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Opération 31 : Contrôle thermodynamique d’ergol cryogénique en réservoir

Auteur : Jean-Paul Thibault

Les futures missions d’exploration spatiale nécessiteront la capacité de stocker en réservoir des liquides cryogéniques (hydrogène et oxygène) pour une longue durée. Les entrées thermiques résiduelles dues au soleil ou à la conduction dans la structure du lanceur induisent une vaporisation du fluide et une auto-pressurisation du réservoir. Pour une mission longue, la gestion ou le contrôle de l’auto-pressurisation est nécessaire. Une des solutions envisageables pour maintenir la pression de réservoir en dessous de sa pression de rupture, consiste à prélever un peu de l’ergol liquide, à le refroidir et à l’injecter dans le « ciel » vapeur et le bain liquide au sein du réservoir. Ce mode de contrôle s’appelle « Thermodynamic Vent Systems » (TVS).

Injection d’un jet plein et le champ de température associé

Grâce à un procédé original d’isolation thermique active, des expériences réalisées avec un fluide de simulation (qui se vaporise à 50 ° C à la pression atmosphérique) permettent de mesurer la distribution verticale de la température au sein du fluide (vapeur et liquide). La figure montre l’injection d’un jet plein et le champ de température associé. Ces mesures sont comparées à nos modèles de simulation et permettent leur validation.

Dans le cadre de ce travail de recherche une allocation de recherche CNES est proposée pour un doctorat.