Un ensemble de rotor à grande vitesse monté sur cardan qui génère d'importants couples d'attitude en inclinant le rotor en rotation, modifiant ainsi le vecteur de moment angulaire du rotor et appliquant un couple gyroscopique au véhicule.

Principe

Produit du couple par la réorientation rapide du vecteur de moment angulaire du rotor ; l'amplitude du couple est le taux de variation du moment angulaire du rotor et obéit aux lois du couplage gyroscopique.

Démonstration

Une station spatiale utilise un réseau de CMG pour réaliser des rotations agiles et maintenir une forte autorité de contrôle d'attitude sans usage continu de propergol, permettant des réorientations rapides pour l'amarrage et le pointage des charges utiles.

Mauvaise application

Commander les cardans d'un CMG à proximité d'une singularité du système sans planification peut produire des couples inefficaces ou imprévisibles et nécessite des lois de pilotage complexes pour éviter la perte de contrôlabilité.

Conséquence

Fournit un rapport couple/masse élevé et un contrôle d'attitude efficace à long terme pour des engins spatiaux moyens à grands, permettant des rotations rapides et un pointage fin tout en économisant le propergol.

Inversion

En inversion, on obtient les roues de réaction : au lieu de vectoriser le couple par mouvement des cardans, les roues de réaction modifient la vitesse de rotation pour produire une variation scalaire du couple ; les CMG inversent cette relation en orientant un vecteur de moment important et presque constant.

Limite

Adapté aux véhicules spatiaux nécessitant un couple élevé et de l'agilité ; exclut les nanosatellites où la complexité, la masse et la puissance des cardans dépassent les avantages ; soumis en outre à des singularités et au besoin de gérer le moment stocké.

Tension sémantique

Tension avec les roues de réaction : les deux sont des actionneurs internes basés sur le moment, mais diffèrent par la génération du couple (modification de la vitesse vs orientation du vecteur), ce qui entraîne des modes de défaillance et des architectures de commande différentes.

Synthèse

Un CMG est un actionneur interne à rotor sur cardan qui fournit d'importants couples d'attitude efficaces en orientant un vecteur de moment angulaire stocké ; il convient aux contrôles agiles et économes en propergol sur engins spatiaux plus grands mais requiert une commande tenant compte des singularités et de la gestion du moment.