Brevet FR2518172A1 — publié le 19830617

Perfectionnements apportés aux statoréacteurs à générateur de gaz à propergol solide L'invention est relative aux statoréacteurs à générateur de gaz à propergol solide. On connait des statoréacteurs de ce type comportant, - une chambre de combustion alimentée en air, - un générateur de gaz abritant un propergol solide contenant une substance réductrice, une substance oxydante et un additif métallique combustible sous forme de particules d'au moins un composé métallique, ce propergol solide étant agencé, notamment en ce qui concerne la proportion de ses constituants, de manière à engendrer, par autopyrolyse, un mélange ga zeux réducteur contenant des particules solides minérales du susdit additif métalliqueg - et un dispositif injecteur pour délivrer le mélange gazeux réducteur contenant les particules métalliques d'additif dans la chambre de combustion. Dans un tel statoréacteur la présence d'additif métallique combustible dans le propergol solide permet d'améliorer l'impulsion spécifique volumique en raison des qualités énergetiques de l'additif métallique et de sa masse volumique élevée. En particulier, on peut faire appel à un additif métallique sous forme de particules de bore dont les qualités énergétiques et la masse volumique élevée permettent une amélioration substantielle de l'impulsion spécifique volumique du statoréacteur. Cependant, on a constaté, au cours des différents essais, qu'un problème particulier se posait pour obtenir une combustion complète des particules solides minérales d'additif dans la chambre de combustion du statoréacteur. En effet, lors de l'autopyrolyse du propergol solide, les particules solides se recouvrent d'une fine couche d'oxyde liquide qui subsiste, en raison de la température relativement basse. Cette couche d'oxyde gêne la combustion des particules métalliques dans la chambre de combustion du statoréacteur et, panconsé- quent, limite le rendement de combustion dans cette chambre. Pour remédier à cet inconvénient et, conformément à l'invention, le dispositif injecteur est agencé, notamment en ce qui concerne la direction du ou des jets qu'il émet, pour provoquer des chocs mécaniques sur les particules solides minérales d'additif. Grâce à ces chocs, on élimine la pellicule d'oxyde liquide qui s'était développé sur les susdites particules solides d'additif, ce qui permet d'initier plus rapidement leur combustion. Par ailleurs, les chocs produits et l'effet bénéfique de recirculation aérodynamique engendré dans la chambre de combustion du statoréacteur permettent de raccourcir la partie stoechiométrique de combustion des particules.solides d'additif, ce qui influe favorablement sur les performances finales du statoréacteur. Selon un mode de réalisation avantageux de l1in- vention, le dispositif injecteur comporte au moins une paire d'injecteurs, les injecteurs de chaque paire étant opposés l'un à l'autre, de sorte que les jets qu'ils délivrent soient coaxiaux et de vitesses opposées. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif injecteur comporte au moins un injecteur situé devant une surface d'impact, de sorte que le jet qu'il délivre vienne frapper la susdite surface d'impact L'invention consiste, mises à part les dispositions dont il vient d'être question, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés de l'invention et ne comportent, bien entendu, aucun caractere limitatif. La fig. 1, de ces dessins, est une coupe schématique partielle d'un statoréacteur établi conformément à l'invention. La fig. 2 est une coupe partielle, à plus grande échelle, montrant un premier mode de réalisation de ce statoréacteur. La fig. 3 est une coupe partielle, à plus grande échelle, montrant un autre mode de réalisation de l'invention. Comme représenté sur les fig. 1 à 3, le statoréacteur comporte, - une chambre de combustion 1 alimentée en air par des conduits 2, - un générateur de gaz 3 abritant un propergol solide 4 contenant une substance réductrice., une substance oxydante et un additif métallique combustible sous forme de particules d'au moins un composé métallique, ce propergol solide 4 étant agencé, notamment en ce qui concerne la proportion de ses constituants, de manière à engendrer, par autopyrolyse, un mélange gazeux-réducteur contenant des particules solides minérales du susdit additif métallIque, - et un dispositif injecteur 5 pour délivrer le mélange gazeux réducteur contenant les particules solides minérales d'additif dans la chambre de combustion 1. Ce dispositif injecteur 5 est agencé, notamment en ce qui concerne la direction du ou des jets qu'il émet, pour provoquer des chocs mécaniques sur les particules métalliques additif. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, illustré sur les fig. ï et 2, le dispositif injecteur 5 comporte deux paires d'injecteurs, injecteurs 6 et 7 pour la première paire, les injecteurs de l'autre paire, dont un seul est visible sur les fig. 1 et 2, étant désignés par les mêmes chiffres de référence mais affectés de l'indice "a' ; les injecteurs de chaque paire sont opposés l'un à l'autre, de sorte que les jets qu'ils délivrent sont coaxiaux et de vitesses opposées. Chaque injecteur comporte avantageusement un canal 8 dont la longueur est suffisante pour procurer un effet de guidage du mélange gazeux réducteur contenant les particules métalliques d'additif (fig. 2). Selon le mode de réalisation de l'invention illustré sur la fig. 3, le dispositif injecteur 5 comporte plusieurs injecteurs 9 régulièrement répartis et situés chacun devant une surface d'impact 10, de sorte que les jets délivrés viennent frapper les susdites surfaces d'impact. Cette surface d'impact 10 peut être constituée par les écopes équipant les entrées d'air de la chambre de combustion 1 du statoréacteur. Comme illustre sur les fig, 2 et 3, un dispositif d'allumage 11 peut entre prévu pour déclencher la pyrolysedu propergol solide 4. A titre d'exemple, on peut donner une composition du propergol solide 4 qui a été essayé avec succès avec un dispositif injecteur 5 établi conformément au mode de réalisation illustré sur les fig. 1 et 2. Cette composition est la suivante, les pourcentages étant des pourcentages en-masse - substance réductrice constituée par du Polybutadiène... 20,24 % - substance oxydante constituée par du Perchlorate d'ammonium, 30,33 % - additif métallique constitué par - du Bore sous une granulométrie moyenne de 2 microns ...................... 35,07 % - de l'Aluminium sous une granulométrie moyenne de 5 microns ............. 4,60 % - du Butyl-ferrocènE................ 5 % - du Fluorure de lithAum,.,.,.,,..,,,,,.,, 4,76 % Dans une telle composition de propergol solide, il convient de remarquer que l'aluminium forme des points chauds qui favorisent la combustion du bore. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont éte plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les va riantes. REVENDICATIONS 1 Statoréacteur à générateur de gaz à propergol solide comportant, - une chambre de combustion (1) alimentée en air, - un générateur de gaz (3) abritant un propergol solide (4) contenant une substance réductrice, une substance oxydante et un additif métallique combustible sous forme de particules d'au moins un composé métallique, ce propergol solide (4) étant agence, notamment en ce qui concerne la proportion de ses constituants, de manière à engendrer, par autopyrolyse, un mélange ga zeux réducteur contenant des particules solides miné rales du susdit additif métallique, - et un dispositif injecteur (5) pour délivrer le mé lange gazeux réducteur contenant les particules solides minérales d'additif dans la chambre de combustion (1), caractérise par le fait que le dispositif injecteur (5) estagencé, notamment en ce qui concerne la direction du ou des jets qu'il émet, pour provoquer des chocs mécaniques sur les particules solides minérales d'additif, 2.- Statoréacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif injecteur (5) comporte au moins une paire d'injecteurs (6,7), les injecteurs de chaque paire étant opposés l'un à l'autre, de sorte que les jets qu'ils délivrent soient coaxiaux et de vitesses opposées. 3.- Statoréacteur selon la revendication 1,carac térisé par le fait que le dispositif injecteur (5) comporte au moins un injecteur (9), situé en face d'une surface d'impact (10), de sorte que le jet qu'il délivre vienne frapper la susdite surface d'impact (10). 4.- Statoréacteur selon la revendication 2,caractérisé par le fait que chaque injecteur (6 ou 7) comporte un canal (8) dont la longueur est suffisante pour procurer un effet de guidage du mélange gazeux réducteur contenant les particules métalliques.