Le lanceur Soyouz-2.1v | 14A15

L'étape 1v du lanceur Soyouz-2 est la version la plus exotique de la famille Soyouz. Son développement a été initié en 2008 au RKTs-Progress de Samara, et le premier vol a eu lieu le 28 décembre 2013.

1. Généralités

Fig. 1.1 : Schéma du lanceur Soyouz-2.1v.
Crédit : TsSKB-Progress.

Alors que les autres lanceurs Soyouz sont de classe moyenne, Soyouz-2.1v est un lanceur léger, qui doit à terme remplacer Dniepr et Rokot dans le parc russe.

Il est basé sur la version précédente Soyouz-2.1b, mais avec d'importantes modifications :

- le premier étage (Blocs BVGD) est supprimé,
- le deuxième étage (Bloc A) est remotorisé,
- le troisième étage (Bloc I) est identique.

Soyouz-2.1v est donc un lanceur à seulement deux étages, mais il est utilisé avec un étage supérieur Volga (14S46) placé sous la coiffe.

Bien que son diamètre soit largement inférieur à celui des autres Soyouz, il peut être lancé depuis un pas de tir 17P32 classique, au prix de quelques modifications mineures.

Actuellement, il n'est prévu de le lancer que depuis le cosmodrome de Plesetsk. Le pas de tir n°4 (17P32-4) a été modifié au cours de l'année 2012 dans cet objectif. Soyouz-2.1v sera exploité en concurrence du lanceur européen VEGA, ainsi que du lanceur russe Angara-1.2, qui a réalisé son premier vol le 9 juillet 2014.

Ce lanceur est également appelé Soyouz-1, en référence au fait qu'il est la version légère des Soyouz-2.

2. Description

Le lanceur léger Soyouz-2.1v est donc constitué de deux étages, et il est en général équipé de l'étage supérieur Volga et de la coiffe 98KS.

Le premier étage, le Bloc A (14S55)

Il est équipé du moteur principal NK-33A (14D15) et du moteur vernier RD-0110R (14D24). Le réservoir inférieur contient 33922kg de kérosène de type T-1, et le réservoir supérieur contient 86044kg d'oxygène liquide.

Le second étage, le Bloc I (14S54)

Il est équipé du moteur RD-0124 (14D23). Le réservoir inférieur contient 6650kg de kérosène de type RG-1, et le réservoir supérieur contient 16554kg d'oxygène liquide.

3. Historique

Fig. 3.1 : Maquette de Soyouz-2.1v exposée au Salon du Bourget 2011.
Crédit : Nicolas PILLET.

C'est en 2007 que le TsSKB-Progress de Samara a lancé l'idée de réaliser un lanceur léger à partir de la gamme Soyouz-2, en remotorisant le corps central et en supprimant les blocs latéraux.

Le projet est présenté pour la première fois lors du Salon aéronautique de Berlin ILA, en mai 2008. On apprend que Soyouz-2.1v utilisera le moteur NK-33, qui avait été développé dans les années 1960 pour le lanceur lunaire super-lourd N1.

Plusieurs dizaines d'exemplaires de ce moteur avaient été construits et étaient stockés depuis. Le lanceur américain Antares, développé par Orbital Science, prévoit également d'utiliser le NK-33 comme moyen de propulsion.

Un premier allumage d'un NK-33 est réalisé le 2 juin 2008, ce qui ouvre la voie pour le démarrage du programme, qui est autorisé dès le 8 juin. La construction du premier lanceur exemplaire débute en 2010 à Samara, pour un premier vol prévu en 2011, mais bientôt reporté à 2012.

4. Les essais au sol

Il faudra cinq essais en vol pour que le lanceur Soyouz-2.1v soit qualifié et considéré comme opérationnel. Mais avant d'en arriver là, il doit d'abord passer toute une série d'essais au sol. Le Bloc I n'a pas de grande nouveauté par rapport à celui de Soyouz-2.1b, mais le Bloc A et ses nouveaux moteurs devront subir de nombreux tests.

Fig. 4.1 : Le Bloc A au TsSKB-Progress, en décembre 2010.
Crédit : DR.

Le 13 décembre 2011, le modèle d'essai EU-763 (Экспериментальная Установка) du premier étage est livré au NITs RKP de Peresviett, près de Serguiev-Possad, où il va subir ses essais d'allumage. Les deux éléments du Bloc A (1A et 2A) sont assemblés sur place et l'ensemble est placé sur le banc d'essais IS-102 le 6 janvier 2012.

Fig. 4.2 : Arrivée du Bloc A à Peresviett, 13 décembre 2011.
Crédit : NITs RKP.

Fig. 4.3 : Le Bloc A est mis en place sur le banc IS-102, 6 janvier 2012.
Crédit : NITs RKP.

La première étape du programme d'essais consiste à réaliser deux essais « à froid » (KhSI), lors desquels le Bloc A sera approvisionné en kérosène et en oxygène liquide, mais sans mise à feu de ses moteurs. Le but est de valider le bon comportement des réservoirs et des différents systèmes embarqués.

Le premier essai KhSI1 est réalisé le 19 avril 2012 et se déroule normalement. C'est la première fois que le Bloc A est rempli en oxygène liquide, et l'essai vise à vérifier le comportement aux températures très basses.

Fig. 4.4 : L'essai à froid KhSI1, 19 avril 2012.
Crédit : NITs RKP.

Parallèlement à ces opérations, les moteurs sont testés chez leurs constructeurs respectifs. L'OAO Kouznietsov réalise le quatrième essai d'allumage du NK-33A le 20 avril 2012 (157,5 secondes), et le KBKhA réalise un essai d'allumage (ZDI1) du RD-0110R le 15 juin 2012 (280 secondes).

Sur le banc IS-102, le second essai à froid, KhSI2, est réalisé du 20 au 22 juin 2012. Cette fois, les réservoirs sont intégralement remplis (33,8t de kérosène et 85,2t d'oxygène liquide).

Fig. 4.5 : L'essai à froid KhSI2, 21 juin 2012.
Crédit : NITs RKP.

Au KBKhA de Voroniezh, un second essai d'allumage (ZDI2) de 280s du moteur RD-0110R est mené à bien avec succès le 8 août 2012.

Le premier lanceur réel (14A15 n°78031001) est livré par voie ferrée au cosmodrome de Plesetsk le 9 août 2012. Il va permettre de qualifier les nouvelles modifications apportées au pas de tir n°4.

Fig. 4.6 : Le premier lanceur Soyouz-2.1v dans le MIK-317/14-3
du cosmodrome de Plesetsk, 13 août 2012.
Crédit : DR.

La prochaine grande étape dans le programme d'essai est le premier allumage (OSI1) du Bloc A sur le banc IS-102 de Peresviett. Ce sera la toute première fois que les deux nouveaux moteurs (NK-33A et RD-0110R) fonctionneront ensemble.

L'essai intervient le 16 août 2012, mais se termine par un échec. Après 7 secondes de fonctionnement, le capteur de vitesse de la turbine du moteur RD-0110R indique une vitesse trop élevée, ce qui a pour effet de générer la commande AVD d'arrêt d'urgence des moteurs. Jusque là, rien de grave.

Mais le signal AVD émis par les automatismes du banc IS-102 est incorrect, et seul le moteur vernier RD-0110R est arrêté. Le moteur principal NK-33A, quant à lui, continue de fonctionner pendant 5 secondes en consommant les ergols qui restent dans les tuyauteries. Quand il n'y a plus d'oxygène, la turbopompe associée tourne à vide, ce qui aboutit à sa destruction.

Nonobstant cet échec, les essais de qualification du pas de tir n°4 de Plesetsk se poursuivent avec le premier lanceur opérationnel. L'assemblage a lieu dans le MIK-317/14-3 à la fin août 2012.

Fig. 4.7 : Préparation du premier lanceur Soyouz-2.1v
dans le MIK-317/14-3 à Plesetsk, 17 août 2012.
Crédit : DR.

Le lanceur est transféré sur le pas de tir n°4 le 4 septembre 2012 pour une campagne d'essais de trois jours.

Fig. 4.8 : Mise en place de Soyouz-2.1v sur le pas de tir, 4 septembre 2012.
Crédit : DR.

Fig. 4.9 : Le premier Soyouz-2.1v sur le pas de tir n°4 de Plesetsk, 4 septembre 2012.
Crédit : DR.

Les essais se prolongent toutefois, et le lanceur n'est ramené au MIK-317/14-3 que le 11 septembre 2012. Il est désassemblé le 12 septembre, afin de laisser la place dans le MIK pour la préparation d'autres lanceurs Soyouz-2.

En octobre 2012, on apprend que le modèle d'essai EU-763 a été ramené à Samara. Il sera réparé en utilisant des pièces du lanceur bon de vol n°2, qui ne doit pas être envoyé à Plesetsk avant novembre 2013. L'objectif est de renvoyer le modèle EU-763 au NITs RKP en décembre 2012, pour un nouvel essai d'allumage début 2013.

Pendant ce temps, les essais du moteur NK-33A se poursuivent chez Kouznietsov. Un allumage est réalisé avec succès le 15 janvier 2013.

Fig. 4.10 : Essai d'allumage du NK-33A, 15 janvier 2013.
Crédit : OAO Kouznietsov.

Pendant ce temps, à Peresviett, les équipes du NITs RKP se préparent à un nouvel essai d'allumage du premier étage complet. Le 21 janvier 2013, le lanceur d'essais EU-763 est placé sur le transporteur, et le 25 janvier il est de nouveau installé sur le banc d'essais IS-102.

Fig. 4.11 : A Peresviett, le lanceur EU-763 est placé sur le transporteur, 21 janvier 2013.
Crédit : NITs RKP.

Fig. 4.12 : Le lanceur EU-763 est installé sur le banc d'essais IS-102, 25 janvier 2013.
Crédit : NITs RKP.

Chez Kouznietsov, deux nouveaux allumages sont réalisés  les 22 et 30 mars 2013. Cette fois, les essais permettent de valider le bon fonctionnement du système de protection, qui devrait empêcher que l'incident du 16 août 2012 ne se reproduise.

Fig. 4.13 : Essai d'allumage du NK-33A, 22 mars 2013.
Crédit : OAO Kouznietsov.

Fin mai 2013, les équipes du NITs RKP commencent à se préparer pour le deuxième essai d'allumage du premier étage complet.

Fig. 4.14 : Préparation du lanceur EU-763 sur le banc d'essais IS-102, 30 mai 2013.
Crédit : NITs RKP.

Le 3 juin 2013, au NITs RKP de Peresviett réalise le deuxième essai d'allumage (OSI2) du premier étage, sur le banc d'essais IS-102. L'essai devait durer 202 secondes, mais il est interrompu au bout de seulement 150 secondes, à cause de la rupture d'une tuyauterie d'ergols du moteur RD-0110R. L'essai est toutefois considéré comme un succès, car le modèle d'essai utilise des tuyauteries boulonnées, non représentatives du modèle de vol, qui aura des tuyauteries soudées.

Fig. 4.15 : Le lanceur EU-763 avant l'essai OSI2, 3 juin 2013.
Crédit : NITs RKP.

Fig. 4.16 : Le lanceur EU-763 lors de l'essai OSI2, 3 juin 2013.
Crédit : NITs RKP.

Le 11 juin 2013, le KBKhA procède à un nouvel essai du NK-33.

Fig. 4.17 : Après l'essai OSI2, le lanceur EU-763 est retiré du banc IS-102, 24 juin 2013.
Crédit : NITs RKP.

Fig. 4.18 : Après l'essai OSI2, le lanceur EU-763 est ramené au MIK, 24 juin 2013.
Crédit : NITs RKP.

Le premier lanceur réel, qui avait été ramené à Samara pour y subir des modifications après l'incident du 16 août 2012, est renvoyé à Plesetsk en novembre 2013. Il décolle de Plesetsk le 28 décembre 2013, sans aucun incident.

Date	Evénement	Site
2 juin 2008	Allumage NK-33
8 juin 2008	Accord pour programme Soyouz-2.1v
18 avril 2011	1er essai du RD-0110R	KBKhA
13 décembre 2011	Livraison lanceur d'essais EU-763	NITs RKP
19 avril 2012	Essai à froid KhSI1	NITs RKP
20 avril 2012	4ème essai du NK-33	OAO Kouznietsov
15 juin 2012	Essai du RD-0110R (ZDI1)	KBKhA
20 juin 2012	Essai à froid KhSI2	NITs RKP
8 août 2012	Essai du RD-0110R (ZDI2)	KBKhA
9 août 2012	Livraison du premier lanceur bon de vol	Plesetsk
16 août 2012	Essai d'allumage du lanceur EU-763 (OSI1) -> ECHEC	NITs RKP
4 septembre 2012	Transfert du lanceur sur le pas de tir	Plesetsk
Octobre 2012 (?)	Le lanceur EU-763 est ramené à Samara	TsSKB-Progress
15 janvier 2013	Essai d'allumage du NK-33	OAO Kouznietsov
Décembre 2012 (?)	Retour du lanceur EU-763 au NITs RKP	NITs RKP
22 mars 2013	Essai d'allumage du NK-33	OAO Kouznietsov
30 mars 2013	Essai d'allumage du NK-33	OAO Kouznietsov
3 juin 2013	Essai d'allumage du lanceur EU-763 (OSI2)	NITs RKP
11 juin 2013	Essai d'allumage du RD-0110R (MVI)	KBKhA
Novembre 2013	Le premier lanceur, modifié, est renvoyé à Plesetsk	Samara
28 décembre 2013	Premier vol	Plesetsk

Bibliographie

[1] Le site du KBKhA
[2] Le site du NITs RKP

Dernière mise à jour : 27 août 2014