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Thèse soutenue

Modélisation et méthodologies pour le pilotage de lanceurs réutilisables en phase de rentrée atmosphérique

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Auteur / Autrice : Nicolas Fezans
Direction : Daniel Alazard, Nicole Imbert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Systèmes automatiques
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Toulouse, ISAE

Résumé

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Cette thèse se situe dans la continuité de la collaboration entre le CNES et |’ONERA DCSD sur le pilotage des lanceurs et concerne plus particulièrement le développement de méthodologies propres au pilotage des lanceurs réutilisables (RLV), en particulier dans leur phase de rentrée atmosphérique. Une première étape concerne la modélisation du lanceur adaptée au pilotage en phase de rentrée. Cette étape doit s'appuyer sur l'analyse des besoins, spécificités et objectifs de la commande en phase de rentrée d'un RLV et déboucher sur un modèle générique de complexité compatible avec le développement de lois de pilotage. Cette étape de modélisation répond aux questions telles que l'importance et la localisation des non-linéarités, des incertitudes sur les paramètres lanceur et atmosphériques, du domaine de variation des paramètres au cours du vol et de l'importance des couplages entre les 3 axes. La seconde partie de la thèse, qui constitue la contribution principale de ces travaux, porte sur le développement de méthodologies adaptées au pilotage de cette phase du vol du lanceur. Cette méthodologie s'appuie notamment sur des problèmes de synthèse Hinfini par sensibilité en accélération (Hinfini-SOTAS). Ces formes standard SOTAS sont des solutions du problème inversé Hinfini associé à un système du second ordre généralisé et à un contrôleur par placement de structures propres découplant. Diverses extensions de ces formes standards sont proposées afin de permettre la prise en compte de critères additionnels pendant la synthèse. La méthodologie proposée et ses propriétés sont illustrées par des exemples académiques et de la dynamique latérale d'un avion de transport. Elle est finalement validée par l'application à un véhicule de rentrée atmosphérique réalisée au cours de la thèse.