Brevet FR2297328A1 — publié le 19760806

L'invention est relative aux impulseurs pyrotechniques, c' est-à-dire aux générateurs de flux de gaz chauds fonctionnant par combustion d'un propergol solide et destinés à engendrer, notamment vis-à-vis d'une structure à essayer, une poussée éphémère prédéterminée en direction, intensité et durée, cette poussée étant généralement orientée perpendiculairement au plan d'application de l'impulseur sur la structure à essayer. Et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérdt, mais non exclusivement, parmi ces impulseurs pyrotechniques, ceux destinés à des essais en vol de structures d'aérodynes, la poussée souhaitée dans ce cas étant en général comprise entre 20 et 200 décanewtons (daN) avec une durée de l'ordre de 10 à 50 millisecondes. Etant donné que des essais de ce genre nécessitent l'utilisation, pour un me essai, d'un grand nombre d'impulseurs (plusieurs dizaines, voire une centaine ou meme plus), on conçoit qu'il y aurait intérêt à disposer d'impulseurs simples (donc d'un prix de revient relativement bas) et aisément rechargeables en propergol après usage (manoeuvre de rechargement facile et de courte durée). Par ailleurs, lorsque l'impulseur comporte un dispositif de sécurité destiné à créer une voie d'éjection supplémentaire en cas de surpression accidentelle dans la chambre de combustion de l'impulseur, il serait souhaitable qu'un tel dispositif de sécurité, lorsqu'il a fonctionné, puisse titre rapidement restauré à l'occasion de la manoeuvre suivante de rechargement de l'impulseur. Enfin, au point de vue des opérations de fabrication et de stockage des impulseurs de ce genre, il serait souhaitable que la partie pyrotechnique de l'impulseur puisse faire l'objet de mesures de sécurité plus sévères que sa partie purement mécanique (corps de l'impulseur notamment). L'invention a précisément pour objet de procurer un impulseur pyrotechnique qui satisfasse mieux que les impulseurs de ce genre déjà connus aux divers critères dont il vient d'entre question, c'est-à-dire un impulseur pyrotechnique simple et bon marché, aisément rechargeable, doté d'un dispositif de sécurité fiable et facilement restaurable, et, enfin, se prestant à des mesures de sécurité (à la fabrication et au stockage) pour sa partie pyrotechnique. L'impulseur pyrotechnique selon l'invention comporte un corps dans lequel est ménagée au moins une cavité interne servant de logement et de chambre de combustion pour une charge de propergol en plaquettes associée à des moyens de mise à feu télécommandés, la susdite cavité interne communiquant avec l'extérieur par un orifice (ou groupe d'orifices) dëvacuation des gaz dont l'axe définit l'axe de poussée de l'impulseur, ledit impulseur étant caractérisé en ce que, le susdit corps est constitué par une pièce monobloc,de préférence longiforme, capable de résister aux pressions mises en jeu dans l'impulseur lors de la combustion de la charge de propergol, la susdite cavité interne est un logement cylindrique ouvert à une de ses extrémités et d'axe parallèle à l'axe longitudinal de la susdite pièce monobloc, ltextrémité ouverte de ce logement cylindrique étant agencée de façon à pouvoir recevoir un bouchon obturateur amovible après mise en place de la charge de propergol, et ladite charge de propergol est constituée par des plaquettes de propergol fixées sur une armature longiforme indépendante pliée longitudinalement et présentant une élasticité transversale permettant de réduire par constriction son contour apparent transversal en vue d'engager cette armature dans le logement cylindrique destiné à recevoir la charge de propergol, la susdite armature, une fois engagée puis libérée de la contrainte de constriction, venant prendre appui contre la paroi interne du susdit logement cylindrique par un phénomène d'expansion transversale élastique. On conçoit qu'un tel impulseur sera effectivement, simple et bon marché, du fait qu'il est constitué essentiellement par un corps monobloc creux et par un bouchon obturateur, aisément rechargeable, du fait qu'il suffit, pour procéder au renouvellement de la charge, d'enlever le bouchon obturateur, de dégager l'armature élastique usagée, d'introduire une nouvelle armature garnie de ses plaquettes de propergol, et, enfin, de remettre en place le bouchon obturateur, et propre à tre fabriqué et stocké par éléments séparés dans de bonnes conditions de sécurité, ces éléments séparés étant, d'une part, la pièce monobloc longiforme qui constitue le corps de 1 'impulseur et peut entre usinée et stockée sans précautions spéciales, et, d'autre part, 1 'armature portant la charge de propergol, armature qui peut être fabriquée et stockée (y compris sa charge de propergol) dans des locaux spéciaux dotés des systèmes de sécurité classiques en matières d'ateliers de pyrotechnie. On peut alors, avantageusement, réaliser l'orifice d'évacuation des gaz (dont l'axe définit l'axe de poussée de l'impul- seur) par le canal d'une tuyère dont le corps est fixé, par une membrane de sécurité, à un bouchon évidé axialement et rapporté de façon amovible, par exemple par vissage, sur le corps de 1' impulseur, la susdite tuyère conmuniquant avec la chambre de combustion dudit iipulseur. De cette façon, d'une part, toute surpression accidentelle dans ladite chambre de combustion provoque le cisaillement de la membrane de sécurité et par suite l'éjection de la tuyère et le dégagement d'une section d'évacuation des gaz bien supérieure à celle initialement constituée par le col de la tuyère, et, d'autre part, il suffit, après un tel incident, de remplacer l'ancien bouchon porte-tuyère détérioré par un nouveau bouchon équipé d'une tuyère, cette opération pouvant aisément être réalisée au cours de la manoeuvre suivante de rechargement de 1'im- pulseur. Bien entendu, pour des raisons d'étanchéité avant le tir, la tuyère sera provisoirement obturée de façon étanche par un paillet destructible par l'action de la pression de tir lors de la mise à feu de la charge de propergol. Lorsque l'impulseur comporte un tel bouchon sécurité porte-tuyère, bouchon pourra avantageusement être vissé dans un alésage ménagé dans le corps de 1'impulseur et communiquant avec le logement cylindrique de la charge de propergol. Dans ce cas, l'alésage destiné à recevoir le bouchon portetuyère pourra avantageusement entre un alésage borgne d'axe transversal ménagé dans l'extrémité du corps d'impulseur opposée à celle par laquelle est mise en place la charge de propergol et dont la fermeture est assurée par un bouchon obturateur amovible, le susdit alésage borgne ayant alors, de préférence, un diamètre supérieur à celui du logement cylindrique de la susdite charge deXpropergol de façon à faciliter l'évacuation des gaz en cas de rupture de la membrane de sécurité et d'éjection de la tuyère. Par ailleurs et notamment lorsque l'impulseur comporte à la fois un bouchon obturateur à une de ses extrémités et un bouchon porte-tuyère (d'axe perpendiculaire au précédent) à son autre extrémité, on pourra avantageusement faire porter par le susdit bouchon obturateur les moyens de mise à feu télécommandés de la charge de propergol, lesdits moyens de mise à feu pouvant être constitués par un allumeur électrique classique relié par fils blindés à un pupitre de commande. En ce qui concerne alors la charge de l'impulseur, constituée par une armature longiforme pliée présentant une élasticité transversale et portant-des plaquettes de propergol, on la constitue de préférence conformément à tout ou partie des dispositions suivantes l'armature est constituée en une feuille métallique mince pliée de façon à présenter, lorsque la charge est en place, plusieurs flans parallèles, ladite feuille étant constituée en un matériau (alliage d'aluminium par exemple) et avec une épaisseur (Q,1 mm par exemple) tels qu'elle présente l'élasticité transversale requise et qu'elle soit capable de résister, pendant la durée de fonctionnement de l'impulseur, aux températures et fatigues mises en jeu dans la chambre de combustion dudit impulseur les plaquettes de propergol sont fixées, de préférence par collage, sur l'une au moins des deux faces des flans parallèles, chaque flan portant avantageusement deux plaquettes de propergol de façon à réaliser, à capacité énergétique donnée,- une compacité maximale du chargement, étant entendu que de toute façon il doit subsister des écarts entre les plaquettes de propergol en regard et entre chaque plaquette orientée vers la paroi interne de la chambre de combustion et ladite paroi interne, ces écarts définissant des passages longitudinaux suffisants pour l'écoulement des gaz vers l'orifice d'évacuation de l'impulseur les extrémités marginales de la feuille métallique mince pliée sont recourbées de façon à constituer, avec les dos des plis de ladite feuille (dos exempts de propergol), des bandes d'appui longitudinales grace auxquelles l'armature élastique puisse entre arc-boutée contre la paroi interne de la chambre de combustion de l'impulseur, ce qui confère à la charge une meilleure tenue aux vibrations les parties découvertes de l'armature élastique peuvent alors, si nécessaire, entre protégées par un revStement.résistant à l'action des gaz chauds la longueur de l'armature est fonction de celle des plaquettes de propergol (dont la surface d'inflammation conditionne la poussée et l'épaisseur la durée de combustion), mais, quelle que soit cette longueur de l'armature, on prévoit avantageusement des moyens de butée longitudinale évitant tout glissement de ladite armature vers la zone où se trouve l'orifice d'évacuation des gaz la charge ainsi constituée (armature avec plaquettes de propergol) peut entre encapsulée de façon étanche pour le stockage. Au point de vue constructif, il sera possible de réaliser simultanément les diverses dispositions dont il vient d'être question en constituant le corps de l'impulseur par un barreau métallique (par exemple en un alliage léger tel que le "DURALUMIN") à section quadrangulaire (de préférence rectangulaire), en ménageant dans ce barreau un premier alésage axial borgne dont l'extrémité ouverte est équipée d'un bouchon obturateur porte-allumeur, de préférence agencé sous forme d'un élément à tdte polygonale prolongée par une douille filetée propre à être vissée dans un taraudage usiné dans la susdite extrémité ouverte, en ménageant, à l'extrémité du susdit barreau opposée à celle portant ce bouchon obturateur, un deuxième alésage borgne orienté transversalement et débouchant dans le fond du premier alésage axial, 1 'extr & ité ouverte de ce deuxième alésage borgne étant équipée d'un bouchon porte-tuyère également agencé sous forme d'un élément à tette polygonale adaptable par vissage dans ladite extrémité ouverte, et en prévoyant, dans la zone de raccordement des susdits premier et deuxième alésages au moins une butée longitudinale propre à empocher toute pénétration, dans le deuxième alésage, de l'armature élastique portant les plaquettes de propergol. Il y a lieu de noter que l'on pourra, lorsqu'on désire obtenir des poussées relativement fortes, ménager dans un mee corps plusieurs logements cylindriques indépendants propres à recevoir chacun-une charge de propergol, ces logements débouchant, par leFr extrémité oppose à leur extrémité de remplissage, dans un cpllecteur commun alimentant au moins un orifice (ou groupe d'o rifices) d'évacuation. Pour illustrer les diverses dispositions dont il vient d'é- tre question, on va décrire maintenant un mode de réalisation de l'invention, préféré mais nullement' limitatif, en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels la fig. 1 représente, en coupe longitudinale selon I-I fig.2-, un impulseur pyrotechnique conforme à l'invention la fig. 2 est une coupe transversale, selon II-II fig. 1, de cet impulseur la fig. 3 représente, à plus grande échelle, en perspective avec parties arrachés, l'une des extrémités dudit impulseur avec sa charge de propergol en cours d'introduction dans la chambre de combustion de l'appareil, et la fig. 4, enfin, représente, en perspective avec parties éclatées, une variante de réalisation du susdit impulseur, variante suivant laquelle plusieurs charges de propergol sont logées dans un-même corps et alimentent un collecteur desservant une tuyère d'éjection commune. L'impulseur pyrotechnique d'essais de structure en vol représenté fig. 1 et 2 comporte un corps 1 constitué par un barreau en alliage léger à base d'aluminium ("DURALUMIN" par exemple), de section rectangulaire, dans lequel sont ménagés deux alésages borgnes obtenus par des opérations de perçage, à savoir, un premier alésage A1 axial, régnant depuis une extrémité du barreau 1 jusqu'au voisinage de son autre extrémité, ce premier alésage A1 étant destiné à recevoir la charge de propergol et comportant, vers son extrémité fermée, un épaulement 2 constituant une butée longitudinale pour la susdite charge de propergol, et un deuxième alésage A2, orienté transversalement et situé vers l'extrémité du barreau 1 opposée à l'extrémité ouverte de l'alésage A1 , ce deuxième alésage A2 débouchant dans l'une des faces latérales du susdit barreau 1 et présentant un diamètre un peu supérieur à celui du premier alésage A1 L'extrémité ouverte de l'alésage A1 est taraudée et obturée par un bouchon fileté 3, à tête en forme d'écrou à six pans, servant de support à un allumeur électrique 4 relié par des fils blindés 5 à un pupitre de commande situé à distance, l'étanchéi- té étant assurée par un joint plat 6 en aluminium recuit. L'extrémité ouverte de l'alésage A2 est taraudée et obturée par un bouchon fileté 7, à teste en forme d'écrou à six pans, évidé axialement et servant de support à une tuyère d'éjection des gaz 8 reliée au corps du bouchon 7 par une membrane de cisaillement brasée 9 en cuivre recuit bloquée à sa périphérie par une rondelle d'appui collée 10, le débouché intérieur de la susdite tuyère étant obturé par un paillet d'étanchéité destructible Il en feuille d'aluminium collée. Le corps 1 de l'impulseur comporte, dans sa face opposée à celle portant le bouchon porte-tuyère 7, des trous borgnes taraudés 12 (par exemple deux à chaque extrémité) pour la fixation dudit corps sur la structure à essayer, ou, mieux encore, sur une semelle intermédiaire d'adaptation que l'on fixe sur la structure à essayer au moment des essais. En ce qui concerne enfin la charge de propergol de l'impulseur, elle est constituée par une armature 13 en feuille d'aluminium pliée de façon à former trois flans parallèles (lorsque la charge est en place), cette armature présentant une certaine élasticité transversale permettant de réduire son diamètre par un effort de constriction en vue de l'engager dans l'alésage A1 comme montré fig. 3. Une fois engagée dans l'alésage A1 et l'effort de constriction relâché, la susdite armature 13 subit une expansion radiale lui faisant prendre appui à frottement dur contre la paroi interne de l'alésage A1 par des surf aces d'appuiconstituées par les dos 13a des plis de la feuille 13 et par les extrémités marginales recourbées 13b de ladite feuille. Pour achever la mise en place de l'armature 13 dans l'alésage A1, il suffit de la repousser vers le fond dudit alésage, jusqu'à ce qu'elle vienne buter contre l'épaulement 2. Quant au propergol proprement dit il est constitué par des plaquettes rectangulaires 14 d'une poudre qui peut avantageusement entre une poudre à double base à vitesse de combustion élevée (par exemple une solution solide de nitrocellulose et de nitroglycérine additionnée d'un stabilisant), les susdites plaquettes étant écartées les unes des autres et collées de part et d'autre de chaque flan de l'armature 13. A titre purement indicatif, on peut signaler que l'on a réalisé un impulseur de ce genre avec les caractéristiques dimensionnelles principales suivantes \longueur : 97 mmbpour une charge de propergol à six plaquettes de poudre assurant une surface de combustion de 70 cm2 épaisseur des plaquettes : 0,6 mm épaisseur de l'armature élastique : 0,1 mm alésage A1 de diamètre 15 mm et alésage A2 de diamètre 19mu; diamètre au col de la tuyère : 5,2 mm pression d'éclatement de la membrane de sécurité : 315 bars Avec un tel impulseur , d'un poids global de 200 g environ, on a obtenu une pression moyenne de fonctionnement de 240 bars environ pendant une durée d'environ 20 ms. On a représenté sur la fig. 4, en perspective avec parties éclatées, une variante de réalisation à plusieurs charges de propergol logées dans un même corps, les mêmes références désignant, sur cette fig. 4, les mêmes éléments que sur les fig. 1 à 3. Suivant cette variante, le corps 1 de l'appareil est constitué par une plaque rectangulaire en alliage léger dans laquelle sont ménagés trois alésages parallèles identiques A1 équipés chacun d'un bouchon obturateur 3 portant un allumeur à fils blindés 5. Chaque alésage A1 reçoit une charge de propergol à armature élastique 13 et plaquettes de propergol 14, les trois alésages A1 débouchant dans un collecteur commun constitué par un alésage transversal borgne A3 desservant, dans sa partie centrale, un orifice d'évacuation équipé d'un bouchon porte-tuyère 7 analogue à celui du mode de réalisation précédent. L'alésage borgne A3 est obturé par un bouchon fileté 15 à rondelle d'étanchéité 16, le fond interne 15a dudit bouchon étant prévu concave de façon à assurer la continuité du passage d'écoulement des gaz au niveau de l'alésage A1 situé du même ca- té. On a représenté l'alésage de gauche garni, celui du milieu en cours de garnissage et celui de droite vide. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement 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. Impulseur pyrotechnique, notamment pour essais de structures et plus particulièrement encore pour essais en vol de structures d'aérodynes, comportant un corps dans lequel est ménageeau moins une cavité interne servant de logement et de chambre de combustion pour une charge de propergol en plaquettes associée à des moyens de mise à feu télécommandés, la susdite cavité interne communiquant avec l'extérieur par un orifice (ou groupe d'orifices) d'évacuation des gaz dont l'axe définit l'axe de poussée de l'impulseur, ledit impulseur étant caractérisé en ce que le susdit corps est constitué par une pièce monobloc de préférence longiforme (1), de préférence à section quadrangulaire, capable de résister aux pressions mises en jeu dans l'impulseur lors de la combustion de la charge de propergol, la susdite cavité interne est un logement cylindrique (A1) ouvert à une de ses extrémités et d'axe parallèle à l'axe longitudinal de la susdite pièce monobloc (1), l'extrémité ouverte de ce logement cylindrique (A1) étant agencée de façon à pouvoir recevoir un bouchon obturateur amovible (3) après mise en place de la charge de propergol, et ladite charge de propergol est constituée par des plaquettes de propergol (14) fixées sur une armature longiforme indépendante (13) pliée longitudinalement et présentant une élasticité transversale permettant de réduire par constriction son contour apparent transversal en vue d'engager cette armature(13) dans le logement cylindrique (A1) destiné à recevoir la charge de propergol, la susdite armature (13),une fois engagée puis libérée de la conteBinte de constriction, venant prendre appui contre la paroi interne du susdit logement cylindrique (A1) par un phénomène d'expansion transversale élastique. 2. Impulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que son orifice d'évacuation des gaz est constitué par le canal d'une tuyère (8) dont le corps est fixé, par une membrane de sécurité (9), à un bouchon (7) évidé axialement et rapporté de de façon amovible sur le corps (1) de l'impulseur, la susdite tuyère (8) communiquant avec le logement cylindrique (A1) de la charge de propergol. 3. Impulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tuyère (8) est obturée, avant la mise en service de l'im pulseur, par un paillet (11) destructible par le fonctionnement dudit impulseur. 4. Impulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bouchon porte-tuyère (7) est vissé dans un alésage (A2) ménagé dans le corps (1) de l'impulseur et communiquant avec le logement cylindrique (A1) de la charge de propergol. 5. Impulseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alésage (A2) est un alésage borgne d'axe perpendiculaire à l'axe du logement cylindrique (A1) de la charge de propergol, ledit alésage (A2) étant situé à l'extrémité du corps d'impulseur (1) opposée à l'extrémité ouverte du susdit logement cylindrique (A1). 6. Impulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre de l'alésage (A2) recevant le bouchon portetuyère (7) est supérieur au diamètre du logement (A1) de la charge de propergol. 7. Impulseur selon l'une quelconque des précedentes revendications, caractérisé en ce que le bouchon obturateur amovible (3) sert de support aux moyens de mise à feu (4) de la charge de propergol. 8. Impulseur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que son bouchon obturateur (3) et son bouchon porte-tuyère (7) - lorsqu'un tel bouchon portetuyère est prévu - sont des bouchons vissés comportant une tête polygonale, avantageusement en forme d'écrou à six pans. 9. Impulseur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'armature (13) de sa charge de propergol est constituée par une feuille métallique mince pliée de façon à présenter, lorsque la charge est en place, plusieurs flans parallèles destinés à recevoir des plaquettes de propergol (14), ladite feuille métallique étant constituée en un matériau et avec une épaisseur tels qu'elle présente lté- lasticité requise et soit capable de résister, pendant la durée de fonctionnement de l'impulseur, aux températures et fatigues mises en jeu dans la chambre de combustion dudit impulseur. 10. Impulseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les plaquettes de propergol (14) sont fixées, de préférence par collage, sur l'une au moins des deux faces des flans parallèles de l'armature élastique (13), des écarts étant ménagés entre les plaquettes en regard et/ou entre une plaquette d'extré mité et la paroi en regard du logement (A1) de la charge de propergol. 11. Impulseur selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'un au moins des flans de l'armature élastique (13) porte des plaquettes de propergol sur ses deux faces. 12. Impulseur selon lune quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les extrémités marginales (13b) de l'armature pliée (13) sont recourbées de façon à constituer, avec le dos (13a) des plis de ladite armature (13), des bandes d'appui grace auxquelles l'armature (13) puisse être arc-boutée élastiquement contre la paroi interne de son logement (A1). 13. Impulseur selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les parties découvertes de l'armature (13) portant les plaquettes de propergol (14) sont protégées par un revttement résistant à l'action des gaz chauds. 14. Impulser selon lune quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comporte une butée (2) pour limiter la course d'enfoncement de la charge de propergol (13,14) dans son logement (A1). 15. Impulseur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que sa charge de propergol est encapsulée. 16. Impulseur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comporte, dans un mSme corpus( , plusieurs logements Z1) alimentant un collecteur (A3) desservant, dans sa partie centrale, un orifice d'évacuation commun, le susdit collecteur étant de préférence un alésage transversal borgne obturé par un bouchon dont le fond interne est avantageusement concave. 17. Charge de propergol à armature élastique (13) et plaquettes de propergol (14) pour un impulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16.