Brevet FR2576361A1 — publié le 19860725

l 2576361 La présente invention concerne un moteur fusée à Dropergol solide et un procédé permettant de le fabriquer. Dans les moteurs fuséesclassiques à propergol solide fixé à la pàroiJ:de. a- chambre-il y a, entre la paroi intérieure de la chambre de combustion et le propergol solide, une couche isolante et/ou une couche d'inhibition. Ces matières remplissent deux fonctions: d'une part elles doivent protéger la chambre contre les gaz de combustibn dhauds vers la fin de la combustion, d'autre part elles assurent une liaison solide dans le cas de propergols solides fixés à la paroi de la chambre. Les épaisseurs de couche de ces matières varient alors entre 1 et 5 mm. Selon la technologie mise en oeuvre l'introduction de ces matières se fait soit par coulée et centrifugeage avec durcissement simultané de l'isolant, soit par enfoncement à force avec du:rcisement ultérieur. Malheureusement ces deux technologies prennent beaucoup de temps, donc sont coûteuses, et en outre eile'as iminuentie-volume qui est à la disposition du propergol. Il en résulte une diminution de puissance du moteur fusée,' diminution qui est parfois loin d'être négligeable. Le problèe - résoudre-'ét.it donc le suivant: fabriquer un moteur fusée propergol solide avec abandon de l'essentiel des matières d'isolement ou d3inhibition mentionnées ci-dessus. La présente inVtention résout ce problème grâce à un propergol solide coulé directement dans une chambre de combus- tion non isolé dans sa partie cylindrique. Le procédé de fabrication du moteur fusée consiste à appliquer, sur la paroi intérieure de la chambre de combustion, une colle à une seule composante ou à deux composantes en une épaisseur de couche comprise entre 10 et 100 pm, puis à couler le propergol solide dans la chambre de combustion. Selon un mode d'exécution particulier de l'inven- tion, on utilise des chambres de combustion dont les parois ont des épaisseurs allant de 0,6 à 1,5 mm, de préférence de 0,8 à 1,2 mm. Les.propergols solides de la présente invention sont essentiellement constitués d'oxydants, d'un additif métal- lique et de polymères présentant, après le durcissement, des 2 2576361 propriétés analogues à celles du caoutchouc. Les oxydants sont généralement les sels d'ammo- nium ou de métaux alcalins de l'acide nitrique et de l'acide perchlorique. Mentionnons, à titre d'exemples, le perchlorate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, le perchlorate de potassium et le nitrate de sodium. Les polymères que l'on préfère sont des poly- butadiènes télomères ou des copolymères du butadiène et de l'acrylonitrile porteurs de groupes fonctionnels. Les groupes fonctionnels peuvent être soit aux extrémités des chaînes, soit répartis statistiquement le long de la chaîne. Il s'agira par exemple de polybutadiènes à groupes carboxy terminaux (dénominatiorscommerciales: (Butarez CTL, Telagen CT, Hycar, HC 434), de polybutadiènes à groupes hydroxy terminaux (Biitarez HT, PBd R 45, Telagen HT), de copolymères du butadiène et de 1 'acide acrylique (PBAA) ou de terpolymnres du butadiène, de l'acide acrylique et de l'acrylonitrile (PBAN). Lorsque les groupes fonctionnels sont des groupes carboxy, les polymères correspondants peuvent être durcis au moyen d'aziridines, d'époxydes ou d'amines. Les polymères à roupes hydroxy sont durcis au moyen de di- ou poly-isocyanates aromatiques ou aliphatiques. Selon la réactivité de l'iso- cyanate mis en jeu on peut être obligé d'ajouter des accéléra- teurs de durcissement ou des inhibiteurs de durcissement. Le système liant peut évidemment être modifié aussi par des composantes qui ne prennent pas part directement au processus de durcissement. Parmi ces composantes figurent avant tout les divers hydrocarbures et esters aliphatiques ou aromatiques qui exercent des fonctions de plastifiants, des adjuvants d'élaboration, des antioxydants etc. En plus du liant et des oxydants on peut ajouter au propergol, pour augmenter sa puissance, des métaux pulvérisés, tels que l'aluminium, le bore, le magnésium et le béryllium. Dans la composition du propergol le métal peut remplacer une partie de l'oxydant. On ajoute normalement de O à 30 % de métal, de préférence de 10 à 20 %. La composition du propergol est généralement située dans les limites suivantes: de 60 à 90 % du mélange oxydant, de O à 30 % de l'additif métallique, de 10 20 % du système liant, de 0 à 5 % de modérateurs de combustion. Le système liant est constitué du polymère, du durcisseur et du plastifiant. Pour assurer une bonne adhérence entre le propergol et la chambre de combustion on a recours.à des adju- vants d'adhérence, qui, cela va de soi, doivent être adaptés au propergol. C'est ainsi qu'avec des systèmes liants à groupes carboxy on utilise de préférence des adjuvants d'adhérence porteurs de groupes aziridinyles ou époxy, tels que les produits vendus sous les noms de MAPO, HX 760, HX 868, Epikote 162, - Epon 828 etc, tandis qu'avec les systèmes liants à groupes hydroxy on utilise de préférence des adjuvants d'adhérence porteurs de groupes isocyanato, tels que les produits vendus sous les noms de Desmodur R ou L, ou des colles liquides à deux composantes,constituées d'un polymère hydroxylé et d'un polyisocyanate. Ces matières sont appliquées dans la chambre de combustion, peu de temps avant lacoulée du propergol, par pulvérisation ou par enduction,en des couches d'épaisseur pouvant aller jusqu'à environ 100 pm. L'invention a particulièrement fait ses preuves dans le cas de charges tubulaires à combustion intérieure, avec des configurations tube-baguette, roue de charrette étoile plate et étoile double. Même avec des configurations intérieures étoilées extrêmes dans lesquelles le fond de chacune des vallées de la charge propulsive atteint la paroi de la chambre au cours de la combustion il est possible d'appliquer la présente invention, surtout si l'on se sert de chambres de combustion à parois épaisses. La figure 1 (coupe longitudinale) et la figure 2 (coupe transversale) du dessin annexé représentent un moteur fusée conforme à l'invention. L'épaisseur de la paroi de la chambre de combustion est de 1,2 mm. Le propergol composite I est coulé dans la chambre de combustion et collé directement à la paroi inté- rieure dans la partie cylindrique de ladite chambre. Le double capuchon isolant II empêche que la charge soit arrachée du fond de la chambre de combustion et protège celui-ci contre les gaz de combustion chauds. L'isolement III appliqué ultérieurement, dans le cas du présent exemple (propergol tubulaire à combustion intérieure), sur la charge propulsive qui a une forme conique du côté tuyère empêche qu'une combustion gênante se produise à la paroi de la chambre de combustion. La figure 2, qui représente une coupe transver- sale suivant II-II du moteur fusée représenté sur la figure 1, montre une configuration intérieure de la charge. Les avantages particuliers qu'apportent l'inven- tion reposent sur une utilisation maximale du volume intérieur de la chambre de combustion garnie du propergol, qui permet, par rapport aux moteurs isolés de la manière habituelle, une augmentation supplémentaire de la puissance, et sur un mode de fabrication beaucoup plus rationnel grâce à l'abandon de la quasi-totalité de l'isolement. - 2576361 REVENDICATIONS 1 - Moteur fusée à propergol solide, caractérisé en ce qu'il comporte un propergol solide coulé directement dans une chambre de combustion non isolée dans sa partie cylin- drique. 2 - Procédé de fabrication d'un moteur fusée selon la revendication 1, procédé caractérisé en ce qu'on applique sur la paroi intérieure de la chambre de combustion une colle à une composante ou à deux composantes, en une épaisseur de couche comprise entre 10 et 100 pm, on introduit, de préférence à force, un capuchon isolant dans la tête de la chambre de combustion et ensuite on coule le propergol solide dans la chambre de combustion. 3 - Procédé de fabrication d'un moteur fusée selon la revendication 1, procédé caractérisé en ce qu'on introduit le propergol solide par une technique de liaison à la paroi de la chambre. 4 - Procédé de fabrication d'un moteur fusée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, procédé caractérisé en ce qu'on utilise des chambres de combustion ayant des parois épaisses de 0,6 à 1,5 mm, de préférence de 0,8 à 1,2 mm.