Brevet FR2495760A1 — publié le 19820611

La présente invention concerne un projectile fixé à un moteur thermique et pouvant être lancé par un canon; plus particulièrement, l'invention concerne un projectile lancé par un canon et comportant un statoréac- teur pourvu d'un égalisateur de souffle de conception particulière en vue de minimiser les contraintes exer- cées sur les parois latérales. On a toujours essayé d'accroître la portée et la précision de projectiles tirés par un canon en vue d'attaquer des cibles qui sont de plus en plus éloignées. De nombreux types différents de moteurs thermiques, par exemple, unl nmoteur-fusée ou un statoréacteur, ont été utilisés conjointement avec un projectile tiré par un canon et ce, avec des degrés de succès variables, en vue d'accroître la portée d'une ogive de projectile. Avec ce type d'ogive ainsi propulsée, sous l'explosion de la charge dans le canon, le projectile est tout d'abord accelére à une vitesse initiale qui est atteinte lorsque le projectile quitte le tube du canon. Le moteur thermi- que est ensuite mis à feu et il imprime une poussée sup- plémentaire au projectile le long de sa trajectoire. Un des problèmes que pose un projectile lancé par un canon et propulsé par un moteur thermique,réside dans le poids et les contraintes que subit le projectile composite au cours du tir. A mesure que le projectile est accéléré sur la longueur du canon suite à l'explo- sion de la charge, tout le logement du projectile subit spécifiquement une accélération de 5.000 à 10.000 G (un G est égal à l'accélération due à la gravité). Etant donné que la paroi latérale du moteur thermique subit la pression des gaz qui explosent (ce qui est né- cessaire pour créer ce type d'accélération), la paroi latérale doit être relativement épaisse pour résister aux contraintes circulaires, aux contraintes axiales d'écrasement et aux contraintes de flambage. Les con- traintes que subit la paroi latérale du moteur thermique, peuvent également provoquer une contrainte de cisaille- i495760 ment dans n' importe quel type de carburant qui est fixé a la paroi intérieure du logement du moteur thermique. Un objet de la présente invention est de four- nir un projectile à statoréacteur lancé par un canon et comportant un bourrelet égalisateur de souffle. Un avantage particulier de l'égalisateur de souffle de la présente invention est d'offrir un projec- tile à statoréacteur lancé par un canon, projectile dans lequel la paroi latérale du statoréacteur peut être relativement mince, tout en résistant néanmoins aux pres- sions élevées engendrées par l'explosion des gaz. Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'installation d'un égalisateur de souffle près de l'extrémité arrière d'un projectile à statoréacteur lancé par un canon, cet égalisateur faisant à la fois office de dispositif régulateur de pression et également de bour- relet en vue de stabiliser le projectile dans l'âme du canon. Une caractéristique particulière de l'égalisa- teur de souffle de la présente invention réside dans son utilisation avec un projectile lancé par un canon afin de minimiser les contraintes exercées sur les parois latéra- les du moteur thermique. Dans une forme de réalisation, Il'égalisateur de souffle fait office de bourrelet et com- porte plusieurs encoches ou autres orifices pratiqués sur la circonférence de l'obturateur qui est situé à Ilarriè- re du statoréacteur. La somme des surfaces des encoches ou orifices est dans une relation spécifique avec la sur- face de la tuyère. Le rapport entre la surface des enco- ches ou orifices et la surface de l'ouverture pratiquée dans la tuyère du statoréacteur est le même que celui existant entre le volume annulaire compris entre le loge- ment du statoréacteur et l'âme du canon, et le volume de la cavité du statoréacteur. De la sorte, la pression résultant de l'explosion des gaz pénètre dans les volumes respectifs à peu près à la même vitesse, minimisant ainsi la pression différentielle s'exerçant en travers de la pl- t i 1 a t e-'a l dit:î t( atolte t.c ut i. Dans lu:s;dessins aiIlexes: li Il'iglgt'e 1 est uLieO vuite dul pl'ojett ile à stato- l'eaCteUlr laluc& par uln calton,:ette vue i llustrant une rl'o'ine dev rétalisation dlun égalisateur de souffle suivant La presente invention, installé à la partie arrière de ce projtctile; la figure 2 est une vue en perspective du stato'dacteur, cette vue i]llustrant l'égalisateur de souffle; ]la figure 3 est une vue en perspective de la partie arrière d'un statoréacteur, cette vue illustrant une deuxiè,me forme de réalisation dtun égalisateur de soiuffl.e suivant la présente invention; et la figure 4 est une vue en perspective de la partie arrière d'un statoréacteur, cette vue illustrant ute t. [t'oisiètiie fo'ie (lde réalisation d'un égalisateur de souúlv I e suivant la présente invention. LIn se référ'ant tout d'abord à la figure 1, on O y 'epr(sevitt un projectile 10 à statoréacteur lancé par uli (tanoni, ce projectile étant installé dans l'âme 12 d'un canon 14)prêt à tirer. Ce projectile lancé par un canon conipor te fondamientaleenet deux parties composantes prirn- ci pales, il savol r un assemblage d'ogive 16 et un moteur 2>5 t hlextlique, par exenlple, un statoréacteur 18,installé ax\ialtenlut près de llextréjmité arrière d(lu projectile à t t(t oract ti(,. Iltne charge 20 est mise à feu (le façon co(1111ue pourl propulser le projectiLe à statoréacteur hors ldut canon et ains i 1 accélérer à une vitesse suffisante 3() pout l'ai e fonctionner le statoréacteur 18. I:n se ré'féranlt à présent à la figure 2 en plus de I t l'i gulu 1, on y représente une forme de réalisation l't é-gal isat,.et. de souffle 22 suivant la présente in- vent ion. Ltegalisateur de souffle 22 de cette forme de 3.5 u(a I i.-,at ion lempli t la double fonction d équilibrer la pl(uss.ion différentielle s' exerçant sur] 'enveloppe exté- l iutilr ou la paroi latlérale 26 du statoréacteur et de a ir' î'a 1Imen t oIfL'i e Cid bour'rlet. Le statoréacteur c'Oiipol'te t'gaeI.'ncnt un obturateut' 24 fixé à Il enveloppe t'xtt-l'i ctt pltès de I extl'-émite 'avalt. de la paroi latérale 26. Cet étgailisaieu,. de souffle 22 est fixé à ou est rea- lisé so.lidail'elient avec la partie arrière de l'enveloppe et il s'étLend radialemenit vers l'extérieur de la paroi latérale 26 vers I,âme 12 du canon. Le statoréacteur 18 compolrte unie tuyère 28 formant un orifice de sortie pour la cavité interne 30 o le car-burant est brûlé. Une caractéristique particulière de l égalisa- teur de souffle suivant la présente invention réside dans le fait qu'ii équilibre la pression différentielle s'exer- çant sur la paroi latérale 26 du statoréacteur 18. De la sorte, la paroi latérale peutit avoir une épaisseur infé- rieure ia celle de projectiles de la technique antérieure éalisés avec la relêie matière et mius par un statoréacteur. En conséquence, le centre de gravité du projectile combiné est déplacé vers l 'avant, améliorant ainsi les caractéris- tiques en vo l. Cormme représenté très clairement en figure ( 2, plusieu s encoches ou orifices 32 sont pratiqués sur la périphér ie de l'égalisateur de souffle 22. Ces encoches formient des ouvertures débouchant dans le volume annulaire 34, c'est-à-dire le volume entourant 1 enveloppe du statoréacteum 18 jusqu'à l'obturateur 24. L'équilibre de pression en travers de la paroi latérale 26 est main- tenu au cours de la trajectoire si l'on veille à ce que le rapport entre les sormmes des surfaces formées par les encoches 32 et la surface de la gorge de la tuyère 28, soit ogal au rapport entre le volume annulaire 34 3O ( (figure 1) entourant l'enveloppe du statoréacteur et le volume de la cavité interne 30. En d' autres iiots: A1 V1 - = -= K A2 V2, o A1 - Soil,te des suifaces des encoches 32; A2 - surface de la gorge (de la tuyère 28; VI = volume annulaire entourant le statoreacteur dans t'âme du canon; V2 = volume de la cavité interne à l'intérieur du stato- réacteur. Lors de la mise en service, les charges explo- sives 20 sont mises à feu, créant ainsi une pression extrêmement élevée qui a pour effet d'accélérer le pro-. jectile sur la longueur du canon. Lorsque la pression résultant de l'explosion des gaz vient frapper l'extré- mité de l'égalisateur de souffle 22, la zone d'ouverture formée par les encoches 32 permet, à une certaine partie des gaz en expansion, de pénétrer dans le volume annu- laire 34 entourant l'enveloppe du statoréacteur 18. De la même manière, la tuyère 28 permet, aux gaz en expan- sion, de pénétrer dans le volume situé à l'intérieur de la cavité interne 30. En raison des rapports correspon- dants existant entre les surfaces et les volumes, l'élé- vation de pression a essentiellement lieu simultanément de part et d'autre de la paroi latérale 26. Comme on le comprendra, la pression différentielle pouvant se mani- festelr en travers de la paroi latérale 26 est ainsi mini- misée. En outre, on peut ainsi diriger la pression des gaz en expansion vers l'obturateur 24 situé à l'extrémité avant du statoréacteur. En figure 3, on représente une deuxième forme de réalisation d'un égalisateur de souffle suivant la présente invention. Dans cette deuxième forme de réali- sation, un égalisateur de souffle 38 est fixé fermement à ou est réalisé avec la partie arrière d'un statoréac- teura de la même manière que celle qui vient d'être décrite. L'égalisateur de souffle 38 a la forme d'un anneau res- sortant en saillie vers l'extérieur de la paroi latérale du statoréacteur 40. Cette deuxième forme de réalisation de l'égalisateur de souffle peut éventuellement avoir des dimensions et une forme lui permettant de faire of- fice de bourrelet en vue de stabiliser le projectile dans l 'âme du canon au cours de l'accélération. Plu- sieurs tr'ous 42 sont pratiqués dans cet anneau de telle solte que]les gaz en expansion puissent passer au travers à une vitesse prédéterminée. Enfin, en figure 4, on représente une troisième forme de réalisation de l'égalisateur de souffle suivant la présente invention. Dans cette forme de réalisation, un égalisateur de souffle 44 est installé à l'arrière de l'enveloppe d'un statoréacteur 46 de la même manière que celle décrite cidessus. Cette troisième forme de réalisation est également de forme annulaire et elle res- sort en saillie vers l'extérieur de la paroi latérale de l'enveloppe en direction de l'âme du canon, Toutefois, le diamètre extérieur de cet anneau est calculé de telle sorte qu'il soit suffisamment plus petit que le diamètre intérieur de l'âme du canon pour ménager un espace par lequel les gaz en expansion peuvent pénétrer dans le volu- mie annulaire entourant l'enveloppe du statoréacteur. De la même manière que celle décrite ci-dessus, une caractéristique clef de cette deuxième et de cette troisième forme de réalisation réside dans l'équilibrage de la pression différentielle s'exerçant en travers de l'enveloppe du statoréacteur au dours du tir. A cet effet, on veille à ce que le rapport entre les surfaces débou- chant dans les deux volumes corresponde au rapport de ces derniers. En conséquence, l'élévation de pression s'exerçant sur les côtés opposés de la paroi latérale du statoréacteur a lieu pratiquement au même instant, ré- duisant ainsi les contraintes de pression auxquelles l'enveloppe du statoréacteur doit résister au cours du 3) tir. Bien que l'invention ait été illustrée et dé- crite en se référant à une forme de réalisation préfé- ré e, l'honane de métier comprendra que diverses modifica- tions peuvent y être apportées tant dans la forme que dans les détails sans pour autant se départir de l'esprit et du cadre des revendications ci-après. RIVENDI CAT I ()NS 1.l>i eu(t i I e propulseé par u t moteur et lance p.tl till (a111di)11, d'ogive,' cet te paroi latérale cylindrique ayant un diamè- tre infléieurll à celui de t'âme du canon de façon à former un volume annulaire entre cette paroi latérale cylindri- que et, cette a.iie, ce motour thermique comportant égale- menit une oluvel'tlure arrière débouchant dans une cavité interne folrmte clans cette enveloppe extérieure; tiull obturateur installé sur cette enveloppe près de l 'extrémité avant de la paroi latérale, cet obtu- g2O rateur ét ait réalisé en une matière venant s ladapter htermt iquetilent contre lâ.me du canon lorsque le projec- ti le est t ir parll' ce der.nier, formant ainsi un joint à gaz; tIn egalisateui de 1osouffle monté sur cette en- 2'5 velop>ppe p (I'; de la partie arrière de la paroi latérale, c(et dtgl i isteu I de souffle s'étendant latéralement vers I ext (r i -utl er direction dle I lâine du canon, tandis qut il a tuti d i amittèt r' supérieur au diamètre de la paroi latérale, niais iàt'ter.i uI ' celui i(le ll'âme du canon, cet égalisateur 3() t(le soi()t'lle comnportant égalenment des orifices débouchant datis l a zone annulaire précitée à I l'intérieur de 1 âme autour ide I ltenveloppe du moteui thermique; - le rapport entre la surface de ces orifices d(bou(-ltant dans le volume annulaire entourant l tenveloppe dtt ntoteut thermiique et la surface de l'ouverture arrière é'tIant. pJ.at.iqutntient le mêntme que le rapport entre le volume altnnu la i t uit..oul.iant I t'enveloppe du moteur thermique et 1i vo ti1u (le l a (cavi t,e intlern.e forée dlans 1 t enveloppe (d e (' (ce tO t'U' Llt''m i litue. 2. Prlj('(.i Ite pl'ropulst par un ioteur' et lancé parll' Ull CallOn Sivilt la revendlication 1, caractérisé en D te (qu:e le moteur tlr hermique est un statoréacteur, tandis que l ouverture arrière est la tuyère de ce statoréacteur, ce dern'ier eétant mis à feu lorsque le projectile quitte l âme dlu c-anon. 3. Projectile propulsé par un moteur et lancé par un canon suivant la revendication 1, caractérisé en ce qulil est conçu pour être installé dans l'âme d'un canon près d'une charge explosive qui est mise à feu pour dégager des gaz explosifs propulsant le projectile sur la longueur de I' tâme du canon, tandis que le moteur thernmique est allumé lorsque le projectile quitte ltâme du canon, créant ainsi une poussée qui propulse le pro- jectile le long d'une trajectoire. 4. Projectile propu]sé par un moteur et lancé par tun canonl suivant l a revendication 1, caractérisé en ce que l'égalisateur de souffle est également un bourre- let. $ Projectile propulsé par un moteur et lancé par un can(rn suivant a revendication 1, caractérisé en ce (lue I I'égal isatet'ur de souffle comprend un organe annu- la ire 'étendant radiaLement vers I tl'extérieur de la paroi latéraLe du moteur the. rmique, cet organe annulaire ayant (de- dimelnsions et une forme permettant de stabiliser le pro jectile au cours de son accélération dans lâme du canon, cet. o-rgane annulaire comportant égalemenit plu- 3(0 s i eurs encoches entourant cette âme dlu canon. 6. Projectile propulsé par un moteur et lancé par ulltin Canonl suivallt la revendication 1, caractérisé en c'e (lue I légalisateur de souffle comprend un organe annu- lai.( s'étLendant radialement vers l'extérieur de la par.ui laLtérll le, (et organe annulaire ayant des dimensions et une forme permtettant de stabiliser le projectile au cours de son accélération dans l 'âme du canon, cet organe annulaire comportant également plusieurs ouver- tures dont]a surface forme les orifices précités débou- chant dans le volume annulaire entourant l'enveloppe du moteur thermique. 7. Projectile propulsé par un moteur et lancé par un canon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'égalisateur de souffle comprend un organe annu- laire s'étendant radialement vers l'extérieur de la paroi latérale, cet organe annulaire ayant des dimen- sions calculées de telle sorte qu'il soit espacé d'une distance prédéterminée de l'âme du canon, la surface séparant cet organe annulaire et cette âme du canon formant les orifices précités débouchant dans la zone annulaire entourant l'enveloppe du moteur thermique. Par procuration de: UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION Le mandataire: R. Baudin