Djinious
LanceursAérospatial et marine

Fusée réutilisable

Un lanceur réutilisable du décollage à l’atterrissage — ascension en virage gravitationnel, séparation d’étages, atterrissage par combustion terminale propulsive (« suicide burn »), boucle d’attitude par vectorisation de poussée, et une analyse de dispersion d’atterrissage sur 500 essais, la descente survolée sur un globe 3D.

DjiniousLab
Un graphique de notebook DjiniousLab de la trajectoire d’ascension en virage gravitationnel d’une fusée — distance parcourue en fonction de l’altitude — avec le point d’extinction du moteur principal marqué
Δv d’ascension idéal
5068 m/sΔv d’ascension idéal
pression dynamique maximale
42,6 kPapression dynamique maximale
atterrissage par combustion terminale
1,49 m/satterrissage par combustion terminale
CEP d’atterrissage (500 essais)
34,0 mCEP d’atterrissage (500 essais)
notebooks de conception
9notebooks de conception
exigences vérifiées
7 / 7exigences vérifiées

Du décollage à l’atterrissage, sur une seule trajectoire.

Un premier étage réutilisable simulé de bout en bout : une ascension en virage gravitationnel, l’extinction du moteur principal et la séparation d’étages, puis la partie difficile — un atterrissage propulsif en « combustion terminale » qui doit arriver sur le pas de tir avec une vitesse nulle et une altitude nulle en même temps. Une boucle d’attitude par vectorisation de poussée maintient l’engin stable, et une analyse de Monte-Carlo à 500 essais borne l’endroit où il se pose réellement.

Chaque phase de vol, modélisée.

Ascension, séparation d’étages, descente et atterrissage — chacune un notebook exécutable, construit jusqu’à une analyse de dispersion complète et un jalon de vérification.

Ascension

L’équation de la fusée en 1 ddl puis un virage gravitationnel à 3 ddl : extinction du moteur principal à 38,5 km et à une vitesse de l’ordre de Mach, 13,5 km de distance parcourue à un angle de trajectoire de vol de 65°, max-Q maintenu à 42,6 kPa.

Séparation d’étages

L’extinction du moteur principal à 72 s laisse un apogée balistique de 130,6 km et réserve 1474 kg — environ 7 % de l’ergol — pour les combustions de récupération.

Combustion terminale (suicide burn)

Le « hoverslam » : une estimation sans traînée indique un allumage à 939 m, mais en tenant compte de la traînée de descente, une bissection trouve la véritable altitude d’allumage à 132 m, pour une arrivée à 1,49 m/s avec une marge de 86 %.

Attitude TVC

Une boucle de commande par vectorisation de poussée oriente le moteur pour rejeter une perturbation de 8° et se stabiliser à 0,49°, en compensant de −2,95° le couple aérodynamique permanent.

Dispersion d’atterrissage

Une analyse de Monte-Carlo à 500 essais sur les vents et la dispersion des conditions initiales donne un écart circulaire probable de 34,0 m et un R95 de 67,9 m — le chiffre de dimensionnement du pas d’atterrissage.

Trajectoire sur globe

L’ascension, le retour propulsé et la descente complets rendus sous forme d’arc 3D coloré par phase au-dessus de Cape Canaveral, accompagnés d’un graphique 2D altitude en fonction de la trace au sol.

DjiniousLab
Un graphique de notebook de la trajectoire d’ascension en virage gravitationnel — distance parcourue en fonction de l’altitude — avec l’extinction du moteur principal marquée
L’ascension en virage gravitationnel : partant à la verticale et basculant sous le seul effet de la gravité, le premier étage atteint l’extinction du moteur principal à 38,5 km et 13,5 km de distance parcourue — aucun programme de tangage planifié, juste le virage que la trajectoire veut faire naturellement.
DjiniousLab
Un graphique de notebook de la descente en combustion terminale — altitude et vitesse tombant à zéro ensemble à l’atterrissage
La combustion terminale, où la réutilisabilité se gagne ou se perd : un allumage unique et tardif doit annuler l’altitude et la vitesse simultanément. Allumé à 132 m, le premier étage arrive sur le pas de tir à 1,49 m/s — la correction de traînée de descente abaisse l’allumage de plus de 800 m par rapport à l’estimation sans traînée.

Une boucle d’attitude qui tient pendant toute la combustion.

La descente n’est pas qu’un simple profil de vitesse — l’engin doit rester pointé. Une boucle de commande par vectorisation de poussée oriente le moteur contre une perturbation de 8° et un couple aérodynamique permanent, stabilisant l’attitude à 0,49° pendant que la combustion d’atterrissage se déroule. Le même modèle porte le budget énergétique de la séparation d’étages, si bien que l’ergol de récupération réservé pendant l’ascension est exactement celui que l’atterrissage dépense réellement — les deux phases partagent un seul jeu de chiffres au lieu d’être validées dans des outils séparés.

DjiniousLab
Un nuage de points de 500 points d’atterrissage simulés autour de la cible, avec l’anneau de l’écart circulaire probable tracé
Cinq cents atterrissages sous des vents et des conditions initiales dispersés : le nuage de points d’atterrissage et son écart circulaire probable de 34,0 m. C’est le chiffre qui dimensionne le pas d’atterrissage et fixe l’autorité de déroutement que le guidage doit garder en réserve.

Chaque chiffre de vol, redérivé et validé par un jalon.

Le notebook de validation redérive les sept exigences à partir de la même trajectoire que celle simulée par les notebooks de conception.

Résultat

  • Apogée / altitude MECO : 38,5 km
  • Pression dynamique maximale : 42,6 kPa
  • Vitesse d’atterrissage : 1,49 m/s
  • CEP d’atterrissage (500 essais) : 34,0 m
  • Exigences vérifiées : 7 / 7

Cible

  • Apogée / altitude MECO : ≥ 35 km
  • Pression dynamique maximale : ≤ 45 kPa
  • Vitesse d’atterrissage : ≤ 2 m/s
  • CEP d’atterrissage (500 essais) : —
  • Exigences vérifiées : RÉUSSI

Fidélité GNC de qualité trajectoire.

L’engin est une masse ponctuelle à 3 ddl avec une boucle de vectorisation de poussée à un seul canal et un modèle de traînée à atmosphère exponentielle — pas un modèle complet à 6 ddl avec une base de données aérodynamique dépendante de Mach, la rotation terrestre, J2, ou un modèle structurel de corps flexible, et le segment de retour propulsé est illustratif. C’est exactement la fidélité qu’exigent les premières questions posées par la réutilisabilité : combien d’ergol coûte l’atterrissage, quand allumer la combustion terminale, quelle est la dispersion d’atterrissage, et si la boucle d’attitude tient — des réponses obtenues sur vos propres chiffres d’engin, bien avant qu’un simulateur de vol haute fidélité n’entre en jeu.