Brevet FR2453984A1 — publié le 19801107

La présente invention concerne un divergent a vanne incorporée permettant de réaliser une déviation du jet dans une tuyère de propulseur fusée a propergol solide. Un domaine particulier d'application de-l'invention est celui du pilotage par orientation de poussée, pour des missiles stratégiques ou tactiques ou des engins spatiaux. L'orientation de la poussée, c' est-a-dire la dévia- tion du jet, peut etre obtenue de différentes façons, essentiellement en disposant des obstacles orientables en sortie du divergent de la tuyère, en utilisant une ou plusieurs tuyères mobiles ou en injectant un fluide dans la tuyère. Pour des déviations de poussée modérées, il est connu d'injecter dans le divergent, à travers sa paroi late- rale, des gaz chauds issus de la chambre de combustion. Dans ce cas, la difficulté:réside dans la réalisation du yannage des: gaz chauds Une première solution consiste à disposer la vanne à l'extérieur du propulseur, mais cela nécessite la présence d'une canalisation extérieure au propulseur pour les gaz chauds à injecter dans le divergent, - Une autre solution consiste à utiliser duit dispositif du type comportant au moins une vanne interne au propulseur et ayant une pièce mobile pour ouvrir ou fermer un passage d'injection situé à l'intérieur du propulseur, s'ouvrant à une extrémité dans la chambre de combustion et souvrant à son autre. extrémité dans la tuyère a tra- vers la paroi latérale du divergent.La difficulté principale consiste alors dans la réalisation d'un' système de commande isolé des gaz chauds. La présente invention a pour but de surmonter cette difficulté dans un dispositif de déviation de jet du type indique ci-dessus. Ce but est atteint, conformément a l'invention, du fait que la vanne est commandée par un clapet extérieur au propulseur et disposé à une extrémite-d'un conduit d'échappement, ledit clapet, lorsqu'il est manoeuvré, provoquant l'établissement d'une pression différentielle qui commande le déplacement de ladite pièce mobile. Le clapet de commande est situé en dehors des zones soumises aux plus fortes températures. Selon une particularité avantagense du dispositif conforme à l'invention, le conduit d'échappement communi- que avec une chambre de commande qui est séparée du pas- sage d'injection par la pièce mobile, ladite chambre de commande étant en communication de gaz avec la chambre de combustion de manière à utiliser la pression des gaz dela chambre de combustion pour actionner la pince mobile. L'utilisation de l'énergie fournie par les cas d'e la chambre de combustion permet de limiter l'apport extérieur de puissance de commande à ce qui est nécessaire à l'actionnement du clapet de commande. Selon une autre particularité du dispositif conforme à l'invention, le logement de la pièce mobile, le passage d'injection, la chambre de commande, le conduit d'échappe- ment et la communication entre les chambres de commande et de combustion sont formés dans la paroi même de la tuyère. On réalise ainsi une vanne complètement intégrée D'autres particularités et avantages du dispositif conforme à l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif nais non limitatif, en référence aux dessins joints sur lesquels : - les figures 1 et 2 sont deux vues très schématiques partielles en coupe illustrant un premier mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la vanne 'étant Tes pectivement en position fermée et en position ouvertes - la figure 3 est une vue très schématique partielle en coupe illustrant un second mode de réalisation du dis- positif conforme à l'invention. Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne une vanne montée à l'intérieur d'un propulseur entre la chambre de combustion 20 et la tuyère 30 du propulseur. La vanne 10 comporte un pointeau 11 mobile dans un logement 12. Dans la position fermée, le pointeau 11 obture un passage d'injection 13. Celui-ci s'ouvre, à une ex trématé, dans la chambre de combustion 20, à travers la paroi arrière 21 de celle-ci, et, à l'autre extrémité, dans la tuyère 30, à travers la paroi latérale 31 du divergent 32. Le logement 12 s'ouvre, à l'arrière- du pointeau 11, dans une chambre de commande 14. Celle-ci est reliée à la chambre de combustion par un conduit 15 de section de passage relativement faible. Un conduit d'échappement 16,de section de passage notablement supérieure à celle du conduit 15, relie la chambre 14 à un orifice d'échappement 17 muni d'un clapet de commande 18. Le clapet 18 est situé à l'extérieur- du propulseur. Lorsque le clapet 18 est ouvert, le conduit 16 débouche, par l'orifice 17,, à l'extérieur du propulseur. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant. Lorsque le clapet de commande 18 est fermé (figure 1), la pression régnant dans la chambre 14, et donc à l'arrière du pointeau 11, est celle régnant dans la chambre de combustion 20 du fait de la communication entre les chambres 14 et 20 par le conduit 15. Cette communication peut également être assurée par les fuites entre le pointeau 11 et son siège, en llabsence d'un conduit 15. La pression différentielle qui s'exerce alors sur le pointeau 11 tend à le maintenir en position fermée, et le passage d'injection 13 est obturé. Lorsque le clapet 14 est ouvert (figure 2), les gaz de la chambre 14 s'échappent à l'extérieur du propulseur par le conduit 16 de section de passage relativement grande La pression chute. dans la chambre 14, ce qui conduit à l'ouverture du passage d'injection 13 par coulissement vers l'arrière du pointeau 11 dans son logement 12. On réalise ainsi la commande d'une vanne intégrée dans le propulseur au moyen d'un organe de commande (clapet) situé à l'extérieur du propulseur. L'actionnement du clapet de commande est réalisé par exemple électriquement, l'énergie nécessaire à l'ouverture de la vanne étant fournie par les gaz chauds de la chambre de combustion. On dispose ainsi d'un système d'injection simple, peu encombrant et nécessitant une puissance de commande réduite. Les éléments constitutifs de la vanne peuvent-être realisés en matériau usuel si la durée de combustion est courte. Sinon, ces éléments sont réalisés en matériau réfractaire à l'exception du clapet qui est moins exposé aux hautes températures. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, pouvant convenir, notamment, dans le cas de propulseurs fusée de grande taille. Les éléments du dispositif de la figure 3 et du dispositif des figures 1, 2 identiques ou ayant même fonction portent les mêmes références. L'ensemble de la tuyère 30 est réalisé en matériau réfractaire, par exemple un matériau composite carbonecarbone. Les éléments constitutifs de la vanne 10, à l'exception du clapet de commande 14, sont réalisés dans le même matériau. On notera que le logement 12, le passage 13, la chambre 14 et les conduits 15, 16 sont réalisés dans la paroi même de la tuyère 30 qui est montée sur le corps 40 du propulseur par l'intermédiaired'un anneau isolant 41. Le dispositif illustré par la figure 3 se distingue de celui illustré par les figures 1 et 2 essentiellement en ce que le passage 16 débouche, par l'orifice 17, à l'intérieur du divergent 32. L'orifice 17 est situé en aval de la sortie du passage 13 dans le divergent 32, en direction de la sortie de la tuyère. Lorsque les gaz de la chambre de combustion sont chargés de particules susceptibles d'endommager des élé- ments de la vanne (en particulier le clapet), il est pré férable de disposer un filtre à particules solides dans le conduit 15. I1 en est ainsi notamment lorsque le propulseur fonctionne avec un propergol aluminisé. Bien entendu, d'autres modifications ou adjonctions pourront être apportées aux modes de réalisation décrits plus haut d'un dispositif conforme à l'invention. C'est ainsi, notamment, que le nombre de vannes intigrées dans le propulseur pourra varier d'un type de propulseur à l'autre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déviation du jet dans une tuyère de propulseur à propergol solide par injection, dans le divergent de la tuyère, de gaz chauds issus de la chambre de combustion du propulseur, dispositif,comportant au moins une vanne interne au propulseur et ayant une pièce mobile pour ouvrir ou fermer un passage d'injection situé à l'intérieur du propulseur,s'ouvrant à une extrémité dans la chambre de combustion et s'ouvrant à son autre extrémité dans la tuyère à travers la paroi latérale du divergent, dispositif caractérisé en ce que la vanne est commandée par un clapet extérieur au propulseur et disposé à une extrémité d'un conduit d'échappement, ledit clapet, lorsqu'il est manoeuvré, provoquant l'établissement d'une pression différentielle qui commande le déplacement de ladite pièce mobile. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'échappement communique avec une chambre de commande qui est séparée du passage d'injection par la pièce mobile, ladite chambre de commande étant en communication de gaz avec la chambre de combustion de manière à utiliser la pression des gaz de la chambre de combustion pour provoquer l'actionnement de la pièce mobile. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un conduit ayant une section de passage inférieure à celle du conduit d'échappement relie la chambre de combustion à la chambre de commande. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un filtre est disposé dans ledit conduit de section inférieure. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit d'échappement s'ouvre, du côté de son extrémité munie du clapet, à l'extérieur du propulseur. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit d'échappement s'ouvre, du côté de son extrémité munie du clapet, dans le divergent de la tuyère. 7. Dispositif selon l'une quelconque -des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le logement de la pièce mobile, le passage d'injection, la chambre de commande, le conduit d'échappement et la communication entre les chambres de commande et de combustion sont formés dans la paroi même de la tuyère.