Essais des structures spatiales

Qu'est-ce que l'essai de structure dans le secteur spatial?

L'essai de structure dans le domaine spatial est un élément essentiel de nos services d'essais spatiaux, garantissant que les composants et les systèmes complets utilisés dans les lanceurs et les engins spatiaux répondent aux normes les plus élevées de résistance, de durabilité et de fiabilité.

Nous simulons des conditions réelles telles que des températures extrêmes, des environnements sous vide et des charges mécaniques lourdes, et vérifions que ces structures peuvent résister aux contraintes rencontrées lors du décollage, du vol, des opérations orbitales et de la rentrée atmosphérique.

L'essai de structure dans le domaine spatial aide les fabricants, les organismes spatiaux et les intégrateurs à assurer le succès de la mission, à protéger les charges utiles de valeur et à maintenir la sécurité de l'équipage.

Quels services d'essais de structures dans le domaine spatial proposons-nous ?

Chez Applus+ Laboratories, nous sommes spécialisés dans les essais d'une large gamme de structures utilisée dans les lanceurs et autres engins spatiaux. Nos services intégrés couvrent l’ensemble du processus, depuis le développement de bancs d’essai sur mesure et de systèmes de chargement, jusqu’à la mise en œuvre de technologies de mesure et de contrôle, ainsi que l’exécution de programmes d’essais complexes.

Nous suivons rigoureusement les normes de l'industrie, les directives et les exigences spécifiques des clients pour évaluer l'intégrité structurelle et les performances dans des conditions réalistes.

Essai sur les grandes structures spatiales

Pour garantir la préparation au vol des grandes structures spatiales, leur résistance et leur rigidité doivent être vérifiées à l’aide d’essais reproduisant des scénarios de charge réalistes.

• Sites d'essai sur mesure : Notre équipe conçoit des sites d'essai personnalisés qui simulent des conditions aux limites équivalentes en rigidité tout en empêchant la concentration de charge indésirable. Cela comprend une approche multidisciplinaire incluant l'analyse structurelle, à la fois numérique et analytique, ainsi que des capacités de conception et de fabrication. Le résultat est un banc d'essai optimisé, qui répond aux exigences pour réaliser un essai réussi.
• Structures factices : Des structures factices sont nécessaires pour reproduire des conditions aux limites réalistes lors des essais. Nous nous appuyons sur une solide expérience pour concevoir des structures factices capables de répondre à des exigences toujours plus strictes en termes de dimensions, de précision, de résistance et de rigidité.
• Application fiable de la charge : L'application précise des charges nécessaires, non seulement en termes de valeur mesurée, mais aussi dans leur distribution, est essentielle pour garantir la fiabilité des résultats d'essai. Nous disposons de l'expertise nécessaire pour concevoir et mettre en œuvre des systèmes de chargement adaptés à des conditions complexes, telles que la superposition de forces en un point unique, l'application de forces et de moments sur des structures plus grandes, ou encore la pressurisation des réservoirs.
• Instrumentation de pointe : Nous appliquons une instrumentation de pointe à l'échantillon et au banc d'essai pour garantir une acquisition fiable de données. Les techniques de détection appliquées comprennent les jauges de contrainte, les capteurs de déplacement, la vidéo haute vitesse et la corrélation d'images numériques 3D. Cette dernière peut également être appliquée à des essais à haute vitesse, tels que l'effondrement d'une structure.
• Essais à distance : Les essais destructifs sont contrôlés en toute sécurité à l'aide de la visualisation des données en direct et de systèmes de surveillance avancés.
• Technologie avancée : Nos systèmes de mesure et de contrôle de pointe garantissent une application précise de la charge, fournissant des données précieuses pour la certification et/ou l'amélioration.

Essais de structures sur les inter-étages dans le domaine spatial

Pour garantir l'intégrité structurelle des structures inter-étages, nous concevons et mettons en œuvre des systèmes de chargement complets capables de simuler des conditions réelles.

• Forces axiales et moments de flexion : Nos systèmes sont conçus pour supporter de très grandes forces axiales combinées à des moments de flexion complexes pour reproduire des scénarios réalistes.
• Analyse avancée : Nos ingénieurs effectuent des analyses linéaires et non linéaires pour protéger les éléments structurels contre une défaillance prématurée.
• Instrumentation de pointe : Des projets comme l'Inter-étage 1/2 du lanceur Vega-C comprennent plus de 450 jauges de contrainte, 200 capteurs de déplacement, des caméras haute vitesse et des systèmes de mesure optique 3D.

Essais de structures sur les bâtis-moteurs dans le domaine spatial

Les bâtis-moteurs jouent un rôle essentiel dans l'ancrage des moteurs de fusée et la propulsion des lanceurs en orbite. Pour garantir leur fiabilité, nous soumettons ces composants à des essais rigoureux.

• Bancs d'essai personnalisés : Nous concevons et construisons des bancs spécialisés pour appliquer des charges jusqu'à ce que les composants atteignent leur point de rupture ultime.
• Technologie avancée : Nos systèmes de mesure et de contrôle de pointe garantissent une application précise de la charge, fournissant des données précieuses pour l'amélioration.
• Projets notables : Pour le lanceur Ariane 6, nous avons testé le bâti-moteur Vinci dans des scénarios de charge très complexes, validant son intégrité structurelle et ses performances.

Essais sur les structures spatiales inter-réservoirs (ITS)

Les structures inter-réservoirs sont essentielles à la stabilité et aux performances des lanceurs. Nos essais garantissent que ces structures répondent à des normes de performance rigoureuses.

• Statique : Nous introduisons des forces, une pression interne et une température pour simuler des conditions réelles.
• Systèmes adaptables : Nos systèmes d'essais évolutifs sont adaptés à vos besoins spécifiques.
• Expertise éprouvée : Avec une vaste expérience dans les essais ITS, tels que les structures inter-réservoirs supérieure et inférieure d'Ariane 6, nous garantissons une application précise de la charge, une capture de données exacte et des évaluations robustes de l'intégrité structurelle.

Essais de structure sur les réservoirs dans le domaine spatial

Les réservoirs sont des composants critiques pour le stockage des propergols, nécessitant des essais rigoureux pour s'assurer qu'ils résistent à des pressions internes importantes.

• Sites d'essai complets : Nous construisons des installations complètes avec des systèmes de ravitaillement et de pressurisation pour pousser les réservoirs jusqu'à leurs points de rupture.
• Instrumentation de précision : Des jauges de contrainte et d'autres dispositifs de mesure sont soigneusement installés pour éviter d'endommager les parois délicates des réservoirs.
• Essais à distance : Les essais destructifs sont contrôlés en toute sécurité à l'aide de la visualisation des données en direct et de systèmes de surveillance avancés.
• Résultats validés : Cette approche a joué un rôle déterminant dans l'essai des réservoirs du lanceur Ariane 6, fournissant des données essentielles pour l'optimisation de la conception.

Exemples d'essais notables

Les exemples suivants décrivent des campagnes d'essais qui se sont appuyées sur les méthodes et outils ci-dessus pour être menées à bien :

• Inter-étage 1/2 de Vega-C : Comprend plus de 450 jauges de contrainte, 200 capteurs de déplacement, des caméras haute vitesse et des systèmes de mesure optique 3D.
• Bâti-moteur Vinci d'Ariane 6 : Nous avons testé le bâti-moteur Vinci dans des scénarios de charge très complexes, validant son intégrité structurelle et ses performances.
• Structure inter-réservoirs inférieure d'Ariane 6 : Un ensemble de 28 actionneurs hydrauliques, avec un accent particulier sur l'application de charges de propulseur allant jusqu'à 5 MN.
• Structure inter-réservoirs supérieure d'Ariane 6 : Un ensemble de 20 actionneurs hydrauliques, avec une structure factice spécifique simulant une structure de réservoir attachée et répartissant la charge de 8 actionneurs sur la structure.
• Essai de pression du réservoir LH2 d'Ariane 6 : Essai jusqu'à la rupture d'un réservoir LH2.
• Essai de flambement de la structure du réservoir d'Ariane 6 : Essai de flambement d'une structure de réservoir à paroi mince avec un accent particulier sur une distribution de charge prévisible et uniforme.

Quels sont les avantages de l'essai sur des structures spatiales ?

L'essai de structures spatiales offre de nombreux avantages aux fabricants, aux agences spatiales et aux intégrateurs. Il garantit que les systèmes spatiaux répondent aux normes de performance et de sécurité nécessaires pour des missions réussies.

• Garantir la sécurité et la fiabilité : Des essais rigoureux valident que les structures peuvent résister à des charges et des conditions extrêmes, protégeant ainsi les missions, les charges utiles et l'équipage.
• Vérifier les principes de conception : Les données expérimentales issues des essais comparent l'utilisation des matériaux, les méthodes de construction et les modèles de calcul pour affiner les conceptions et améliorer les performances.
• Réduire les risques et les coûts : L'identification précoce des points de défaillance potentiels au cours du développement permet d'apporter les modifications de conception nécessaires, réduisant ainsi le risque de défaillances coûteuses en orbite.
• Optimiser les performances et l'efficacité : Comprendre comment les structures se comportent sous diverses conditions de charge aide les ingénieurs à affiner leurs conceptions pour des composants plus légers, plus efficaces et plus fiables.
• Soutenir la certification et la conformité : Les essais démontrent la conformité aux normes de l'industrie, aux spécifications des clients et aux exigences réglementaires, simplifiant ainsi le chemin vers la qualification et l'approbation.

Pourquoi choisir Applus+ Laboratories pour l'essai sur des structures spatiales ?

Applus+ Laboratories est reconnu en tant que partenaire de confiance dans les principaux programmes de lanceurs européens. Nos équipes d’experts ont piloté, développé et mis en oeuvre avec succès des essais jusqu'à la rupture sur de grandes structures spatiales, des inter-étages, des inter-réservoirs, des bâtis-moteurs et des structures de réservoirs pour des véhicules tels que Vega-C et Ariane 6. Notre expertise comprend :

• Des solutions complètes : Nous gérons l'ensemble du processus d'essai, du développement du concept et de l'analyse par éléments finis (FEA) à la conception et à la construction des bancs d'essai, en passant par l'instrumentation et l'exécution.
• Une technologie de pointe : Des systèmes de mesure et de contrôle de pointe, ainsi que des diagnostics optiques avancés, garantissent des données d'essai précises, fiables et détaillées.
• Une vaste expérience : Des années d'expérience pratique et d'implication dans des programmes spatiaux de premier plan nous permettent de fournir des processus et des résultats de haute qualité.
• Des programmes d'essais sur mesure : Nous nous adaptons à vos besoins spécifiques, en créant des conditions de charge, des bancs d'essai et des méthodologies d'essai personnalisés pour des évaluations précises et réalistes.
• Un accompagnement clé-en-main : Du développement initial des structures et composants spatiaux à l'approbation finale de la production en série, notre équipe travaille en parfaite collaboration avec vous pour garantir que vos produits répondent à tous les objectifs de résistance, de sécurité et de performance.

En choisissant Applus+ Laboratories, vous vous associez à un partenaire engagé, parfaitement conscient des complexités des essais de structures spatiales, et qui fournit des informations fiables et basées sur les données pour garantir le succès de votre mission.