Brevet FR2049166A1 — publié le 19710326

la présente invention concerne des fusées et a trait plus particulièrement à des fusées guidées comportant un moteur de propulsion à poudre ou à combustible solide et des ailes stabilisatrices pour stabilisér la fusée en vol. Si une fusée doit avoir un vol stable et doit pouvoir également être aisément guidée, le centre de pression aérodynamique de la fusée doit être placé vers 1*arrière mais à une distance relativement proche du centre de gravité de la fusée© Ceci signifie que les ailes stabilisatrices de la fusée doivent ttre pla-cées à proximité de son centre de gravité. Pour empêcher que le centre de gravité de la fusée ne soit déplacé lorsque le eombus-tible in moteur à propulsion est consommé, la charge de combustible du moteur de propulsion doit également être placé dans la fusée de telle sorte que son centre de gravité soit proche du cen-^ tre de gravité résultant de la fusée ou coïncide avec celui-ci» Ces deux impératifs simultanés ont pour résultat que les ailes stabilisatrices de la fusée et la charge de combustible du moteur de combustion doivent ttre placées dans la même partie de la fusée. Gela pose des problèmes d'agencement difficiles à résoudre. 20 La paroi extérieure de la fusée est généralement réalisée aussi mince que possible en vue d'obtenir un poids léger et Tin petit diamètre extérieur total de la fusée. Les ailes stabilisatrices fixées sur la coque externe de la fusée sont soumises cependant à des forces très importantes et en conséquence les éléments de 25 fixation des ailes stabilisatrices et la partie de la coque de fusée supportant ces éléments doivent être dimensionnés de manière à jtvoir une résistance considérable. Si les sales stabilisatrices sont placées dans la partie de la fusée où se trouve également la charge de combustible du moteur de propulsion, les élé-30 ments de fixation des ailes doivent par conséquent faire saillie à l'intérieur du volume interne de la fusée où- esiyêituée la charge de combustible du moteur de combustion ou bien, en variante, le diamètre extérieur de la fusée doit être augmenté.de façon à donner un espace suffisant pour loger les éléments de fixation 35 des ailes stabilisatrices, la dernière, solution présente un très gros inconvénient du fait qu'elle altère très sérieusement les propriétés aérodynamiques de la fusée et qu'elle produit également une augmentation du diamètre extérieur maximal de la fusée, d'où il résulte par conséquent qu'un tube de lancement de la fù— 40 aée doit avoir un grand diamètre correspondant. L'espace radial 70 20862 2 2049166 nécessaire pour loger les éléments â® des ailles stabi— lisatrices est particulièrement grand si, comme dans la plupart des cas, il doit être possible de replier les ailes dans une position proche de la surface extérieure de la fusée en rue de ré™ 5 duire le volume nécessaire pour le stockage et le transport de la fusée et en vue de permettre le lancement de la fusée par un. tube approprié. Les problèmes de conception mentionnés plus haut sont encore plus complexes si, pour une raison yueleonque, les tuyères 10 de réaction ou de poussée du moteur de propulsion ne peuvent pas être placées à l'extrémité arrière de la fosée. Bans ce cas, le moteur de propulsion doit être muni de plusieurs tuyères qui sont réparties à intervalles égaux autour de la fusé* de façon que leurs orifices,soient situés sur la surface circonférentielle 15 de la fusée et qui sont dirigées en obligue vers l'arrière par rapport à la direction de vol de là fusée. Si ces tuyères produi- . sent des poussées égales, la poussée résultante coïncide avec l'as* de symétrie de la fusée et passe par son centre de gravité de sorte que le moteur de propulsion ne produit aucun couple symât 20 tendance à dévier la fusée de.la trajectoire désirée et devant être compensé par les éléments de guidage de la fusée. Cependant, il est difficile de faire en sorte que toutes les tuyères produisent toujours des poussées égales. En conséquence, les tuyères du moteur de propulsion doivent de préférence être placées 25 dans des positions relativement rapprochées du centre de gravité de la fusée de manière que le couple d'inclinaison exercé sur la fusée devienne relativement faible lorsque les tuyères ne produisent pas des poussées égales. Egalement, les tuyères doivent être placées de manière que les gaz de combustion sortants ne produi-30 sent aucune perturbation aérodynamique sur la fusée ou ne l'endommagent pas. En conséquence, par exemple, les tuyères n'ont pas leurs ouvertures placées en avant des ailes stabilisatrices. Ces impératifs signi^^ également que les tuyères du moteur de propulsion doivent être placées à peu près dans la même partie de la 35 fusée où se trouvent également, comme indiqué plus haut, les ailes stabilisatrices et la charge de combustible du moteur de propulsion. Il est évident que cela complique encore pLus la conception de la fusée en ce qui concerne le positionnement des ailes stabilisatrices, de la charge de combustible du moteur de propul-40 sion et les tuyères du moteur. 70 20862 3 2049166 L'invention a en conséquence pour but principal de fournir une fusée perfectionnée, en particulier une fusée guidée, qui est agencée de manière que tous les impératifs précités concernant le positionnement des ailes stabilisatrices, de la charge de eom-5 bustible du moteur de propulsion et dès tuyères du moteur de propulsion soient satisfaits. Une fusée non-guidée comportant un moteur à propulsion à combustible solide a été décritedans le brevet français N° 859.581 dans lequel le combustible du moteur de propulsion est divisé en 10 deux parties ou charges qui sont espacées axialement dans la fusée de façon que leurs gaz de combustion soient transmis à des tuyères montées dans un élément annulaire formant la coque extérieure de la fusée entre les deux charges de'combustible. Dans cette fusée de type connu, l'objectif principal consiste à posi-15 tionner la charge de propulsion de la fusée de manière que le centre de gravité de cette charge de service coïncide avec ou soit placé à proximité très étroite du centre de gravité résultant de la fusée» Dans ce but, la charge de service est placée entre les deux charges de combustible du moteur de propulsion de manière à 20 remplir pratiquement complètement l'intérieur de la fusée entre les deux charges de combustible. Gela présente un inconvénient très sérieux en ce que le parcours d'écoulement des gaz de combustion depuis les charges de combustible jusqu'aux tuyères est très étroit e.t qu'on ne peut utiliser quo des tuyères d'orifices rela-25 tivement petila II en résulte que cette disposition de type connu ne peut pas être employée pour des fusées à grande vitesse. En outre, les gaz de propulsion chauds s'écoulent en suivant un parcours très rapproché de la charge de service, ce qui peut engendrer une température excessivement élevée» Faute de place, il est $0 égalementinposBible de monter les ailes stabilisatrices à proximité du centre de gravité de la fusée et on est obligé de les placer à son extrémité arrière» Dans la fusée suivant l'invention, le combustible solide du moteur de propulsion est divisé, comme dans la fusée connue pré-55 citée, en deux charges séparées, qui sont .espacées axialement dans la fusée de manière à transmettre leurs gaz de combustion à des tuyères montées dans un élément annulaire définissant la cote externe de la fusée entre les deux charges de combustible. Cependant, la fusée suivant l'invention est caractérisée en ce que 40 les deux charges de combustible de propulsion sont dimensionnées 70 20862 4 2049166 et positionnées l'une par rapport à l'autre de façon que leurs centres de gravité communs coïncident pratiquement avec le centre de gravité résultant de la fusée, en ce que la partie de l'intérieur de la fusée entourée par l'élément annulaire compre-5 nant les tuyères constitue un espace vide dans lequel les deux charges fournissent en commun leurs gaz de combustion et en ce que les ailes stabilisatrices sont fixées sur ledit corps annulaire circonférentiellement entre les tuyères. En conséquence, dans la fusée suivant l'invention et à la 10 différence de la fusée de type connu décrit dans le brevet français mentionné plus haut, le combustible solide du moteur de propulsion et non la charge de service de la fusée est disposé et positionné de façon que son centre de gravité coïncide avec le centre de gravité résultant de la fusée. Ceci constitue une caracté-15 ristique très importante de l'invention, comme cela sera précisé dans la suite, du fait que le combustible de propulsion est consommé pendant le vol de la fusée et ne provoque aucun déplacement de son centre de gravité résultant. En outre, dans la fusée suivant l'intention, la partie de la cavité intérieure de la fusée 20 située entre, les deux charges de combustible constitue un espace vide de sorte qu'il est très facile de prévoir de très grandes zones d'écoulement des gaz de combustion entre les charges de combustible et les tuyères et qu'on dispose d'un espace additionnel suffisant pour loger des tuyères de grande dimension. Il est éga-25 lement possible de donner à l'élément annulaire comportant les tuyères des dimensions et une résistance suffisantes et une forme telle que les ailes stabilisatrices puissent être montées sur cet élément sans augmenter le diamètre extérieur de la fusée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention se-30 ront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique ci-joint qui représente en coupe axiale ■une fusée suivant l'invention Le dessin représente en coupé, axiale seulement la partie de la fusée comprenant le moteur de propulsion, les ailes stabilisa-35 trices et les tuyères du moteur ; les coupes axiales de la moitié supérieure et de la moitié inférieure du dessin sont faites suivant différents plans de manière que la moitié du dessin représente une coupe axiale d'une tuyère du moteur de propulsion tandis que la moitié inférieure du dessin représente une coupe axiale 40 d'une des ailes stabilisatrices de la fusée. 70 20862 5 2049166 La fusée représentée à titre d'exemple sur le dessin a une direction de vol matérialisée par une flèche 1 et est munie d'un moteur de propulsion à combustible solide, ce combustible étant divisé en deux charges séparées 2 et 3. Les desic ciiargen de com-5 bustibles sont espacées axialement dans la fusé© de façon à être séparées par un espace interne 4- entouré par la eeque ©sterne de la fusée. Les deux charges de combustible 2 et 3 sont agencées cLe façon à débiter leurs gaz de combustion dans cet espaee 4 et comportent d'une manière classique des évidements ou trous coniques 10 2a ou 3a dirigés respectivement vers l'espace La partie de la coque externe de la fusée qui entoure l'es«=> pace vide 4 se compose d'un élément annulaire 5* Goaaie le montre le dessin, cet élément 5 peut être agencé, sans pénétrer dans l'espace nécessaire pour les charges de combustible 2 et 3 du 15 moteur de propulsion et sans augmentation du diamètre extérieur total de la fusée, de façon à présenter des dimensions, une résistance et un profil tels qu'il puisse porter non seulement les tuyères 7 du moteur de propulsion (une seule tuyère étant représentée sur le dessin) mais également les ailes stabilisatrices 6 20 de la fusée (une seule aile étant visible sur le dessin)» La fusée suivant l'invention représentée à titre d'exemple sur le dessin est munie de quatre ailes stabilisatrices 6 réparties à intervalles égaux sur la périphérie de la fusée et de quatre tuyères de réaction 7 du moteur de propulsion également ré-25 parties à intervalles égaux sur sa périphérie. Les ailes stabilisatrices 6 et les tuyères de propulsion 7 sont alternées à la périphérie de la fusée. Comme le montre le dessin,, l'élément annulaire 5 supportant les ailes stabilisatrices 6 et les tuyères.7 du moteur est de 30 préférence muni d'évidements 8 dans lesquels les tuyères 7 et l'élément porteur 9 des ailes stabilisatrices 6 sont placés de façon qu'aucune partie des tuyères 7 on des éléments porteurs 9 ne dépasse radialement à l'extérieur de la surface circonféren-tielle externe de la fusée. Ceci est évidemment possible même sif 35 comme dans le mode de réalisation représenté, l'élément porteur 9 des ailes stabilisatrices 6 est agencé de façon à permettre aux ailes d'être repliées dans une position rapprochée de la surface externe de la fusée et occupent par conséquent un espaç.e considérable, en particulier dans le sens radial. La partie centrale 40 4-à de l'espace 4 dans laquelle les charges de combustibles 2 et 70 20862 e 2049166 3 débitent leurs gaz .de combustion doit âsulement être suffisamment grande pour avoir une section de passage assez large pour l'écoulement des gaz de combustion entre la charge 3 et les tuyères 7. 5 les évidements 8 de l'élément amralaire 5 peuvent se compo ser d'évidements séparés respectivement poux5 chaque tuyère 7 et chaque support d'aile stabilisatrice 9 ou bien ils peuvent se composer d'un seul évidement annulaire entourant de façon continue l'élément 5 et contenant toutes les tuyères 7 et support 10 d'ailes 9» L'invention permet, sans augmentation du diamètre extérieur maximal de la fusée, de positionner les ailes stabilisatrices 6 et les tuyères de moteur 7 à l'emplacement désiré à proximité du centre de gravité de la fusée et de positionner simultanément le centré de gravité de la charge de combustible solide 15 du moteur de propulsion, c'est-à-dire le centre de gravité commun aux deux charges de combustibles 2 et 3» de manière qu'il coïncide avec le centre de gravité résultant de la fusée ou soit très rapproché de celui-ci. Bien que les ailes stabilisatrices 6 et les tuyères de moteur 7 soient très rapprochées l'une de 1'au-20 tre de façon à économiser un espace considérable, les jets de gaz sortant des tuyères n'échauffent pas les ailes stabilisatrices et n'endommagent pas par conséquent la fusée ou ne provoquœbpas de perturbations aérodynamiques dans cellè-ci. 70 20862 7 2049166 REVENDICATIONS 1. Fusée comportant des ailes stabilisatrices (6) et un moteur de propulsion à combustible solide ainsi que deux charges de combustible séparées (2, 3) espacées axialement dans la fusée et 5 transmettant leurs gaz de combustion à des tuyères (7) montées dans un élément annulaire (5) formant la coque externe de la fusée entre les deux charges de combustibles, caractérisée en ce que les deux charges de combustibles (2,3) ont des dimensions et des positions relatives de façon que leur centre de gravité conumn 10 coïncide pratiquement avec le centre de gravité résultant de la fusée, en ce que la partie de la cavité intérieure de la fusée entourée par ledit élément annulaire (5) supportant les tuyères (7) forme un espace vide (4) dans lequel les deux charges de combustibles débitent leurs gaz de combustion en commun et en ce que 15 les ailes stabilisatrices (6) sont fixées sur ledit élément annulaire (5) circonférentiellement entre les tuyères (7)» 2. Fusée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément annulaire (5) est muni d'évidements (8) débouchant dans ledit espace vide (4) et en ce que les tuyères (7) et les 20 supports (9)