script_342cvmn_342.py

🔷 INFORMATIONS GÉNÉRALES

Champ Détail

Nom du script script_342cvmn_342.py

Version 1.0.0

Date de création 11 Mars 2026

Auteur / Demandeur IA Gemini (basé sur le code fourni)

Objectif principal Simulation physique 1D d’un lancement de fusée avec gestion multi-étages et environnement atmosphérique dynamique.

🎯 DESCRIPTION FONCTIONNELLE

📌 Que fait ce script ?

Ce script modélise la trajectoire verticale d’une fusée en prenant en compte la poussée des moteurs, la consommation de carburant, la résistance de l’air (traînée) et la gravité. Il gère le largage des étages usagés et fournit une analyse graphique complète des performances de vol (altitude, vitesse, accélération, Max-Q).

📌 Problème résolu

Il permet d’estimer les performances de vol (apogée, vitesse maximale) d’un lanceur spatial avant sa conception réelle, en simulant l’impact de variables complexes comme la densité de l’air variable, le passage du mur du son (pic transsonique) et les rafales de vent.

⚙️ SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES

🐍 Environnement

Élément Valeur

Version Python 3.x

OS cible Tous (Windows / Linux / MacOS)

Mode d’exécution Script autonome / Visualisation Matplotlib

📦 Dépendances / Librairies

Librairies standard (built-in)

Aucune utilisée directement.

Librairies externes (pip install)

numpy (Calcul matriciel et physique)

matplotlib (Génération des graphiques)

📥 ENTRÉES (INPUTS)

📂 Paramètres de configuration (Classes)

# Nom Type Obligatoire Description Exemple

1 dry_mass float ✅ Oui Masse de la structure (kg) 1000

2 fuel_mass float ✅ Oui Masse de carburant initial (kg) 5000

3 thrust float ✅ Oui Poussée du moteur (N) 100000

4 burn_time float ✅ Oui Temps de combustion (s) 60

5 drag_coefficient float ✅ Oui Coefficient de traînée de base (Cd) 0.5

📤 SORTIES (OUTPUTS)

📂 Données et Visualisation

Type Description

Console Résumé : Altitude max, Vitesse max (Mach), Valeur et temps du Max-Q.

Graphique 5 subplots : Altitude, Vitesse, Masse, Accélération, Pression Dynamique.

🧱 STRUCTURE DU SCRIPT

script_342cvmn_342.py

│

├── 📌 CLASSES PHYSIQUES (Rocket, Environment)

├── 📌 MODÈLES ATMOSPHÉRIQUES (Densité ISA, Gravité Newtonienne, Vent)

├── 📌 CALCULS DES FORCES (Poussée, Traînée avec correction Mach, Isp)

├── 📌 GESTION DU STAGING (Consommation, Séparation d’étages)

├── 📌 BOUCLE DE SIMULATION (simulate_rocket_launch)

└── 📌 MAIN (Configuration de la fusée et affichage Matplotlib)

🔧 Détail des fonctions principales

Fonction Paramètres Retour Rôle

get_atmospheric_density altitude float Calcule la densité de l’air via modèle ISA multi-couches.

update_drag_coefficient base_cd, velocity float Ajuste le Cd selon le nombre de Mach (transsonique/hypersonique).

simulate_rocket_launch rocket, env, dt arrays Intègre les forces par la méthode d’Euler pour calculer le vol.

🔄 LOGIQUE / ALGORITHME

Initialisation : Définition des masses, poussées et étapes.

Boucle de temps (Euler) :

Calcul de la densité de l’air et de la gravité locale.

Calcul de la vitesse relative (incluant le vent).

Mise à jour du Cd selon le Mach (pic à Mach 1.0).

Calcul de la Force Nette (Fnet​=Fthrust​+Fgravity​+Fdrag​).

Mise à jour de la vitesse et de l’altitude.

Gestion de Masse : Consommation de carburant et vérification du largage d’étage.

Sortie : Compilation des tableaux de données et rendu graphique.

🚨 GESTION DES ERREURS

Contrainte sol : L’altitude ne peut être négative ; le script réinitialise la vitesse à 0 en cas d’impact.

Division par zéro : Protection lors du calcul du Mach si la vitesse du son est nulle (altitudes extrêmes).

Vérification carburant : Utilisation de max(0, …) pour éviter des masses négatives.

✅ RÈGLES MÉTIER

Max-Q : Calculé via la pression dynamique q=21​ρv2.

Staging : Le largage d’un étage réduit instantanément la masse totale de la valeur dry_mass_to_drop.

Atmosphère : Modèle simplifié jusqu’à la thermosphère, densité nulle au-delà.

🧪 TESTS ATTENDUS

Cas nominal : Une fusée à un étage atteint l’apogée et retombe.

Multi-étages : Vérification que l’accélération « saute » positivement lors du largage d’une masse structurelle.

Mur du son : Le graphique de pression dynamique doit montrer un pic (Max-Q) généralement en zone haute troposphère.

📝 EXEMPLE D’UTILISATION

▶️ Lancement

Bash

python script_342cvmn_342.py

📋 Exemple de sortie console attendue

Plaintext

🚀 Début de la simulation…

🔩 Séparation étage 1 à t=100.0 s — masse larguée : 200 kg

📊 Résultats :

Altitude maximale : 142.45 km

Vitesse maximale : 1850.2 m/s (5.44 Mach)

Max-Q : 12.50 kPa à t=45.2 s (alt=10.15 km)