Développement de systèmes AWD/ASD cryogéniques

La prestation vise à étudier et développer un ou plusieurs dispositifs innovants pour retenir les ergols cryogéniques au fond des réservoirs (AWD) et limiter leur ballottement en vol (ASD). Elle s’applique à des réservoirs de lanceurs futurs d’au moins 3 m de diamètre utilisant du LOX, du LH2 ou du LCH4. Les technologies proposées doivent partir d’un niveau de maturité strictement inférieur à TRL 5 ; les travaux visent une progression jusqu’à TRL 5.

Les données d’entrée nécessaires aux études de dimensionnement — géométriques, fluidiques, mécaniques et environnementales, notamment — sont à identifier et formaliser, puis à soumettre à la validation du CNES avant le démarrage des travaux.

Trois volets techniques

• Étude bibliographique : recenser et comparer les caractéristiques techniques des AWD et ASD disponibles sur le marché, rechercher si un système unique peut assurer les deux fonctions et, à défaut, identifier des dispositifs distincts. Un benchmark comparatif de toutes les solutions identifiées et une revue de clôture avec compte rendu sont attendus.
• Conception préliminaire et faisabilité : étudier soit un système hybride unique, soit deux systèmes distincts, en s’appuyant sur le benchmark. Proposer des solutions visant à réduire l’indice constructif des étages et à améliorer leurs performances ; établir, pour validation par le CNES, un cahier des charges précisant la géométrie des réservoirs et le couple d’ergols retenu. Fournir une boucle de conception préliminaire avec CAO tenant compte des contraintes industrielles, une boucle de calculs mécaniques limitée à la faisabilité et à la tenue mécanique, et une boucle de calcul des efforts sur l’AWD et l’ASD par simulation CFD. Remettre un plan de développement comprenant un dossier de définition (DF), un dossier de justification (DJ) et un plan de mise en œuvre. Une revue formelle Go/No-Go avec le CNES évalue la faisabilité avant tout engagement sur la conception détaillée et la fabrication d’un spécimen.
• Conception et essais : concevoir un spécimen d’essais à échelle réelle ou réduite et son intégration dans un réservoir cylindrique. Fournir un plan d’essais décrivant le programme, la séquence, l’instrumentation et les critères de succès, ainsi que des devis consolidés et plannings détaillés pour la fabrication du spécimen et des outillages, puis pour la campagne d’essais. Fabriquer, assembler et recetter le spécimen selon son dossier de conception, réaliser les essais selon le plan approuvé et produire un rapport analysant les mesures, les performances hydrodynamiques AWD/ASD et la corrélation entre calculs et essais. Une revue finale clôt les travaux ; elle peut présenter des perspectives sous forme de plan de développement préliminaire.

Pilotage et contraintes techniques

Le projet suit un processus de gestion et les spécifications de management du CNES applicables aux projets d’innovation dans le transport spatial. Une réunion de démarrage, des réunions d’avancement au moins trimestrielles et des réunions techniques selon les besoins sont prévues ; le titulaire rédige et diffuse les comptes rendus associés. Les solutions technologiques ne doivent pas mettre en œuvre de matériel ITAR. Pour les éventuelles briques matérielles ou objets de démonstration, le recours à des fournisseurs français, voire européens, est souhaité.