Brevet FR2043632A1 — publié le 19710219

i 2043632 La présente invention se rapporte à une chambre de combustion, notamment pour moteurs-fusées, contenant une ou plusieurs charges de propergol solide dont au moins la plus proche de la sortie est agencée en charge tubulaire s'allumant sur uïb de ses deux fèces 5 frontales ou sur les deux et comporte sur sa surface latérale intérieure un dispositif guidant les gaz propulsifs et protégeant en cette région ladite charge» On connaît des chambres de combustion de ce genre de structure dont les charges propulsives tubulaires sont isolées du 10 feu sur leur surface latérale intérieure par un tube conducteur de gaz en matière incombustible collé sur celle-ci. Dans ces chambres de combustion, il arrive souvent, en particulier lorsque lesdites charges ont line longueur relativement importante, que les secteurs subsistant dans leurs tubes conducteurs pendant la combustion ne 15 .résistent pas aux contraintes mécaniques et thermiques élevées se produisant alors et se déforment. Il en résulte pour les gaz propulsifs gagnant la sortie de la chambre à travers les tubes ainsi déformés des déviations fâcheuses par rapport à la direction fixée, déviations accompagnées de pertes d'écoulement supplémentaires. 20 Un autre inconvénient réside dans le fait que les maté riaux de haute résistance à la chaleur et à l'érosion utilisés jusqu'à présent pour les tubes conducteurs de gaz ne se fixent qu'avec difficulté sur les charges tubulaires. De plus, ces matériaux ont généralement des coefficients de dilatation linéaire très 25 différents de ceux des matériaux pouvant constituer lesdites charges et généralement aussi les couches de colle assemblant à celles-ci les tubes conducteurs n'ont pas une élasticité suffisante pour compenser de telles différences de coefficient de dilatation thermique entre charges et tubes „ Ces différences de dilatation ther- . 30 mique entre les matériaux des charges tubulaires et des tubes conducteurs et ce manque d'élasticité empêchant les couches de colle d'absorber suffisamment les dilatations thermiques provoquant la séparation, fréquemment observée, desdits tubes d'avec les charges qui les entourent : il en résulte que ces charges tubulaires 35 entrent en combustion non plus uniquement, comme prévu, sur une ou deux faces frontales, mais aussi en un ou plusieurs emplacements de leur surface latérale intérieure. Ce risque est particulièrement aigu dans les fusées, car il arrive qu'elles soient déjà exposées à de fortes fluctuations de température au cours 40 de leur transport à destination ou de leur stockage. 70 18433 2 2043632 L'invention a pour objet une chambre de combustion du type précité, notamment pour moteurs-fusées, qui présente une structure simple et surtout une grande sûreté de fonctionnement . 5 Cette chambre de combustion est caractérisée par le fait qu'elle comporte sur la surface latérale intérieure de la charge tubulaire une isolation ignifuge constituée par un matériau qui, pendant la combustion de ladite charge tubulaire, se désagrège progressivement à une vitesse plus faible que celle-ci 10 ne brûle. Dans une telle chambre de combustion, il ne peut plus se produire de déviations, accompagnées de pertes d'écoulement supplémentaires, des gaz propulsifs gagnant la sortie de la chambre à travers la charge tubulaire comme on en observe souvent 15 dans les chambres de combustion précédentes par suite de déformations de leurs tubes conducteurs de gaz en matériau incombustible. En outre, les matériaux désagrégeables utilisés pour l'isolation ignifuge conforme à l'invention se fixent en général beaucoup plus facilement contre les charges tubulaires que les matériaux 20 présentant la résistance à la chaleur et à l'érosion qu'exige un tube conducteur incombustible. Du fait que la désagrégation de l'isolation ignifuge progresse un peu moins vite que la combustion de la charge tubulaire, la surface latérale intérieure de cette dernière est 25 également protégée à tout moment des flammes ou des gaz propulsife chauds. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'isolation ignifuge est composée de deux couches se suivant en direction radiale, celle de l'intérieur constituée par un maté-30 riau incombustible mais transformable en calamine, celle de l'extérieur par un matériau brûlant à une vitesse un peu plus faible que la charge tubulaire et doué d'une élasticité capable d'absorber les dilatations thermiques de celle-ci. Le fait que la couche extérieure en matériau combus-r 35 tible absorbe les dilatations thermiques de la charge tubulaire permet d'utiliser pour la couche intérieure des matériaux résistants à la chaleur et à l'érosion qui soient peu coûteux, au lieu que, par suite de leur élasticité insuffisante, il ne pouvait précédemment en être question pour l'isolation de la surface la-40 térale intérieure de charges tubulaires à combustion frontale. 70 18433 5 2043632 La couche extérieure réagit donc en couche intermédiaire compensant les grandes différences de dilatation thermique qui existerfc entre la charge tubulaire et la couche intérieure incombustible» Cette dernière a dans ce cas une épaisseur calculée en sorte 5 qu'elle résiste à une contrainte thermique exercée d'un seul côté par les gaz propulsifs chauds ou les flammes de combustion mais non à une telle contrainte exercée de plusieurs côtés à la fois. On est ainsi assuré que la désagrégation progressive de la couche intérieure, incombustible en soi, aura lieu en tout point 10 où la couche extérieure dégage celle-ci par sa propre combustion en sorte que ladite couche intérieure soit exposée de trois côtés à la fois à l'influence destructive des flammes ou des gaz propulsifs chauds à son extrémité supérieure libre. C'est pourquoi, conformément à l'invention, on choisit par sécurité un matériau 15 de couche extérieure qui brûle avec un certain retard par rapport à la charge creuse. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé. 20 L'unique figure de ce dessin représente en coupe lon gitudinale une chambre de combustion 1 destinée à une fusée et comportant à sa sortie une tuyère de jet 2. Les références 3 et 4 désignent l'enveloppe et la paroi frontale de cette chambre, à l'intérieur de laquelle deux charges propulsives 6 et 7 à combus-25 tion frontale sont placées coaxialement l'une derrière l'autre en maintenant libre un espace intermédiaire 5° L'une de ces charges, 6, est un bloc cylindrique massif dont la face frontale 9 opposée à la face de combustion 8 est en appui contre la paroi frontale 4 de la chambre de combustion. L'autre charge, 7, direc-30 tement voisine de la tuyère 2, a la forme d'un cylindre creux, ou tube, et son alésage axial continu est désigné par 10 ; elle est combustible par ses deux faces 11 et 12, c'est-à-dire allumée simultanément sur elles deux à la mise en marche» L'alésage longitudinal 10 de la charge tubulaire 7, à 35 travers lequel les gaz propulsifs engendrés sur la face de combustion 8 de la charge massive 6 ainsi que sur la face 11, tournée vers celle-ci, de ladite charge tubulaire parviennent à la tuyère 2, est revêtu d'une isolation ignifuge 17 composée de deux couches 13 et 14 successives en direction radiale. La couche extérieure 13, collée sur la surface 16 de l'alésage 10, est cons40 70 18433 4 2043632 tituée par une matière combustible, en particulier une matière plastique, dont la vitesse de combustion est peu plus faible que celle de la.charge tubulaire 7 et dont l'élasticité est suffisante pour absorber les dilatations thermiques de cette 5 même charge 7° Comme indiqué par les lignes 17 en trait discontinu qui marquent les zones de combustion à un instant quelconque après l'allumage, la couche extérieure 13 se consume par conséquent avec un certain retard par rapport à la charge tubulaire 7 en direction axiale et, à partir de ladite charge, en direc-10 tion radiale. La couche intérieure 14 de l'isolation 15 est. constituée en revanche par un matériau incombustible mais transformable en calamine» Elle a une épaisseur calculée en sorte qu'elle se désagrège seulement lorsqu'elle est attaquée également par les 15 flammes ou les gaz propulsifs sur sa surface extérieure» Cela se produit, comme on l'a déjà exposé, avec un certain retard à mesure que la combustion progresse axialement» Il en résulte que la charge tubulaire 7 ne peut absolument pas s'allumer, au cours de la combustion, sur la surface 16 de l'alésage 10, ce qui provo-20 querait de graves perturbations de fonctionnement et même, dans la plupart des cas, la destruction de la chambre de combustion 1» 70 18433 5 2043632 REVENDICATIONS 1 - Chambre de combustion, en particulier pour moteurs-fusées , renfermant une ou plusieurs charges de propergol solide dont au moins la plus proche de la sortie est réalisée sous forme 5 dtae charge tubulaire qui sera allumée sur une de ses deux faces frontales ou sur les deux et comporte sur son enveloppe intérieure un dispositif guidant le passage des gaz propulsifs et protégeant en cette région ladite charge, chambre de combustion caractérisée par le fait qu feLle comporte sur la surface latérale intérieure 10 de la charge tubulaire une isolation ignifuge constituée par un matériau qui, pendant la combustion de ladite charge tubulaire, se désagrège progressivement à une vitesse plus fiable que celle-ci ne brûle. 2 - Chambre de oombustion selon la revendication 1 15 caractérisée par le fait que l'isolation ignifuge est composée de deux couches se suivant en direction radiale, celle de l'intérieur constituée par un matériau incombustible mais transformable en calamine, celle de l'extérieur par un matériau brûlant à une vitesse un peu plus faible que la charge tubulaire et doué 20 d'une élasticité capable d'absorber les dilatations thermiques de celle-ci.