Brevet FR2152647A1 — publié le 19730427

La présente invention se rapporte à un moteurfusée à propergols liquides du type à flux non dérivé, dans lequel des gaz de réaction riches en oxydant ou en combustible, produits dans une chambre de précombustion, sont envoyés, après expansion dans une turbine, en vue de leur réaction ultérieure avec du combustible ou de l'oxydant dans une chambre de combustion principale, ce moteur-fusée éta nt pourvu de tuyères ou groupe de tuyères de pilotage pour produire des moments de pilotage autour de l'un au moins des trois axes principaux. Pour des engins propulsés par moteurs-fusées, on préfère souvent ne pas suspendre le moteur principal, qui assure la propulseion de ltengin, de manière que ce moteur puisse pivoter pour permettre des mouvements de pilotage, du fait qu'une telle suspension a) entratne des dépenses de construction supplémentai res considérables, b) exige l'utilisation de servo-moteurs puissants et par conséquent lourds, et c) présente un grand risque de grippage et de coin cement de parties mobiles, en raison des condi tions de fonctionnement extrêmement sévères. Au lieu de cela,on associe à ltengin un système de moteurs de pilotage comprenant plusieurs tuyères ou groupes de tuyères ayant des directions de poussée différentes, dont l'alimentation en propergols est séparée de celle du moteur principal. Pour éviter le supplément de poids résultant de cette séparation de l'alimentation en propergols, on a récemment proposé, pour des moteurs-fusées à propergols liquides du type à flux non dérivé, d'alimenter les tuyères de pilotage ou groupes de tuyères de pilotage en gaz d'échappement de turbine dérivés du processus de combustion du moteur-fusée principal.Toutefois, par suite de leurs températures élevées, ces gaz d'échappement risquent d'endommager les distributeurs de structure extrêmement compliquée, montés en amont des tuyères ou groupes de tuyères de pilotage, ainsi que les sections de canalisation mobiles, existant éventuellement dans les canalisations de raccordement. La présente invention vise un moteur-fusée à propergols liquides du type mentionné ci-dessus, équipé d'un système de moteurs de pilotage léger, peu encombrant et de grande fiabilité. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que les tuyères ou groupes de tuyères de pilotage sont alimentés en gaz sous pression provenant de la chambre de précombustion du moteur-fusée principal. Dans le moteur-fusée à propergols liquides conforme à l'invention, il ne se produit pas d'augmentation de poids indésirable, telle qu'elle résulte d'une alimentation séparée en propergols du moteur principal et du système de moteurs de pilotage. Par ailleurs, du fait que, comme déJà mentionné, la chambre de précombustion fonctionne avec un excès d'oxydant ou de combustible, les températures des gaz prélevées dans cette chambre sont sensiblement plus faibles que les températures des gaz en aval de la turbine dans la chambre de combustion principale, cela notamment lorsque, suivant une caractéristique de l'invention, les emplacements de prélèvement pour les gaz sous pression sont situés dans la zone d'extrémité antérieure de la chambre de précombustion.La conséquence positive de cet agencement est que des parties mobiles, sensibles à la température, se trouvant dans les canalisations menant vers les tuyères ou groupes de tuyères de pilotage, ainsi que les distributeurs, ne subissent pas de surcharges thermiques. Pour la description plus détaillée de l'invention, on va se référer au dessin annexé qui représente schématiquement un exemple de réalisation non limitatif de l'objet de l'invention. La figure unique du dessin représente I'eztrémité arrière d'un engin 1 à propulsion par moteur-fusée, l'enveloppe de cet engin étant partiellement représentée en coupe longitudinale (2a) et partiellement en développement (2b). La propulsion de l'engin est assurée par un moteur-fusée à propergols liquides 3 du type à flux non dérivé. Ce moteur-fusée se compose essentiellement d'une chambre de précombustion 4, d'une chambre de combustion principale 5, d'une turbine auxiliaire 6 se trouvant entre les deux chambres 4 et 5 ainsi que d'une tuyère de poussée 7 faisant suite à la chambre de combustion principale 5. En amont de la tuyère auxiliaire 6 se trouve une grille directrice amont 8 et en aval de la tuyère auxiliaire 6 une grille directrice aval de ralentissement 9.Par un arbre 10, ia turbine auxiliaire 6 entraîne deux pompes 11 et 12 qui véhiculent ehacune l'un des deux ergols à partir de réservoirs cor respondants 13, 14. L(un des ergols, par exemple de l'hydrogène liquide passe, à des fins de refroidissement, dans la paroi de la tuyère de poussée 7 et de la chambre de combustion principale 5 avant d'tre introduit entièrement par une canalisation 15 dans la chambre de précombustion 4. Dans cette chambre, cet ergol réagit avec une partie de l'autre ergol, par exemple de l'oxygène liquide, arrivant par une canalisation 16, pour former des gaz de propulsion riches en combustible.La partie restante de cet autre ergol parvient par une canalisation 17 dans la grille directrice aval de ralentissement 9 dans laquelle elle est ajoutée aux gaz de propulsion riches en combustible, détendus dans la turbine auxiliaire 6. On reconnaet également sur la figure que des faibles quantités des gaz de propulsion, par exemple riches en combustible, sont prélevées, à des fins de pilotage, dans la chambre de précombustion 4, dans la zone antérieure de cette chambrez à quatre endroits répartis-uniformément sur le pourtour de cette chambre, deux seulement de ces endroits(18b, 18d) étant visibles sur le dessin.Les quantités partielles de gaz de propulsion ainsi prélevées sont envoyées à quatre groupes de tuyères de pilotage 19 à 22 qui, comme représenté en dévelop- pé (2b), sont disposés à des intervalles uniformes les uns des autres à l'extérieur sur l'enveloppe de l'engin.-Les groupes de tuyères de pilotage 19 à 22 présentent chacun trois tuyères de pilotage 19a à l9c, 20a à 20c, 21a à 21c et 22a à 22c, à savoir une première tuyère (19a, 20a, 21a, 22a) dont la poussée de pilotage présente la même direction et le mAeme sens que la poussée de propulsion du moteur-fusée principal, une seconde tuyère (19b, 20b, 21b, 22b) avec une poussée de pilotage tangentielle dans le sens des aiguilles d'une montre, et une troisième tuyère (19c, 20c, 21c, 22c) avec une poussée de pilotage tangentielle dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. L'alimentation alternée de ces tuyères de pilotage 19a à 19e, 20a à 20c, 21a à 21c et 22a à 22c est réglée par des distributeurs 23 à 26 ou des organes d'arrêt analogues. REVENDICATIONS 1. Moteur-fusée à propergols liquides du type à flux non dérivé, dans lequel des gaz de réaction riches en oxydant ou en combustible, produits dans une chambre de précombustion, sont envoyés, après expansion dans une turbine, en vue de leur réaction ultérieure avec du combustible ou de oxydant dans une chambre de combustion principale, ce moteur-fusée étant pourvu de tuyères ou groupes de tuyères de pilotage pour produire des moments de pilotage autour de l'un au moins des trois axes principaux, caractérisé par le fait que les tuyères ou groupes de tuyères de pilotage sont alimentés en gaz sous pression provenant de la chambre de précombustion. 2. Moteur-fusée suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les gaz sous pression pour les tuyères ou groupes de tuyères de pilotage sont prélevés dans la partie antérieure de la chambre de précombustion.