En image : l'atterrisseur d'ExoMars 2016 au banc d'essai... vibratoire ! Par Rémy Decourt

En image : l'atterrisseur d'ExoMars 2016 au banc d'essai... vibratoire !

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Installé sur Quad, le banc de test vibrant le plus puissant de l'Estec,
l'atterrisseur d'ExoMars 2016 subit des essais de vibrations, afin de
s'assurer de sa résistance aux contraintes du lancement.


Lors du lancement d’une fusée, la charge,
satellite ou sonde, est soumise à de fortes vibrations et des essais
sont impératifs pour améliorer sa résistance à ce traitement de choc. À deux ans et demi du départ, l'atterrisseur de la mission ExoMars 2016 en est là. Petit tour en coulisses…


Depuis le mois d’avril, l’Agence spatiale européenne (Esa) soumet à la torture des tests de vibrations l’atterrisseur de la mission ExoMars 2016, qui comprend également l’orbiteur TGO (Trace Gas Orbiter).
Ils sont destinés à vérifier que la structure et ses équipements
supporteront l'environnement vibratoire extrême du lancement. Ces tests
ont lieu à l’Estec, le centre technique de l’Esa, situé aux Pays-Bas.


Le modèle testé n'est pas celui qui se posera sur Mars, mais seulement le modèle de développement. Pour ces essais, des simulateurs de masse ont été accolés à l’atterrisseur, pour qu'il soit représentatif de la charge à lancer. Quant au modèle de vol, les essais débuteront en 2014 et la campagne de lancement à l’automne 2015, en vue d’un tir en janvier 2016.

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Le modèle de développement de l'atterrisseur EDM d’ExoMars
2016, dans les locaux cannois de Thales Alenia Space où il est
construit, avant qu’il ne soit transféré à l'Estec.



Essais de vibrations pour l'atterrisseur d'ExoMars 2016


Pour ces essais, des bancs de test Multishaker et
Quad sont utilisés. Ils sont dimensionnés pour supporter une charge
utile de dix tonnes et reproduire des accélérations, atteignant jusqu’à
20 g pour Quad (g étant l’accélération à la surface de la Terre). Tous deux fonctionnent dans une gamme de fréquences allant de 3 Hz à 2 kHz.


Ces bancs se composent d'une table métallique (aluminium ou magnésium) associée à des actionneurs, sur laquelle on fixe l'équipement ou le satellite
à tester. Les actionneurs peuvent être électrodynamiques ou
hydrauliques, et fonctionnent un peu comme des haut-parleurs. On fait
passer un courant alternatif dans une bobine, ce qui la déplace selon un mouvement
sinusoïdal. En changeant la fréquence de ce courant, on fait donc
varier l'excitation vibratoire communiquée à l'équipement mobile.


Reproduire l’environnement vibratoire du lancement


Ces essais vibratoires sont de deux types, le
premier était qualifié de sinusoïdal. C'est le plus classique et il
consiste à appliquer une excitation sinusoïdale à la base du satellite,
dirigée successivement selon trois axes de mouvement perpendiculaires :
d’avant en arrière, latéralement et de haut en bas. De telles
accélération sont assez représentatives de ce que le satellite subira
pendant le lancement. On vérifie ainsi que la structure pourra résister aux contraintes du lancement sans dommage, et on mesure sa réponse.

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

L’atterrisseur d’ExoMars 2016 subissant des essais de
vibrations sur le banc Multishaker. On note la présence des simulateurs
de masse accolés tout autour de la structure.


Lors d’un autre type d’essai, dit aléatoire, on applique un signal dont on définit le spectre
(densité spectrale en fonction de la fréquence entre 0 et 400 Hz). Ce
test est censé couvrir les niveaux de vibrations élevés qui peuvent se
produire à la fin de la combustion des étages à poudre, ou lors de chocs pyrotechniques au moment de la séparation des étages.


Contrairement à ce que l'on pourrait espérer, ces essais de vibrations
ne reproduisent pas avec exactitude l'environnement réel rencontré par
le satellite au cours de son lancement. En effet, tout le talent de
l'ingénieur consiste à définir des essais conventionnels simulant des
conditions extrêmes, sans tomber dans l’excès, pour ne pas
surdimensionner les structures et surtout… ne rien casser.


Source : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]