l'Aventure Chaotique des fusées Europa de 1962 à 1973

                                                         

ELDO-2977 (Florence : historical archives of the european union)
                                                                                                                                                                                                                                                                                             

 ELDO/T(67)24

Paris, le 22 septembre 1967.

LANCEMENT F6/1

 Original : anglais - français

Annexe

ORGANISATION EUROPEENNE POUR LA MISE AU POINT  ET LA CONSTRUCTION DE LANCEURS D'ENGINS SPATIAUX

Note du Secrétariat

RAPPORT SUR LE LANCEMENT DE F6/1

Le lancement du véhicule F6/1 a eu lieu à Woomera le 4 août 1967. En raison des difficultés rencontrées avant et au cours de l'essai, des résultats non entièrement satisfaisants obtenus, des interprétations diverses qui en ont été données et de l'intérêt de tirer rapidement des enseignements valables pour les lancements ultérieurs, le Secrétariat a pensé utile de présenter le présent rapport. L'objet de ce rapport est d'attirer l'attention sur les principaux problèmes soulevés à l'occasion de la préparation du lancement et sur les incidents survenus au cours du vol et d'en indiquer les raisons telles qu'elles apparaissent à ce jour, bien que l'analyse des résultats obtenus ne soit pas encore complète. On n'a pas cherché, dans ce document, à indiquer tout ce qui au cours de l'essai a fonctionné correctement, la liste en serait longue; il a paru plus utile de se concentrer sur les problèmes soulevés et les incidents survenus.

1 Historique du lancement

1.1   Le lanceur F6/1 a été introduit dans le programme par le plan-objectif T/5 (mai 1965) comme le premier des lanceurs multi-étages comportant un 2ème étage actif; la date-objectif du lancement était fixée à juin 1967. Lorsque le plan-objectif T6 a été adopté (septembre 1966), quelques changements ont été apportés aux objectifs de l'essai du 2ème étage, mais l'objectif principal, qui était l'essai en vol du 2ème étage actif, restait inchangé ainsi que la date-objectif fixée dans le plan-objectif T7. On trouvera en annexe un tableau résumant les caractéristiques et les objectifs de F5, F6/1 et F6/2.

1.2   Vers la fin de 1966, le programme prenait du retard sur plusieurs points importants qui allaient de la fourniture des ergols du 2ème étage et la préparation de leurs installations de stockage à Woomera à des reports des dates de livraison d'éléments de la centrale d'attitude (ARPU) et des retards dans les essais de qualification de certains composants de l'équipement de contrôle. On pouvait dès lors craindre un report d'au moins six semaines de la date-objectif du lancement fixée au 1er juin 1967. On estimait cependant que l'on pouvait regagner du temps sur tous ces points critiques .et, en décembre 1966, la date du lancement était fixée au 7 juin 1967. Cependant, au début de mars 1967, il devenait évident que, notamment en raison de la nécessité d'allonger la période de préparation du lanceur à Woomera, la date de lancement devait être reportée au moins au 19 juin 1967. Avant que la décision d'adopter cette date n'ait été adoptée à des fins de planification, une grande partie de l'équipement au sol du 2ème étage de F6/1 était détruite dans un accident d'avion survenu le 7 mars à Karachi. Une nouvelle planification des travaux de préparation du 2ème étage à. Woomera a permis néanmoins de réduire à deux semaines le retard causé par cet accident et, le 22 mars 1967, la date de lancement était reportée au 3 Juillet 1967.

1.3 Les travaux effectués sur le lanceur à Woomera ont été poursuivis selon ce plan jusqu'au 22 mai, date  à laquelle on a procédé, avec deux jours d'avance, à un essai de tir statique. Cet essai a été arrêté automatiquement à - 4,8 s par suite dues manque de pression dans un circuit d'huile de graissage. Après élimination de cette panne, la seconde tentative a eu lieu le 22 mai et a été arrêtée à - 1 s, la vanne de kérosène ne s'étant pas verrouillée en position d'ouverture. Après vérification et réglage du mécanisme de la vanne, le tir statique a eu lieu avec succès à la troisième tentative, c'est-à-dire le 2 juin, mais ce contretemps a nécessité le report de la date de lancement du 3 au 11 juillet.

1.4 Le compte à rebours a donc commencé le 9 juillet et, à partir de cette date, l'état de préparation du lanceur a toujours été maintenu dans les limites de celui du compte à rebours jusqu'à ce que le lancement ait réellement lieu.

1.5 Le lancement a été effectué avec succès le 4 août 1967 à la neuvième tentative. La succession-de ces tentatives est résumée ci-après :

 (i) le compte à rebours débute le 9 juillet pour un lancement le 11 Juillet. La tentative est reportée par suite d'une défectuosité dans le commutateur de gain du pilote automatique du 1er étage;

 (ii) le compte à rebours est repris à J-2 le 19 juillet à 05 heures 00 pour un lancement 1e 21 juillet. Le plein du réservoir de peroxyde d'azote du 2éme étage est fait le 19 juillet, mais le compte à rebours est arrêté le 21 juillet à 07 h 45 (- 3 h) par suite d’une défectuosité apparue sur la voie 7 du récepteur WREBUS du 2 éme étage.

 (iii) nouvelle tentative pour le 22 juillet, interrompue à - 3 h 30 avant de commencer le remplissage du réservoir de LOX par suite d’une dégradation des conditions atmosphériques déjà défavorables;

(iv) nouvelle tentative pour le 26 juillet, interrompue à 08 h 00 (- 1 h 30) en raison de conditions atmosphériques inacceptables. De plus, le WREBUS cause des difficultés. (Remarque : le 27 Juillet, les hypothèses à utiliser pour le calcul des rafales de vent admissibles sont assouplies).

(v) nouvelle tentative pour le 29 juillet. Le compte à rebours est arrêté automatiquement à H - 3 s par suite d’une défectuosité sur la voie 4 du récepteur WREBUS du 2 éme étage;

vi) nouvelle tentative pour le 30 juillet, interrompue à environ à H - 5 h en raison de vents violents;

(vii) tentative renouvelée pour le 1er août et interrompue à environ à H -5 h en raison de vents violents; (Remarque : le 1er août, les coefficients de sécurité admis pour le 3ème étage sont assouplis;

 (viii) tentative renouvelée pour le 3 août et interrompue à H - 15 mn à cause d'une défectuosité dans le programmeur de tangage du système de référence d'attitude actif. ... (4 le lancement est effectué avec succès au début de l’après-midi du 4 août.

1.6 Le lancement du 4 août a été effectué avec la connaissance que cette tentative serait la dernière et serait éventuellement suivie du désassemblage de la fusée et du renvoi du 2ème étage en France.

2. Evènements au cours du vol 

2.1 Lanceur

L'accélération au décollage a été nominale pour ce premier essai en vol des propulseurs RZ 12 Mk III.

Une légère perturbation en roulis a été amortie en 7s.

 Le programme de tangage a été correctement suivi :

 Basculement progressif du lanceur jusqu'à former un angle de 37' à l'instant 100 s et maintien de cet angle jusqu’à 150 s.

La culmination de la trajectoire a été proche de La valeur théorique et s’est produite à 200 km  à l’instant 4 mn 50 s. Un écart de 2° en azimut a été signalé et le point de chute du lanceur a été indiqué à proximité de la limite de la zone de retombée, légèrement en deçà de la distance nominale et à 35 km à l’est.

 Il avait été prévu que l'arrêt des  propulseurs du 1er étage serait commandé par un signal émis par un détecteur de niveau de kérosène mais, en l’occurrence, il a été déclenché environ 2,5 s trop tôt par un signal provenant d'un détecteur de niveau de LOX, restant néanmoins compris dans la fourchette de dispersion probable  de 1 %, La vitesse du 1er étage en fin de propulsion a été de 2 % inférieur à la valeur nominale..

La séparation 1er étage- 2éme étage a été réalisée par la mise à feu de tous les  boulons explosifs et l'allumage du moteur de séparation à poudre, Toutefois, le boulons ont explosé environ 2 s trop tôt. Le séquenceur du 2éme étage a commencé à fonctionner correctement en mode rapide après réception du signal du 1er étage. L'allumage du générateur de gaz et la pressurisation des réservoirs  d'ergols ont été correcte, mais le signal suivant de la séquence qui devait être appliquée à la vanne pyrotechnique 2,7 s après le signal du premier étage n'a pas été fourni, si bien que les vannes principales sont restées fermées et que le vol propulsé du 2éme étage n'a pas eu lieu.

L’ARPU transportée comme passager, parait avoir fonctionné correctement comme référence et programmeur d'attitude,

Les expériences de guidage ont été partiellement réussies. L’appareillage fonctionnel et expérimental du satellite d’essai a paru fonctionner correctement.

Le système de commande de sauvegarde WREBUS a eu de nombreuses défaillances intermittentes sur la voie 4 constatées simultanément sur le 1^er et 2éme étages.

L 'ordre de sauvegarde envoyé après la fin du vol propulsé a été reçu correctement par le 2éme étage.

     2.2 Champ  de  tir

F6/1 a été lancé dans des conditions météorologiques en cours de détérioration et, si le tir avait été encore retardé, il aurait risqué d'être annulé en raison d'une couverture optique insuffisante pour les besoins de la sécurité. L'instrumentation a donné de bons résultats compte tenu des circonstances et, à l'exception du système WREBUS.(voir 4.2) et des stations de télémesure latérales (voir 4.4), il apparaît qu'elle sera satisfaisante pour le tir F6/2.

3. Difficultés rencontrées au cours de la préparation du tir

    3.1 Limitations imposées par le vent aux tentatives de lancement

Durant la période allant du 11 juillet au 3 août, quatre tentatives de lancement sur les neuf effectuées ont dû être interrompues en raison des vents excessifs qui régnaient dans la haute atmosphère et auraient causé des charges aérodynamiques inadmissibles sur le lanceur multi-étages. Il convient de rappeler que, d’une part, les vents en altitude à Woomera à cette époque de l'année juillet-août sont particulièrement violents et diffèrent sensiblement du profil standard utilisé pour calculer la résistance structurelle du véhicule et que, d'autre part, la structure de F6/1 n'est pas la structure définitive; celle de F6/2 sera améliorée sous cet aspect déjà comme prévu antérieurement. On exécute systématiquement avant chaque tir un calcul de la charge du véhicule en fonction des vents mesurés. Le fait que, plusieurs fois, les charges structurales ainsi déterminées dépassaient les charges admises a conduit à surseoir au lancement. Finalement, après un examen de la méthode utilisée et des marges de prudence qu'elle comportait, il a été décidé d'apporter quelques dérogations aux marges de sécurité adoptées jusqu'alors de façon à permettre un lancement avant la date limite d'utilisation du véhicule sans augmenter notablement le risque d'avoir une rupture en vol.

Les difficultés rencontrées au cours de la préparation ont permis de mettre en évidence l'importance de ce problème. En conséquence, l'ensemble des mesures et calculs de charge qui précèdent le lancement et comprennent

la méthode de prévision,

la mesure de la vitesse du vent,

le calcul des corrections dues au vent (distance et temps),

Pendant le tir, la trajectoire du 1 er étage  s’est écartée vers l’est du plan nominal (voir 4.3)). Le point d’impact qui  en est résulté  a été proche de  la limite de la zone de retombée. Dans de telles conditions il est très probable que dans le cas où le 2éme étage aurait été allumé  la moindre dérive additionnelle aurait  conduit à l’envoi de l’ordre de sauvegarde, avant la fin de la propulsion nominale.



   5.3 Conclusions

Les règles de sécurité en vol du champ de tir, imposent des limitations par le fait ;

a) des limites imposées dans les zones de retombées des étages et de la coiffe

 b) de la faible ouverture des corridors de vol.

 En ce qui concerne la limitation

(a)  une solution a été trouvée pour le lancement F6/1. Mais cette limitation pose des problèmes dont la solution n'apparait pas encore pour F6/2, ni pour les lancements orbitaux F7 et suivants même en acceptant certaines réductions sur la masse susceptible d’être mise en orbite.

Quant à la limitation

(b)   elle aurait pu se traduire par l'obligation d'Interrompre le vol propulsé du 2éme étage F6/1, si les moteurs de cet étage avaient fonctionné.

Des négociations doivent être poursuivies pour obtenir des autorités australiennes un élargissement convenable des limitations actuelles

Etant donné les nombreuses défaillances montrées par le système de sauvegarde, pendant le vol F6/1, il faut craindre l’apparition de défauts qui conduiraient à l'arrêt du vol d’un lanceur dont la trajectoire serait normale. C’est pourquoi  il a été demandé aux autorités  australiennes, la suppression de "l'homme mort" de manière que pour l'ensemble de la trajectoire seul l'ordre en provenance du sol puisse provoquer l’arrêt du vol propulsé,

6. Conclusions et répercutions de l’essai sur l’ensemble du programme

    6.1 La campagne F6/1 a été  plus difficile que toutes celles qui l’ont précédé. Le lancement a eu lieu avec un peu plus de 3 semaines de retard à la neuvième tentative ; trois tentatives ont avorté en raison de conditions atmosphériques défavorables, une en raison de conditions atmosphériques défavorables et d’incidents sur le système de sauvegarde , deux à la suite d’incidents sur le système de sauvegarde et deux par le fait de pannes sur équipements fonctionnels du lanceur.

 L'essai  proprement dit, le vol, ne fut pas non plus satisfaisant puisque l'un des objectifs principaux, sinon le plus important, n'a pas été atteint : l'allumage du moteur et de ce fait, le fonctionnement du 2éme étage. Il est toutefois démontré que cet incident ne met pas en cause la validité de l'étage puisque son origine est localisée dans l'électronique et dans les circuits associés et peut  être corrigée par des modifications assez simples.

Une autre anomalie a été une déviation de la trajectoire qui aurait pu amener une interruption du fonctionnement du 2éme étage par le système de sauvegarde si cet étage avait été propulsé.

 Il semble que cette déviation soit imputable au système de référence d’attitude employé, équipement provisoire remplacé dès F6/2 par l'ARPU qui, lui, semble avoir démontré son bon fonctionnement.

Dans un programme de développement de cette complexité on ne peut s'attendre à réussir toujours la totalité des essais. Même, il est préférable que les erreurs de conception et les défauts soient mis en évidence dès les premiers essais.

L'important est que les enseignements en soient précieusement tirés et mis à profit.

Dans ce sens, les enseignements de cette campagne sont nombreux, ils devront être médités et mis à profit par toutes les équipes impliquées. On peut citer :

En général, fiabilité insuffisante surtout dans les circuits électriques et électroniques ; les risques de pannes et les besoins de redondance devront être l'objet d'analyses plus systématiques ;

Correction des facteurs imposant des limitations opérationnelles comme ceux écourtant la durée d'utilisation des étages ;

Meilleures évaluations des charges structurales et des effets dus au vent ;

Réexamen du problème de la sauvegarde et des matériels associés;

Réexamen du problème général de la prise de décisions, au champ de tir, en matière de modifications techniques sur le lanceur.

6.2  Quant aux répercussions de cette campagne sur le programme d'ensemble, on peut les résumer comme suit :

  -  d'abord, l'incident de F6/1 ne met pas en danger le programme, puisque, d'une part comme le montre l'annexe a cette note, le standard du lanceur F6/2 permet une répétition de l'ensemble des objectifs de F6/1, et d'autre part, le lancement F6/2 est maintenu en 1967, seulement retardé de quelques semaines (date maintenant retenue : 13 novembre 1967) ;

   - l'essai du 2ème étage G/3 sera réorienté de façon à permettre la qualification en vol des modifications rendues nécessaires par l'anomalie constatée sur F6/1 (I§ 4.1) ; cet essai est maintenant prévu pour la mi-octobre 1967, et aura donc lieu avant le lancement F6/2. Afin d'éviter à la campagne F7 les risques que pourrait apporter la période de météorologie perturbée à Woomera (voir § 3.1), le Secrétariat a proposé d'avancer F7 à la mi-mai 1968 et étudie la possibilité de ce changement avec les Etats membres.

Finalement, il est encourageant de noter que, malgré cette longue période de travail difficile dans des conditions décevantes, un haut degré de collaboration a été maintenu entre toutes les équipes, le moral de celles-ci a toujours été excellent et le WRE a pleinement apporté son soutien et sa collaboration.