News Mercredi 27 février 2019 - 07:00

L'ESA teste son moteur BERTA et sa chambre de combustion conçus par fabrication additive

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L’Agence spatiale européenne (ESA) a fabriqué et testé un démonstrateur de chambre de combustion, d'une poussée de référence de 2,45 kN (550,78 lbf), entièrement conçu par fabrication additive. Installé sur le moteur BERTA (Biergoler Raumttransportaengine / Biergoler space transport drive), il a été soumis à une poussée qui a duré 560 secondes dans les installations d'essais du DLR German Aerospace Center, à Lampoldshausen, en Allemagne. Une étape importante pour l’utilisation de la fabrication additive pour des pièces de moteurs de fusées et notamment pour les gros démonstrateurs à propergols cryogéniques tels que Prometheus.

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Le démonstrateur de chambre de combustion

Développé par ArianeGroup dans le cadre du projet de l’ESA Future Launchers Preparatory Programme (FLPP), ce démonstrateur de chambre de combustion a été conçu dans le but d'étudier les phénomènes d'écoulement et de transfert de chaleur sur les surfaces créées par fabrication additive. Une disposition complexe de canaux de refroidissement a été simulée numériquement puis imprimée afin de refroidir les parois de la chambre. Les méthodes de fabrication traditionnelle n’auraient pas pu concevoir en un bloc cette pièce. Sur le banc d'essai, le mécanisme de refroidissement a été dévié de l'alimentation en propergol par l'intermédiaire d'un adaptateur entre la chambre de combustion et la tête de l'injecteur, qui ont, tous deux, été fabriqués de manière additive.

Le moteur BERTA qui a permis de tester la chambre de combustion a également été fabriqué par fusion sélective par laser (SLM), à partir d'un alliage à base de nickel (pour la tête d'injection) et d'acier inoxydable (pour la chambre de combustion). Actuellement en démonstration, ce moteur est un pas vers l'objectif ultime de l'agence qui est de produire des moteurs imprimés en 3D qui peuvent propulser des fusées sur la lune.

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Essai de démonstrateur de chambre de combustion conçu par fabrication additive, à Lampholdshausen, en Allemagne.

Une nouvelle étape pour les moteurs en fabrication additive

Les connaissances acquises lors de cette campagne d'essais seront appliquées à leur tour aux futures conceptions de moteurs afin d'atteindre une plage de poussée d'environ 2-10 kN. « L'impression 3D et la qualification des pièces pour la mise à feu et le vol sont de véritables défis, surtout lorsqu'il s'agit de structures fines et complexes, comme les canaux de refroidissement de notre démonstrateur. Ce test est un moyen de démontrer l'efficacité de nos procédés et de contrôler les phénomènes d'écoulement dans les moteurs de fusées fabriqués avec la technologie additive », explique Wenzel Schoroth, ingénieur en propulsion à l'ESA. D'autres activités seront axées sur l’utilisation de propergols pour un moteur plus gros d'une poussée de 5 kN. En outre, l'ESA met au point une technologie de fabrication additive pour les gros démonstrateurs de moteurs à propergols cryogéniques tels que le projet Prometheus, qui vient de franchir une nouvelle étape.

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