Brevet FR2074787A1 — publié le 19711008

L'invention est relative, d'une façon générale, aux générateurs de gaz chauds à propergol solide, c'est-à-dire aux appareils capables d'émettre un flux de gaz chauds (contenant éventuellement des phases condensées) résultant d'une réaction de combustion (par opposition à des réactions de déflagration ou d'explosion) d'un propergol solide, cette dernière expression désignant un produit énergétique monolithique appelé parfois simplement "poudre" et qualifié dans le langage technique international de "solid propellantn ; et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces appareils, les allumeurs à propergol solide destinés à assurer la mise à feu de la charge propulsive d'un moteur-fusée à propergol solide, de tels allumeurs étant généralement appelés à fonctionner avec un débit important pendant un temps très bref pouvant être inférieur à 100 millisecondes. On sait que certains générateurs de gaz chauds à propergol solide utilisés dans les techniques aérospatiales doivent présenter des caractéristiques de fonctionnement (notamment en ce qui concerne leur débit et leur durée de combustion) bien précises et reproductibles avec fidélité pour tous les générateurs du même type. C'est le cas, notamment, des allumeurs à propergol solide pour moteurs-fusées également à propergol solide, de tels allumeurs devant être adaptés, d'une part, aux caractéristiques intrinsèques du bloc de propergol solide dont ils doivent assurer l'allumage (nature, géométrie, dimensions), et, d'autre part, aux conditions d'emploi du moteur-fusée qu'ils équipent et notamment de la rapidité plus ou moins grande souhaitée, en fonction de la mission de ltengin, pour la montée en pression dans la chambre de combustion du susdit moteur-fusée. C'est précisément le but de l'invention de permettre d'obtenir un générateur de gaz chauds à propergol solide (notamment un allumeur de ce genre) de fabrication simple, de caractéristiques bien définies, aisément adaptable et reproductible, et capable de fournir un débit gazeux important pendant un temps bref. Le générateur de gaz chauds à propergol solide selon l'invention comporte au moins une charge constituée par un bloc de propergol solide destiné à être logé de façon coaxiale dans une chambre de combustion, et il est caractérisé par le fait que ce bloc de propergol comporte, dtune part, un faisceau de canaux parallèles à l'axe du bloc et traversant ce dernier de part en part, les parois desdits canaux constituant autant de surfaces dtinflammation génératrices chacune de fronts de combustion coaxiaux dans le processus général de consommation du bloc de propergol, et, dtautre part, un faisceau de tiges inhibitrices orientées parallèlement aux canaux susmentionnés, constituées en un matériau non consommable par combustion lors du processus de consommation du susdit bloc, et noyées dans ce dernier entre les susdits canaux, les susdites tiges évitant l'arrachement de fragments de propergol résiduels (dont elles occupent la place par substitution), fragments qui résulteraient de la rencontre de fronts de combustion issus de canaux voisins (phénomène néfaste risquant d'engendrer des surpressions fâcheuses en fin de consommation du bloc de propergol). A cet effet, on pzB04 t avantageusement des lignes de canaux et des lignes de tnge3 parallèles et alternées, les canaux et tiges voisins étant disposés en quinconce. Lecart entre deux canaux voisins définit alors le temps de combustion pour un propergol donné. De préférence, une grille perforée incombustible (par exemple métallique), dont les perforations coincident avec les débouchés des canaux, est fixée (avantageusement par collage) contre la tranche arrière, ctest.-i-dire la la tranche "aval", du susdit bloc de propergol. En ce qui concerne alors le matériau constitutif des tiges inhibitrices, on adopte de préférence un matériau mauvais conducteur de la chaleur tout en étant capable de résister aux températures mises en jeu pendant la durée de la combustion, un tel mat6- riau pouvant avantageusement être une résine telle que de la résine éthoxyline. Ces tiges peuvent être mises en place lors de la coulée du propergol. De toute façon, un tel bloc de propergol perforé et armé par des tiges inhibitrices est simple et robuste. Il permet, sous un faible encombrement, des débits de gaz très importants, sensiblement constants pendant le cours de la combustion et sans pointes de pression en fin de combustion. De plus, d'une part, le bloc de propergol en question est aisément reproductible, et, d'autre part, son adaptation peut s'opérer, à partir d'une plaque de propergol perforée et armée, en jouant simplement sur le diamètre (donc sur la surface frontale) du tronçon de propergol à découper pour constituer la charge du générateur. La figure unique, du dessin ci-annexé, représente, en perspective avec arrachement partiel, la charge de propergol d'un allu meur à propergol solide établi conformément à un mode de réalisation préféré, mais nullement limitatif, de l'invention. Cette figure représente un bloc de propergol solide établi sous forme d'un pain de poudre cylindrique 1 destiné à constituer le chargement d'un allumeur pour moteur-fusée à propergol solide, ledit pain de poudre présentant, d'une part, un faisceau de canaux 2 parallèles à l'axe du pain et traversant ce dernier de part en part, et, d'autre part, un faisceau de tiges inhibitrices 3 noyées dans le pain 1 entre les canaux 2 et constituées en une résine non consommable lors de la combustion du pain. Une plaque perforée 4 est collée sur la tranche arrière du pain 1 de telle façon que ses perforations 4a coincident avec les débouchés arrière des canaux 2. Des lignes de canaux 2, telles que L1 et L2, alternent avec des lignes de tiges 3, telles que 11 et 12, lesdites tiges 3 étant disposées en quinconce par rapport aux susdits canaux 2. A titre d'exemple, nullement limitatif, on peut signaler que, dans un cas particulier, des résultats satisfaisants ont été obtenus avec un pain de poudre cylindrique de 70 mm de diamètre, de 40 mm de longueur et d'une masse de 170 g, présentant 137 canaux de 3 mm de diamètre régulièrement répartis à un écart de 3 mm, la surface initiale d'inflammation de ce pain de poudre étant de 535 cm2. Le débit fourni a été légèrement supérieur à 1100 g/ -1 pendant 150 ms. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Générateur de gaz chauds à propergol solide, notamment allumeur de ce genre pour moteur-fusée à propergol solide, comportant au moins une charge constituée par un bloc de propergol solide (1) destiné à être logé de façon coaxiale dans une chambre de combustion, caractérisé par le fait que le susdit bloc de propergol solide )comporte, d'une part, un faisceau de canaux (2) parallèles à l'axe du bloc et traversant ledit bloc de part en part, et, d'autre part, un faisceau de tiges inhibitrice (3)orientées parallèlement aux canaux (2), constituées en un matériau non consommable par combustion lors du processus de consommation du bloc (1), et noyées dans ledit bloc(l)entre les susdits canaux (2). 2. Générateur de gaz chauds selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les canaux (2) et les tiges (3) sont répartis respectivement dans des lignes parallèles et alternées. 3. Générateur de gaz chauds selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des canaux (2) et tiges (3) voisins quelconques sont disposés en quinconce. 4. Générateur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé par le fait que la tranche aval du bloc de propergol solide (1) est munie d'une grille perforée incombustible (4) dont les perforations (4a) coincident avec les débouchés arrière des canaux (2). 5. Générateur de gaz chauds selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé par le fait que le matériau constitutif des tiges inhibitrices (3) est un matériau mauvais conducteur de la chaleur tout en étant capable de résister aux conditions thermiques régnant pendant la durée de la combustion. 6. Générateur de gaz chauds selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le matériau constitutif des tiges inhibitrices (3) est une résine telle que la résine éthoxyline.