Trajec:Discussions 2004
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groupe 'vol de la fusée' 2004
E-mail initial
Date: Sat, 17 Jul 2004 14:37:23 +0200
From: laurent regnault <laurent.regnault_ArObAsE_ecl2002.ec-lyon.fr>
To: julien.franc_ArObAsE_cascade-France.com, vince512_ArObAsE_free.fr,
colmon_ArObAsE_club-internet.fr, gil.denis_ArObAsE_planete-sciences.org,
guy.preaux_ArObAsE_wanadoo.fr, berbertin_ArObAsE_wanadoo.fr, alain.juge_ArObAsE_wanadoo.fr,
lcome_ArObAsE_free.fr, Etienne MAIER <etienne.maier_ArObAsE_planete-sciences.org>
Subject: groupe "vol de la fusée"
Salut tout le monde!
Je suis désolé d'être resté muet si longtemps mais cette action m'étais complètement sortie de la tête.
Si vous recevez ce mail c'est que normalement vous êtes intéressé par le vol de la fusée d'une façons ou d'une autre.
Si tel n'est pas le cas, n'hésitez pas à me contacter pour que je retire votre adresse.
Bien, pourquoi sommes nous réunis et qu'allons nous faire?
Je vois personnellement différentes directions toutes importantes :
- un approche théorique de la stabilité de la fusée (que ce soit pour expliquer ou pour apprendre!)
- le document "le vol de la fusée"
- le logiciel "Trajec", qui je le rappelle est le seul dont les résultats font foi
******** La théorie *********************
Les principes actuellement utilisés pour estimer la stabilité de la fusée sont très simple :
- estimation du Cn et Xcp (critère purement géométrique, sans incidence ni vitesse)
- estimation du Xcg => Marge Statique
Ces critères doivent rentrer dans des marges pour que la fusée soit considérée comme stable.
Ensuite le calcul de trajectoire considère la fusée parfaitement stable (incidence toujours nulle) et c'est un calcul classique de balistique avec une traînée et un méthode de Newton.
Je rappelle que ces critères sont volontairement simple pour rester à la porté des clubs. Si on envisage des choses plus compliquée (du moins pour les fusex) il faut qu'un club de quartier puisse estimer sa stab!
A priori différents problèmes se posent :
- influence de l'incidence (rafale de vent, vibration de la rampe en sortie de rampe, critère de stab actuels insuffisant) et de la vitesse (une fusée considérée comme stable mais à la limite pourrait devenir instable avec la vitesse en fin de propulsion)
- influence des canards sur les ailerons du bas (effet de masquage)
- méthode de calcul (Newton) divergente
MES PROPOSITIONS :
- garder les équations actuelles de calcul de trajectoire mais avec une _méthode non divergente_ (Runge-Khuta, je ne sais plus l'orthographe!).
En fait je ne suis pas pour inclure l'incidence dans le calcul car c'est un phénomène de perturbation aléatoire (vibration de la rampe, coup de vent, ...)
- pour l'estimation de la stabilité utiliser des _méthode identique à l'électronique_. On perturbe la fusée avec une incidence et on regarde en combien de temps elle revient à l'équilibre. Dans ce cas il faut améliorer nos base théorique de calcul (équations de Barrowman, influence de l'incidence et de la vitesse sur le Cn et Xcp, portance corps de la fusée pour des incidences importantes, ...). Le problème principal à mon avis reste la mesure des moments d'inertie. Je pense qu'à nous tous nous avons les connaissances. Il faut maintenant en faire une synthèse et adapter la précision des calculs.
****** Le vol de la fusée ****************
Le document est très bien pour une initiation. Il lui manque seulement une partie "et si on allait plus loin?". Expliquant les calculs de Cn et Xcp en fonction de l'incidence et de tout le reste.
Il faut garder à l'esprit que ce document s'adresse à tout le monde, du petit club de micro fusée aux gros clubs techniques. Il en faut donc pour tout les goûts.
****** Trajec ********
Avant de modifier Trajec je propose déjà que l'on mette par écrit les méthode d'estimation de stab et les algo de trajectographie. Ensuite on verra ce que l'on peut en faire.
Une interface où l'on voit la fusée se dessiner en fonction des cotes rentrées me semble le minimum. Je vous invite à voir le logiciel Carina fait par Fred Bouchard qui est très complet.
Voila donc un peu la situation, n'hésitez pas à réagir à ce que j'ai dit. Nous sommes là pour cela! Une fois que l'on aura décidé ce que nous voulons faire on pourra s'amuser. :)
Laurent, A+
E-mail final
Sujet: Petit Bilan
De: "REGNAULT Laurent (ENCELADE)" <laurent.regnault_ArObAsE_airbus.com>
Date: Tue, 07 Sep 2004 16:24:44 +0200
Pour: 'Bernard BERTIN' <berbertin_ArObAsE_wanadoo.fr>, Alain JUGE <alain.juge_ArObAsE_wanadoo.fr>
Copie: Arnaud Colmon <colmon_ArObAsE_club-internet.fr>, DENIS Gil <gil.denis_ArObAsE_sysde.eads.net>, Etienne MAIER <etienne.maier_ArObAsE_planete-sciences.org>, gil.denis_ArObAsE_planete-sciences.org, "guy.preaux" <guy.preaux_ArObAsE_wanadoo.fr>, julien.franc_ArObAsE_cascade-France.com, lcome_ArObAsE_free.fr, laurent.regnault_ArObAsE_centrale-lyon.net, andria_janick_ArObAsE_yahoo.fr
Je l'avais promis, voici le (petit...) bilan.
Donc, afin de rester un minimum efficace essayons de n'écrire des messages qu'en rapport avec ces actions ou sur le bilan. Si un sujet vous intéresse plus particulièrement dite le que l'on sache qui aller voir. ;)
Bien sur si un sujet n'intéresse personne il ne sera pas traiter, nous restons des bénévoles après tout.
Laurent, A+
DISCUTION SUR LA STAB DES FUSEES
Il y a 4 parties :
* L'algo de calcul
* Le document "Vol de la fusée"
* Le logiciel Trajec (ou autre logiciel)
* Les actions à faire
Il s'agit uniquement d'un petit groupe de discution alors restons modeste dans nos objectifs. Si tout ce passe bien alors nous pourrons en rajouter!:)
Les objectifs :
* Que chacun dans le groupe connaisse un peu mieux les calculs de stabilité
* Définir une méthode de calcul de stabilité (dans un document)
* Définir une méthode de calcul de trajectoire (dans un document)
* Mettre à jour le vol de la fusée en conséquence (si possible)
* Mettre à jour Trajec en conséquence ou créer un autre logiciel (si possible) à but pédagogique et pour vocation d'outil de référence
******************************* ALGO DE CALCUL *******************************************
1) Bilan actuel
Le calcul se fait en 2 étapes :
- un calcul de stabilité avec la forme de la fusée (centre de gravité et marge statique) qui permet d'estimer la stabilité de la fusée
- un calcul de trajectoire en supposant la fusée parfaitement stable (la fusée est comme un boulet de cannon), donc sans incidence, et avec une méthode de calcul pas à pas de type newtown (méthode divergente et pas constant)
PB :
==> estimation très difficile de la stabilité car l'influence des critères peut evoluer durant le vol (surtout avec l'evolution de la vitesse)
==> non prise en compte des effets de masquage avec des canards ou des retreints
==> influence de l'incidence sur les valeurs de la trajectoire pas bien connue
==> problème avec le calcul de trajectoire pour les pic de pousser (calcul avec un petit pas pour les valeurs en sortie de ramp et calcul avec un autre pas pour les valeurs a l'apogée!) à cause du pas constant et de la méthode divergente
2) Propositions
** Un calcul de stabilité prennant en compte le comportement dynamique de la fusée (temps de réponse à une perturbation, valeur de dépassement, ... bref des terme bien connus des electroniciens).
PB 1 : il faut estimier/mesurer le moment d'inertie et le centre d'inertie (chaque club doit pouvoir le faire soit même).
PB 2 : le calcul risque d'être un peu moins transparent et moins pédagogique. A voir selon la mise en forme des calculs.
AVANTAGE : on s'affranchi de fourchette de valeur sur les paramètre aéro. Ho joie!!
** un calcul de trajecto avec un pas variable, une méthode sans dérive de erreur et, si c'est utile, la prise en compte du comportement dynamique.
PB : pas vraiment de pb
AVANTAGE : un gain en précision notable pour l'évolution du pas. A gain à quantifier pour la prise en compte du comportement dynamique ( ca peut etre interessant pour expliquer le comportement d'une fusée instable ou surstable!)
** prendre en compte les effets de masquage des ailerons (dans la stabilité ET la trajectoire).
PB : ben comment on considère l'effet de masquage??
AVANTAGE : les clubs pourront se donner a fond dans les formes à la c**
** Calcul avec des ailerons non trapézoidaux.
PB : perso je ne sais pas faire mais une formule a base d'intégrale doit exister non?
AVANTAGE : Les clubs pourront rigoler avec des formes plus complexes
** Modélisation de courbe de poussée.
PB : comment faire? La méthode actuelle ne semble pas si débile mais il faut peut être mettre plus de points de mesure
AVANTAGE : gain potentiel important en precision des calculs
** Confronter les prévision avec les trajecto réelles
PB : trouver les données réelles
AVANTAGE : un bon test pour l'algo!
******************************* VOL DE LA FUSEE *******************************************
1) Bilan actuel
Un, document très bien pour de l'initiation mais un peu faible pour quelqu'un de curieux.
2) Proposition
Faire une annexe / un nouveau document (en fonction de la taille) décrivant de manière pédagogique les calculs fait dans la parti "Algo"
******************************* TRAJEC *******************************************
1) bilan actuel
logiciel se faisant vieux et necessitant un mode DOS sur les machines.
2) Propositions
** Un langague de programation multi plateforme
PB : faut voir pour le moteur de calcul (peut etre le rendre disponible à travars une page internet?)
AVANTAGE : on touche vraiment TOUS les clubs
** Realiser le moteur de calcul sous Matlab, simulink ou autre.
PB : multiplate forme?
AVANTAGE : super facile et bibliothèque de fonction déjà existante (résulotion d'équation, ...)
** un logiciel ouvert type Excel
PB : si on peut le modifier ce n'est plus un logiciel de référence
AVANTAGE : aspect pédagogique
** utiliser un logiciel "tout fait".
PB : c'est une boite noire et on ne peut rien modifier. Le problème des fourchettes sur les criètes est toujours le même (voir pire car il faudra les requalibrer sur l'expérience des premières années)
AVATAGE : heu... on est fleimard. :-)
******************************* ACTION *******************************************
Soyons modeste et attelons nous déjà à la partie Algo seule.
** Prend t'on la méthode de calcule de réponse d'un système comme en electronique pour le calcul de stab. Avant tout il faut savoir si :
==> peut on mesurer FACILEMENT tout ce qu'il faut?
==> croit on en l'avenir de ce calcul?
** Estimer la difference de performance entre un calcul de trajecto avec prise en compte de l'incidence et sans
** Variation du Cx et Cp (effet de masquage, influence de la vitesse, influence de l'incidence)
** Calcul de Cx et Cp en fonction de la forme des ailerons
** Méthode de résolution pas à pas variable (automatique ou variation faite "à la main") et sans dérive d'erreur
** Travailler sur le modélisation des courbes de poussée
** Récuperer des données réelles à comparer avec les futures prévision (se faire un "banc de test")
Avis Laurent Regnault - 2006
Date: Wed, 25 Jan 2006 10:05:51 +0100
From: "REGNAULT, Laurent (ENCELADE)" <laurent.regnault_ArObAsE_airbus.com>
Subject: RE: trajec
To: Léo COME <lcome_ArObAsE_free.fr>
je reste persuadé que le meilleur moyen pour faire évoluer les programmes est de changer la phylosophie. Il faudrait garder 2 modules :
* un module de trajecto qui prendrait en compte de meilleures méthodes mathématique de calcul (Newtown à pas constant c'est la misère quand même) et éventuellement un meilleur modèle descriptif de fusée (prise en compte de l'oscillation avec les moment d'inertie? Formule aéro plus detaillée?)
* un module de stabilité s'inspirant des diagrammes de réponse en electronique. Avec la description de la fusée et une valeur d'intertie on sait poser l'équa diff qui régit la variation d'incidence de la fusée. En appliquant les méthodes d'electronique on sait dire si le système est stable par rapport à une perturbation, son temps de réponse caractéristique, ... Cela peut remplacer le Cn, Ms et Cn*Ms puisque la grande question de la stabilité est : "quand une perturbation modifie l'incidence que devient elle?". Si elle diverge la fusée est instable, si elle s'aligne sur la perturbation très vite la fusé est surstable. Du coup la stabilité de la fusée se réduit à une fourchette pour le temps de réponse à une perturbation.
Laurent, A+
Proposition de Laurent Regnault - 2006
Il serait interessant de garder 2 modules :
- le premier pour estimer la stabiliter de la fusée. Il faudrait rajouter l'analyse dynamique de la fusée, c'est à dire son inertie. Le mieux serait d'utiliser les méthode de l'electronique pour tracer un graphe de réponse à une perturbation. Il faut revenir suffisamment vite pour éviter l'instabilité mais pas trop pour ne pas être surstable. Le critère de stabilité serait donc un temps de retour à la consigne. Cette analyse utilise donc les aspects géométrique comme Trajec actuellement mais rajoute l'aspect rotation. Le problème est ensuite de savoir comment mesurer (ou estimer) le moment d'inertie d'un projet. On peut supposer la fusée composée de 2 cylindre homogène et utiliser son centre de gravité par exemple.
- le deuxième pour calculer la trajectoire. Je ne pense pas que l'utilisation de calculs dynamiques soient interessant pour cette partie car on ne connait pas les perturbations (coup de vent, vibration en sortie de rampe principalement). On peut donc simplement croiser les doigts pour que la fusée soit stable, ie est une bonne réponse aux perturbations. Par contre on peut avoir une méthode de calcul, celle actuelle est Newtown et les erreures à chaque pas s'accumule. Des méthodes de calcul pas à pas type Runge Khutta (ok j'ai aucune idée de l'hortographe) on une erreur bornée, c'est bien plus interessant!
- Pour le 2 type de calculs, Stab et Trajecto, on peut imaginer utiliser simulink ou un logiciel du genre, on lui donne les formules et il crée l'algo en exe. Il peut même implémenter lui même les méthode de résolution pas à pas je crois!
Je pense que tout nouveaux calculs, ie autres que ceux dans le document "vol de la fusée" devraient être mis par écrit et accompagner les sources. Après tout nous sommes une association a but pédagogique.
