Brevet FR2538035A1 — publié le 19840622

"Dispositif pour la variation de la section transversale des tuyères de poussée des moteurs à réaction pour missiles " L'invention se rapporte à un dispositif pour là variation de la section transversale des tuyères de pous- sée desmoteurs à réaction pour missiles, en particulier pour réduire la section transversale de la tuyère qui est plus grande pendant la phase du lancement en une section plus petite pour le régime de croisière - Les propulseurs-fuséesinstallés dans les missiles- pour leur propulsion servent souvent en même temps de propulseurs de lancement et de croisière avec une tuyère de poussée à géométrie non variable Dans -ces conditions, 1.5 le fait que les débits des gaz de poussée sont beaucoup plus importants pendant la phase de lancement que pendant le vol de croisière donne lieu à certaines difficultés, attendu que la géométrie constante des tuyères ne peut constituer qu'un compromis entre leur conception pour la phase de lancement et leur conception pour le vol de croisière de sorte que pour ces deux cas de vol, ou tout au moins pour l'un d'eux, on doit forcément accepter des pertes de poussée ou de rendement Avec cette disposi- tion, on peut obtenir des rapports de poussée-d'au maxi- mum 4: 1 entre le lancement et le régime de croisière. Des rapports de poussée plus importants sont toutefois fréquemment exigés entre les deux domaines de vol préci- tés. Pour remédier à cet inconvénient, il est connu, comme par exemple publié dans la demande de brevet alle- mand 21 30 422,de réaliser une tuyère de poussée à géo- métrie variable Avec ce principe, le propulseur fonction- ne avec section transversale du col de la tuyère plus grande pendant la phase du lancement tandis que pendant le vol de croisière, il fonctionne à l'aide d'une tuyère supplémentaire introduite axialement et à section trans- versale du col réduite en conséquence Le meilleur fonc- tionnement obtenu grâce a ce mode de réalisation combiné de la tuyère doit toutefois, en plus de la plus grande complexité de la construction et l'augmentation du poids, être payé au prix de pertes d'écoulement dues à la tuyère de réduction placée dans le flux et exposée en plus à des contraintes thermiques élevées, et d'une configuration plus allongée de la tuyère de poussée. L'objet de l'invention est par conséquent de suppri- mer les inconvénients des modes de réalisation connus et de mettre au point pour les tuyères un dispositif à caractéristiques variables qui soit de construction courte et dans lequel les tuyères de poussée ou tuyères de croisière utilisées consécutivement restent thermiquement protégées pendant la phase de lancement de façon à garantir une commuta- tion exacte et un fonctionnement parfait pendant la secon- deghase d'utilisation ou phase de croisière. Ce résultat est atteint selon l'invention avec un dispositif qui est caractérisé par le-fait qutil comporte un nombre pair, notamment deux, de tuyères de poussée de plus grande section transversale et un nombre pair, également deux, de tuyères de poussée de plus peti te section transversale, qui sont disposées les unes der- rière les autres et à intervalles réguliers dans le sens périphérique, une plus petite tuyère de poussée alternant à chaque fois avec une plus grande tuyère de poussée, et dans lequel, soit le groupe comportant les petites tuyères de poussée, soit le groupe comportant les plus grandes tuyères de poussée, est commuté et libéré pour le-passa- ge du gaz. Dans un mode de réalisation de l'invention,, le dispositif, en cas d'utilisation de tuyères de pous- sée supersonique convergentes-divergentes, comprend un plateau de commande rotatif monté concentriquement par rapport aux différentes tuyères et dans lequel sont com- plètement aménagées les plus petites tuyères de poussée et les zones du col desplus grandes tuyères de poussée Le dispositif à tuyères de poussée proposé comporte en outre une paroi transversale avant solidaire de l'enveloppe et contenant les zones antérieures convergentes des tuyères ainsi qu'une parôi transversale arrière solidaire de l'enveloppe et contenant les zones postérieures divergen- tes de Aplus grandes tuyères de poussée, et dans lequel, en position de fonctionnement des "plus grandes tuyères de poussée", les zones des cols de-ces dernières, dans le plateau de commande, correspondent avec les zones antérieu- res convergentes et avec les zones postérieures diver- gentes des tuyères de poussée, tandis que les plus peti- tes-tuyères de poussée sont fermées par la paroi trans- versale avant dans le sens de l'écoulement, et en posi- tion de fonctionnement des "plus petites tuyères de pous- sée", position obtenue par pivotement du plateau de com- mande de 900 dans le sens périphérique, les plus petites tuyères de poussée, complètement aménagées dans le plateau de commande, correspondent avec les zones antérieures convergentes et avec les zones postérieures divergentes des tuyères de poussée, tandis que les plus grandes tuyères de poussée sont fermées dans le sens de l'écoulement par le plateau de commande. Tle dispositf -selon l'invention est Dar ailleurs équipé d'un dispositif de variation des tuyères qui se compose d'un cylindre annulaire prévu dans le plateau de commande et ayant une longueur correspondant à la course de commu- tation de ce dernier et d'un piston de réglage monté fixe à l'intérieur du cylindre annulaire. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, au cylindre annulaire est raccordé un générateur de gaz pyrotechnique dans lequel est installée une charge propul- sive solide qui doit être allumée poủr la commutation 'du plateau de commande et dont les gaz propulsifs s'écoulent dans le cylindre annulaire par un perçage pratiqué dans le piston de réglage Il est par ailleurs avantageux que la paroi transversale avant des tuyères de poussée soit munie d'un revêtement calorifuge sur sa surface frontale antérieure. Le dispositif à tuyères selon l'invention qui se dis- tingue par une construction courte permet pour les tuyères une commutation et une adaptation précise aux deux phases de fonctionnement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur le- quel: les-figures 1 et 2 représentent un dispositif à tuyères de poussée supersoniques convergentes-divergentes comportant deux grandes tuyères diamétralement opposées et deux petites tuyères également diamétralement opposées, les deux groupes de tuyères étant respectivement décalés de 900 dans sens périphérique, la figure 1 étant une cou- pe longitudinale passant par les deux grandes tuyères et la figure 2 une coupe longitudinale passant par les deux petites tuyères; la figure 3 est une coupe longitudinale suivant III-III de la figure 1; la figure 4 est une coupe coudée à 900 suivant IV-IV de la figure 3 Comme on peut le voir sur le dessin, le dispositif selon l'invention comporte deux groupes de tuyères de poussée, à savoir, un groupe de plus grandes tuyères 1 et 2, qui sont situées dans un plan longitu- dinal A, et un groupe de plus petites tuyères 3 et 4 qui sont situées dans un plan longitudinal B perpendiculaire au premier plan longitudinal cité A Les éléments essen- tiels de ce dispositif sont en outre un plateau de commande 5 monté rotatif, une paroi transversale avant 6 solidaire de l'enveloppe des tuyères et munie d'un revêtement calorifuge 6 a, et une paroi transversale arrière 7 solidaire de l'enveloppe des tuyères Dans le plateau de commande 5 sont am nagées les deux petites tuyè- res de poussée 3 et 4 ainsi que les zones médianes res- pectives 8 et 9 des deux plus grandes tuyères de poussée 1 et 2 La paroi transversale avant 6 des tuyères de pous- sée munie du-revêtement calorifuge 6 b présente deux zones antérieures convergentes 10 et 11 qui correspondent avec leszones 8 et 9 du col des tuyères. Sur la paroi transversale arrière 7 des tuyères -sont dis- posées des zones divergentes 12 et 13 qui cor- respondent également avec les zones 8 et 9 du col destu- yères. A la position de commutationireprésentée sur la figure 1,des "grandes tuyères de poussée",l'une des zones convergentes 10, l'une des zones 8 du col et l'une des zo- nes divergentes 12 formentl'une des grandes tuyères de poussée 1 et l'autre zone convergente 11, l'autre zone 9 du col et l'autre zone divergente 13 forment l'autre grande tuyère de poussée 2 par lesquelles s'écoulent pendant la phase du lancement les gaz propulsifs G produits dans une chambre de combustion 14. Si, à la fin de la phase de lancement du missile, on fait pivoter le plateau de commande 5 de 900 dans le sens de la flèche X, on a la position représentée sur la figure 2 Le passage des gaz s'effectue alors par les petites tuyères de poussée 3 et 4 qui se trouvent dans l'alignement des zones antérieures convergentes 10 et Il et des zones postérieures divergentes 12 et 13 des tuyères de poussée. Cette commutation du plateau de commande 5 est ef- fectuée par un dispositif de variation 15 des tuyères de poussée qui est constitué par un cylindre annulaire 16 prévu dans le plateau de commande 5 et ayant une longueur 1 qui correspond à la course de commutation de 900 du plateau de commande 5, et par un piston de réglage 17 qui est associé à l'enveloppe et qui est donc monté fixe à l'intérieur du cylindre annulaire 16 Le plateau de com- mande 5 est entraîné par un générateur de gaz pyrotechni- que qui comporte une charge propulsive solide 18 qui est allumée pour la commutation du plateau de commande 5 La combustion de la charge propulsive 18 produit un gaz com- primé qui s'écoule dans le cylindre annulaire 16 par un perçage 19 pratiqué dans le piston de réglage 17 et qui imprime le mouvement de rotation au plateau de comman- de 5. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la variation de la section transversale des tuyères de poussée des moteurs à réaction pour missiles, en particulier pour réduire la section transversale de la tuyère qui est plus grande pendant la phase du lancement en une section plus petite pour le régime de croisière, caractérisé par le fait qu'il compor- te un nombre pair, notamment deux, de tuyères de poussée ( 1 et 2) de plus grande section transversale et un nom- bre pair, également deux, de tuyères de poussée ( 3 et 4) de plus petite section transversale, qui sont disposées les unes derrière les autres et à intervalles réguliers dans le sens périphérique, une plus petite tuyère de pous- sée ( 3 ou 4) alternant à chaque fois avec une plus grande tuyère de poussée ( 1 ou 2) et dans lequel, soit le groupe comportant les plus petites tuyères de poussée ( 3 et 4), soit le groupe comportant les plus grandes tuyères de poussée ( 1 et 2),est commuté et libéré pour le passage du gaz. 2 Dispositifselon la revendication 1,avec tuyères de pous- sée supersoniques,convergentes-divergentes, caractérisé par le fait qu'ilcomprend un plateau de commande rotatif ( 5) monté concentriquement par rapport aux différentes tuyères ( 1, 2, 3 et 4) et dans lequel sont complètement aménagées les plus petites tuyères de poussée ( 3 et 4) et les zones du col ( 8 et 9) des plus grandes tuyères de poussée ( 1 et 2), une paroi transversale avant ( 6) soliïaire de l'enveloppe et contenant les zones antérieures convergen- tes ( 10 et li)des tuyères, ainsi qu'une paroi transver- sale arrière ( 7) solidaire de l'enveloppe et contenant les zones postérieures divergentes ( 12 et 13) desplus grandes tuyères de poussée ( 1 et 2), dispositif dans le- quel, en position de fonctionnement des "plus grandes tuyères de poussée", les zones des cols ( 8 et 9) de ces dernières dans le plateau de commande ( 5),correspondent avec les zones antérieures convergentes ( 10 et 11) et avec les zones postérieures divergentes ( 12 et 13) des tuyères de poussée, tandis que les plus petites tuyères de poussée ( 3 et 4) sont fermées par la paroi transversale avant ( 6) dans le sens de l'écoulement,-et en position de fonction- nement des "plus petites tuyères de poussée ", position obtenue par pivotement du plateau de commande ( 5) de 90 dans le sens périphérique indiqué par la flèche (X), les plus petites tuyères de poussée ( 3 et 4) complètement aména- gées dans le plateau de commande ( 5),correspondent avec les zones antérieures convergentes ( 10 et 11) et avec les zones postérieures divergentes ( 12 et 13) des tuyères de poussée, tandis que les plus grandes tuyères de poussée ( 1 et 2) sont fermées dans le sens de l'écoulement par le plateau de commande ( 5). 3 Dispositifselon les revendications 1 et 2, carac- térisé par le fait qu'il comporte un dispositif de variation des tuyères ( 15) qui est actionné par un gaz comprimé et qui est constitué par un cylindre annulaire ( 16) prévu dans le plateau de commande ( 5) et ayant une longueur ( 1) qui correspond à la course de commutation de ce dernier et par un piston de réglage ( 17) monté fixe à l'intérieur du cylindre annulaire ( 16). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérise par le fait qu'au cylindre annulaire ( 16) est raccordé un générateur de gaz pyrotechnique dans lequel est installée une charge propulsive solide ( 18) à allumer pour la commu- tation du plateau de commande ( 5) et dont les gaz propul- sifs s'écoulent dans le cylindre annulaire ( 16) par un perçage ( 19) pratiqué dans le piston de réglage ( 17). 5 Dispositif selon les revendications 1 et 2, carac- térisé par le fait que la paroi transversale avant ( 6) des tuyères de poussée est munie d'un revêtement calorifuge 6 a) sur sa face frontaleantérieure.