Brevet FR2473630A1 — publié le 19810717

ú4736e0 "Tuyère de poussée de décollage pour moteurs à réaction, en particulier pour stato-réacteurs de fusées." La présente invention concerne une tuyère de pous- sée de décollage pour moteurs à réaction, en particulier pour statoréacteurs de fusées comportant une chambre de combustion commune pour la phase de décollage et la phase de croisière avec une tuyère de poussée qui fait suite, dont la structure interne fonctionne comme tuyère de dé- collage qui est détruite pendant la phase de décollage par action de la chaleur et dfont la structure de base sert comme tuyère de croisière. Pour les stato-réacteurs servant à la propulsion des missiles, on connaît ce qu'on appelle des "tuyères de poussée auxiliaires", comme le présente la demande de bre- vet allemande publiée n0 1 181 496, dont le rôle consiste à diminuer temporairement la vitesse de l'air dans la chambre de combustion pendant l'allumage du propulseur principal et ainsi à augmenter la pression, ce qui assure un allumage certain. Après l'allumage de la chambre de combustion, la tuyère auxiliaire est expulsée en totalité ou en partie ou bien en fragments. Ceci est rendu possible par le fait que la tuyère auxiliaire est constituée par une matière ayant un point de fusion suffisamment bas et que la structure de la tuyère auxiliaire est divisée en zo- nes particulièrement importantes par des séries de trous. Lors de l'allumage de la chambre de combustion, les zones se trouvant entre les divers trous sont éliminées d'abord par fusion sous l'action de la chaleur, ce qui fait que la tuyère auxiliaire est détruite et se divise en divers fragments qui s'envolent vers l'arrière. En outre, pour les fusées et les stato-réacteurs ser- vant à la propulsion des missiles, il est connu de remplir la chambre de combustion commune pour le décollage et le vol de croisière, pour la phase de lancement, avec un com- bustible de lancement solide et de constituer la tuyère de poussée attenante par un revêtement intérieur de la tuyère de croisière avec du graphite, une matière synthé- tique renforcée de fibres de verre ou de matière du même genre sous forme d'une tuyère de poussée combinée, dont la structure interne rétrécie sert de tuyère de décollage. On fait sauter celle-ci après la phase de décollage et elle s'envole vers l'arrière désintégrée en partie ou en totali- té. Les fragments formés représentent un grand danger pour l'avion porteur ou les avions qui viennent derrière. Le problème de la présente invention est d'éviter ce danger d'une façon absolument sûre et par conséquent de proposer une structure de tuyère de décollage qui pendant toute la phase de décollage présente une géométrie de la tuyère de poussée avec encore un bon degré d'efficacité. Ce problème est résolu par le fait que la tuyère de décollage est composée au moins dans sa zone intérieure ra- diale,de plusieurs-couches constituées d'une matière qui est éliminée progressivement pendant la phase de décollage sans beaucoup de résidus. Pour réaliser cela, les diverses couches éliminables sont constituées par des feuilles de graphite, de matière synthétique ou de métal, qui sont solidement liées entre elles par des couches intermédiaires en matière destructi- ble par la chaleur comme les résines de silicones, mais en particulier en propergol brûlant lui-même pendant la phase de décollage, comme le polybutadiène, le polyuréthane ou des matières analogues. Dans la réalisation conforme à la présente invention de la tuyère de poussée de décollage, celle-ci présente pour les dépôts des couches d'élimination et éventuellement des couches intermédiaires, un noyau support en forme de tuyère avec un contour (géométrie de la tuyère) qui corres- pond ou qui est adapté selon sa coupe transversale à l'état de marche de la phase de décollage en cours de développe- ment, le noyau support étant constitué vers la fin de la phase de décollage, c'est-à-dire après élimination des cou- ches mentionnées, par un produit manufacturé très rapide- ment destructible par action de la chaleur ou combustible, tel qu'un produit moussant dur. Grâce à la conception selon la présente invention de tuyère de décollage, on obtient que, au cours de l'élimina- tion elle-même pendant la phase de décollage, seules les parties les plus petites sont expulsées vers l'arrière, car les couches éliminables et le noyau-support passent essentiellement à l'état gazeux également par l'action de la chaleur. Du fait que les couches éliminables dans leurs résistances thermique et mécanique, sont constituées d'une telle matière appropriée pour cela, qu'elles supportent ces charges successivement l'une après l'autre ou l'une sur l'autre jusqu'à très peu de temps avant la fin de la com- bustion du propergol de décollage, une forme de tuyère adap- tée aux conditions de fonctionnement prépondérantesest réalisée à l'aide du noyau support en forme de tuyère pra- tiquement sur toute la phase de décollage. Si en outre, un produit à combustion interne est utilisé comme propergol solide de décollage, l'agrandissement continu de la sec- tion transversale active de la tuyère de décollage est compensée par une production multiple des gaz créés, étant donné que pour de telles configurations du combustible, la surface de combustion s'agrandit aussi continuellement. La présente invention est illustrée par l'exemple des- criptif et non limitatif ci-après en référence au dessin de la fi- gure unique ci-annexée représentant une coupe longitudinale à travers la zone de la chambre de combustion et de la tuyère de poussée d'un stato-réacteur de fusée. A l'intérieur de la chambre de combustion 1 se trouve un combustible solide sous forme d'un propergol 2 de décol- lage qui est mentionnée comme produit à combustion inter- ne. A l'extrémité de la chambre de combustion 1 est placée une tuyère de poussée combinée dont la structure de base forme la tuyère de croisière 3. Celle-ci est revêtue avec une tuyère de décollage, qui est constituée par un noyau support 4 et plusieurs couches déposées sur lui, dites "cou- ches élIminables" 5, comme on peut le voir nettement sur le détail extrait du dessin. Ces couches 5 constituées par un produit manufacturé en particulier par des feuilles de gra- phite, de matière synthétique ou de métal, qui sont soli- dement liées entre elles par des couches intermédiaires 6 constituées par une matière destructible par la chaleur comme des résines de silicone, mais en particulier par du propergol brûlant lui-même pendant la phase de décollage, comme le polybutadiène, le polyuréthane. En vue du démarrage du réacteur, le propergol 2 de dé- collage est allumé. Les gaz propulseurs produits dans ce cas, s'échappent dans l'atmosphère en produisant une pous- sée à travers la tuyère de décollage 4, 5, les couches 5 étant éliminées les unes après les autres sous l'action de la chaleur, soit qu'elles sont expulsées vers l'arrière en fragments les plus petits, soit que leur substance passe à l'état gazeux. En outre, les couches 5 sont constituées par un produit manufacturé tel et prévues en un nombre tel, que la dernière couche 5 (la couche extérieure radiale) est éliminée à la fin de la phase de décollage ou peu de temps avant la fin de la combustion du propergol 2 de décollage. Etant donné que les couches 5 sont appliquées sur un noyau support 4 en forme de tuyère, jusqu'à la fin de la combus- tion, la forme de tuyère relativement rétrécie nécessaire pour l'état de décollage ou l'état d'accélération est réa- lisée, le noyau support 4 étant également éliminé dans la phase finale du processus de décollage et, en effet en particulier par combustion,quand est utilisé,comme produit manufacturé,une matière combustible ou facilement destruc- tible par la chaleur, par exemple une mousse dure. Dans le récipient 7, est placée un propergol solide qui estallumé après la combustion finale du propergol 2 de décollage et qui, pendant la phase de croisière, produit des gaz riches en matière combustible, lesquels réagissent dans la chambre de combustion 1 avec l'oxygène de l'air qui pénètre dans la chambre de combustion 1 par les canaux 8. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Tuyère de poussée de décollage pour moteur à réac- tion, en particulier pour stato-réacteur de fusées, compor- tant une chambre de combustion commune pour la phase de décollage et la phase de croisière avec une tuyère de pous- sée attenante, dont la structure interne fonctionne comme tuyère de décollage, qui est détruite pendant la phase de décollage par action de la chaleur, et dont la structure de base sert de tuyère de croisière, caractérisée par le fait que la tuyère de décollage est constituéeau moins dans sa région intérieure radiale>de plusieurs couches (5) composées par un produit manufacturé qui est éliminé pro- gressivement pendant la phase de décollage sans beaucoup de résidu. 2.- Tuyère de poussée de décollage selon la revendi- cation 1, caractérisée par le fait que les diverses couches éliminables (5) constituées de feuilles de graphite, de matière synthétique ou de métal, sont solidement liées entré elles par des couches intermédiaires (6) constituées par une matière destructible par la chaleur, comme des résines de silicone, mais en particulier par des proper- gols brûlant eux-mêmes pendant la phase de démarrage, com- me le polybutadiène, le polyuréthane ou des matières ana- logues. 3.- Tuyère de poussée de décollage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que cette tuyère, en vue du dépôt des couches éliminables (5) et éventuellement des couches intermédiaires (6), présente un noyau support (4) en forme de tuyère ayant un contour (une géométrie) de tuyère qui correspond, ou qui est adapté selon une coupe transversale, à l'état de marche de la phase de décollage en train de se dérouler et par le fait que ce noyau-support (4) est constitué par un produit manu- facturé très rapidement destructible par action de la cha- leur, ou combustible, corme une mtusse durevers la fin de la phase de décollage, c'est-à-dire après élimination des couches (5).