• L’envie de tester rapidement et pour pas cher de nombreuses idées dans diverses domaines pour de futures projets.

• Le désir de présenter un projet à la campagne régionale 98 en Ile-de-France.

• L’évaluation d’une mesure de rotation par mesure de la différence de luminosité entre les 2 faces de la fusée. Si l’expérience est concluante, elle pourra servir d’expérience complémentaire dans de futures projets, ou comme base à l’asservissement en rotation d’une fusée (par exemple en recherchant continuellement à avoir la même luminosité sur les 2 faces de la fusée).

• Un test de mesure d’altitude par mesure de pression avec comme sonde une demi sonde de Prandtl (car il y a que la pression statique qui nous intéresse ici). On aimerait pouvoir évaluer la faisabilité d’une détection de culmination par une telle mesure ou la détection d’un certain seuil d’altitude pour pouvoir par exemple déclencher des systèmes embarqués.

• Le test de notre mini enregistreur numérique de donnée (version 1.0 actuellement) universelle, performant et peu coûteux.

• Le test de notre premier système de séparation à goupille rentrante à gevelot. Il est de plus simple et on l’espère fiable.

• Enfin le test d’un système de récupération à 2 parachutes permettant de limiter la dérive de la fusée pendant sa descente. L’idée est simple, il suffit d’ouvrir un petit parachute vers la culmination, la fusée va alors descendre assez rapidement (20m/s) puis une fois que l’on est près du sol on ouvre le parachute principal pour que la fusée ne s’abîme pas en touchant le sol. Elle finit normalement sa course à environ 7m/s. Le but de l’expérience est donc de déterminer si cette idée marche et surtout si les 2 parachutes ne s’emmêlent pas entre eux (car c’est là le point délicat du système).

Et voilà, c’est tout mais c’est déjà beaucoup pour une si petite fusée (70 cm, 1,25 Kg).

Pendant les contrôles, un petit problème de fiabilité des systèmes de récupération est apparu. Les solutions n’ont pas été compliquées.

Pour le système de séparation à gevelot, il a suffit avec de l’huile d’assurer une bonne étanchéité. Pour le système de porte latérale aussi avec un gévelot, il a suffit de serrer un peu moins fort la vis de la trappe pour ne pas écraser le pauvre petit gévelot.

Enfin ces quelques modifications faites tout a marché au poil, néanmoins, par sécurité, il a été décidé de raccourcir la temporisation du second parachute (c’est le parachute principal qui ne doit s’ouvrir qu’au moment où la fusée arrive, sous ralentisseur, prés du sol). En effet, la seconde temporisation était si longue que si le premier parachute (c’est le ralentisseur qui doit s’ouvrir vers la culmination) ne s’ouvrait pas la fusée serait déjà en mille morceaux au moment de l’ouverture du second parachute. Nous avons donc fixée l’ouverture du second parachute 2 secondes après l’ouverture du premier au cas où...

La fusée a donc été lancée samedi vers 4h.

Le vol à été nominal.

Rien de vraiment particulier à dire, à part que tout, y compris les 2 systèmes de récupérations, a bien marché. On pourra juste remarquer que si les fils des 2 parachutes se sont enroulés entre eux , les parachutes, eux, ne se sont pas du tout emmêles (car nous n’avions bien évidement pas mis les mêmes longueurs de fils aux deux parachutes) et était parfaitement déployés pendant toute la durée de la descente.

Les résultats des expériences :

Expérience n°1 : Mesure d’altitude par mesure de pression

Le but de cette expérience était donc de valider la faisabilité d’une mesure d’altitude par une mesure de pression avec une demi sonde de Prandtl.

De plus nous voulions voir si on pouvait arriver à détecter la culmination ainsi qu’un seuil d’altitude par ce moyen. Pour résumer et pour être beaucoup plus claire, on voulait voir si on pouvait obtenir une jolie courbe d’altitude par ce moyen.

Les résultats de l’expérience n°1 :

Kesako ?

Si, si je vous assure, il n’y a pas d’erreur, c’est bien cela qui a été enregistré, une sorte de signal haché. L’explication est aussi simple qu’elle fut difficile à déterminer, mais la solution nous est finalement apparue par hasard lors de nouveaux tests d’enregistrement après le vol. L’enregistreur de données avait comme indication d’enregistrement, une led qui clignotait. De plus avant le vol nous n’avions pas considéré nécessaire de changer la pile des expériences. Il y avait donc une pile que nous pensions encore fraîche, mais qui ne l’était plus tellement en faite et un clignotement de led faisant varier dans de bonne proportion la tension d’alimentation.

Or le capteur de pression délivrant un signal de très faible amplitude, il donc faut l’amplifier énormément (quelque chose comme 2000 fois !!) pour avoir un signal vraiment exploitable. La tension d’alimentation définissant l’alimentation du capteur (et donc l’amplitude de sortie), alors que la référence étant très fortement découplée pouvant être considérée comme fixe, toutes variations de l’alimentation, même faible, se retrouvent forcement dans des proportions démesurées dans le signal de sortie.

Il avait pourtant un régulateur (de plus à faible perte), mais comme la tension de la pile était alors trop faible pour être régulé correctement, les variations d’alimentation n’ont pas été gommées par le régulateur. Il y avait aussi un filtre qui ne semble pas avoir réagit lors des creux ce qui conduit à penser qu’il s’agit surtout d’un problème de saturation.

Cette explication convient parfaitement est explique aussi pourquoi les creux sont si réguliers et correspondent bien à la période de clignotement (64 échantillons pour 2 capteurs) de la led. Donc, la cause d’erreur enfin comprise, nous avons tout de même essayer de voire si nous ne pouvions pas tirer quelque chose de cet enregistrement.

Aussitôt dit, aussitôt fait (à peu prés).

L’astuce a consisté à enlever les parties pas belles (les creux), puis j’ai fait la moyenne des valeurs pour chaque bosses (aidé de mon fidèle destrier le Qbasic).

Cela correspond à la courbe bleue. C’est déjà vachement mieux, cela ressemble presque à une courbe d’altitude, on devine le pic du décollage, la monté et la descente sous parachute.

En rose j’ai mis ce qu’Excel appelle la «courbe de tendance» et là franchement on reconnaît bien une superbe courbe d’altitude (à quelques détails prés). Mais il faut tout de même reconnaître que cela ne voyait pas vraiment sur la courbe initiale.

En conclusion pour l’expérience n°1

Malgré la petite erreur de pile, on pourra dire que cela n’a pas si mal marché que cela.

Mais je pense que cela vaudrait vraiment le coup de refaire un vol avec une pile neuve pour pouvoir véritablement tirer des conclusions sur l’expérience et donc de déterminer si on peut se baser sur la pression pour détecter fiablement la culmination et un seuil d’altitude.

Remarque : Si je pense que cela vaudrait le coup de relancer la fusée, c’est que je pense que la réponse est plutôt positive au vu des résultats encourageants obtenus ici. De plus, l’echelle en Y ne correspond pas à l’altitude (le capteur n’avait pas été étalonné), juste à la valeur de sortie du convertisseur.

Expérience n°2 : Mesure de rotation par mesure de différence de luminosité

Le but de cette expérience était de valider la faisabilité d’une mesure de rotation par mesure de différence de luminosité. Le capteur était donc constitué de 2 photo-résistances situées de chaque coté de la fusée et on enregistrait la différence entre les deux.

Il faut tout de même savoir se méfier de l’information fournie par le capteur, car elle n’est effectivement fiable que quand la fusée a une inclinaison a peu prés connue.

Donc cela marche bien pendant la monté, à la rigueur pendant la descente si elle fait un vol balistique (possibilité à exclure immédiatement), mais pas vraiment pendant la phase de descente sous parachute ou la fusée se balance pas mal ce qui fausse les mesures. Néanmoins les irrégularités de la courbe peuvent aussi donner des renseignements sur les phases de vol par exemple.

Les résultats de l’expérience n°2 :

Waouh ! Ca c’est de la courbe. Que dire de plus tant la courbe parle d’elle même. On voit une belle sinusoïde, très rapide au début puis qui ralentie pendant que la vitesse décroît. On peut remarquer 2 irrégularités, une juste après 8 secondes, ce qui correspond à l’ouverture du 1er parachute (le ralentisseur), une deuxième vers 11,5 secondes, ce qui correspond à l’ouverture du 2nd parachute (le parachute principal).

On peut aussi remarquer que la courbe change franchement d’aspect après 15 secondes, ce qui doit correspondre au moment ou les fils des parachutes ont commencé à s’enrouler entre eux.

Pour avoir la fréquence de rotation pendant la phase de montée, j’ai zoomé sur le début de la courbe puis j’ai mesuré les demi-périodes. J’en ai déduit la fréquence de rotation et l’ai mis sur un joli graphisme.

Comme la courbe faisait un peu seul, j’ai rajouté la courbe de la vitesse théorique de la fusée obtenue avec un programme de mon cru (en Qbasic) avec les équation de trajec (que l’on trouve évidement dans le magnifique et très intéressant dossier sur le vol de la fusée disponible normalement à l’ANSTJ).

J’insiste sur le fait que c’est une courbe théorique et donc elle n’est pas forcement identique à la courbe réelle, mais elle donne tout de même une idée de cette courbe réelle. On voit immédiatement qu’elles ont la même allure, ce qui n’est guère étonnant vue que la rotation de la fusée est causée par un mauvais alignement des ailerons avec la vitesse de la fusée (en effet si la fusée ne bouge pas, même avec des ailerons indignes, elle n’a pas de raison valable de tourner).

En conclusion pour l’expérience n°2 :

Il n’y a plus grand chose à rajouter si se n’est que cette expérience a parfaitement fonctionnée bien au-delà de nos espérances les plus folles. Donc je pense que ce capteur à très faible coût est parfait pour comme expérience complémentaire là ou on a besoin d’avoir une idée (assez juste quand même) de la rotation, et que l’on a pas les compétences, les sous ou la place de mettre un gyroscope (et que l’on ne compte pas lancer la fusée de nuit :-) ).

Cette réussite nous permet donc d’envisager, pour le futur, la possibilité de réaliser un asservissement en rotation de la fusée avec un tel capteur avec comme consigne de rechercher en permanence la même luminosité sur les 2 faces de la fusée.

Remarque : Les ailerons n’étaient pas très droits.

Sur on reprend les objectifs initiaux:

• Mesure de rotation : Giga top mega cool super fun délire ...
• Mesure d’altitude : Résultats encourageants, à ressayer avec une pile neuve :-)
• Système d’enregistrement : Il est marche au poil et dépasse lui aussi (de vraiment beaucoup cette fois) nos espérances car il remplit parfaitement son contrat et bien plus encore. Un petit bug quand même, mais pour le voir et le comprendre il faudrait tout expliquer et ça risque d’être long et compliqué. Cela dit soyons indulgents car il n’est pas tout à fait fini et une version 2 encore plus universelle et performante est en cours de développement (pour l’année prochaine peut-être).
• Système de séparation à gevelot : Même commentaire que pour la mesure de rotation à part le faite qu’il faut absolument prevoir une bonne étanchéité pour un fonctionnement fiable.
• Système de bi-parachutes : C’est pas mal à part une amélioration qui me semble nécessaire : Il faudrait prévoir un système qui détecte si le 1er parachute s’est bien ouvert, si tel est le cas on continue comme prévu, si non on ouvre sans attendre le 2nd parachute.

Comme il faut bien un mot de la fin je dirait: Spchit est une réussite mais ne fait pas encore le sans faute (à cause de la pile) mais elle y est passée tout près.

Remerciements:

• A Aloise et aux bénévoles pour la campagne régionale sympa et réussie mais un peut trop hivernale a mon goût.
• A tout le monde que j’ai pu oublier

SILVESTRE Benjamin

unique membre du projet Spchit

(et accessoirement président du club STS).

Revenir à la page des projets des clubs