utile pour avoir le vent à toutes les altitudes. On aura donc : 3 2 V = ah + bh + ch + d Pour le reste de la démarche, nous avons besoin d une valeur moyenne en fonction de l altitude. On utilisera donc la fonction suivante : V moy 1 H = V H dh = ah + bh + ch + d H ( ) La direction du vent sera prise perpendiculairement à l axe X. Cela permet de majorer notre problème et de traiter tous les cas de vents possibles. VI/ Calcul du temps limite de descente Le temps limite de descente sera calculé pour chaque abscisse d ouverture parachute en fonction de l altitude par : T desmax = Limite de déport V moy La vitesse moyenne minimale de descente sera donc donnée par : V min H T desc.max C est cette vitesse qui sera comparée au critère actuel (vitesse de descente comprise entre 5 et 15 m/s) pour vérifier la compatibilité avec le terrain de Millau (Plateau du Larzac) d une part et l adéquation du cahier des charges. = VII/ Vérifications avec les projets A partir des projets des années précedentes et du logiciel Trajec ( la version anstjienne, bien sur!!!), on détermine pour un site de 80 et de 70 le point de culmination (abscisse et altitude). On peut ensuite déterminer la dérive avec la courbe abscisse, altitude, temps de descente ou vitesse de descente. Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 5

6 VIII/ Les résultats Pour le profil de vent N 1, les temps maximum de descente obtenus (et par conséquent les vitesses minimales de chutes des fusées) sont trop contraignants pour s'appliquer aux fusées standards (Isard + Chamois). Il faut noter que ce profil de par ses hypothèses et sa construction peut être considéré comme très (trop pour notre activité) dimmensionnant. C'est donc le profil N 2 qui nous servira de base de calcul. Les résultats obtenus dans la gamme des projets actuels sont un peu plus contraingants que pour le terrain de Bourges, surtout dans la zone proche des rampes (vitesse moyenne supérieure aux 15 m/s actuels). IMPORTANT : Afin de ne pas modifier la limite actuelle d'impact au sol pour favoriser la récupération sans dommage des projets des clubs, il est probable que le site des rampes soit diminué (~70-75 ) lors des lancements (Attention à la tenue de vos parachutes). IX/ Conclusions Les critères définits actuellement dans le cahier des charges s'appliquent toujours. Ils sont répris ci-après : En fonction de l abscisse d ouverture du parachute (à culmination ou non) et de l altitude d ouverture, on impose le temps maximal de descente autorisé. Ce temps est donné soit par le tableau de la page 8 soit par la courbe en 3D située page 9. La vitesse maximale lors de l'impact au sol est toujours limitée à 15 m/s. Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 6

7 X/ Utilisation de l'étude et des résultats DOSSIER TECHNIQUE Le tableau ci-après donne les temps maximum autorisés en fonction du point de culmination (abscisse et altitude). Avant de dimensionner votre système de séparation, vous devez donc avoir une idée assez précise de votre projet pour déterminer sa trajectoire si besoin à l aide du logiciel de trajectographie Trajec. Voici ainsi la démarche à suivre : DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DU PROJET le propulseur la masse le maître couple le Cx qui peut être forfaitairement de 0.6 DETERMINATION DU POINT DE CULMINATION On utilise un site de 80 pour avoir l altitude maximale. On détermine par calcul prévisionnel (TRAJEC) : l abscisse du point de culmination X l altitude du point de culmination H Axe de lancement DETERMINATION DU TEMPS DE DESCENTE Grâce au tableau, on détermine le temps de descente maximum et ainsi le parachute. Il suffit alors de vérifier que la vitesse de descente soit inférieure ou égale à 15 m/s à l arrivée au sol. Remarque : Il ne faut pas oublier de reprendre les calculs tout au long de la conduite du projet en fonction de l évolution des devis de masse et de performance. Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 7

8 CONSEQUENCES SUR LE CAHIER DES CHARGES Les points suivants sont à modifier dans le cahier des charges FUSées EXpérimentales mono-étage (Edition Février 1998, 4.1, Page 44/98) : REC2: Le système ralentisseur doit permettre une arrivée au sol à moins de 15 m/s. REC3 : La fusée doit descendre suffisamment rapidement pour rester dans le gabarit autorisé (se reporter au document " autorisé pour le terrain de Millau (Plateau du Larzac) - Edition de Juin 1999."). Portée en x Altitude (m) (m) pour le gabarit utilisé à Millau (Plateau du Larzac) et pour un vent moyen (en secondes). Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 8

9 pour le gabarit du terrain de Millau (Plateau du Larzac) pour un vent moyen en fonction de l'altitude et de la portée en X à l'ouverture du parachute Temps de descente (s) Altitude (m) Portée (m) Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 9

10 DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DU PROJET le propulseur la masse le maître couple le Cx qui peut être forfaitairement de 0.6 DETERMINATION DU POINT DE CULMINATION On utilise un site de 80 pour avoir l altitude maximale. On détermine par calcul prévisionnel (TRAJEC ou autre) : l abscisse du point de culmination X l altitude du point de culmination H Axe de lancement Calcul Trajec : Moteur : Masse : Maître Couple : Cx : Site : Résultats Trajec : X : H : Temps de culmination : Résultats : DETERMINATION DU TEMPS DE DESCENTE Par le tableau, on détermine le temps de descente maximum et ainsi le parachute. Il suffit alors de vérifier que la vitesse de descente soit inférieure à 15 m/s à l arrivée au sol. Temps de descente maximum : Vitesse de descente minimale correspondante: Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 10

11 ANNEXES Gabarit du terrain de Millau (Plateau du Larzac) Données statistiques sur les vents du terrain (rose des vents) Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 11

12 11 Fév METEO-FRANCE AVEYRON ROSE DES VENTS Station MN Commune Lieu-dit SOULOBRES AVEYRON Altitude m Latitude N Longitude Hauteur 10.0 Période JUILLET à SEPTEMBRE Fréquence des vents en fonction de leur provenance en % Par groupes de vitesses sup. à 6 Type de données Valeurs trihoraires de heures UTC 1.6 % 4 6 Total i Nombre de cas observés Nombre de cas manquants: 52. VECTORIEL MOYEN (Vent résultant): de direction Dr, de force Vr, d écart type Sr en paramètre de variabilité. TABLEAU: pour les classes de force sup. à 6 ou pour l ensemble colonne). on retrouve par direction 13 fréquence en on ne qu à la f la ligne donne les Indépendamment de la Dans ce cas Tot= BB.8 % soit 11.2 % de vents