Brevet FR2574480A1 — publié le 19860613

Disoositif comportant une charte utile et un propulseur a' tuyère déplaçable longitudinalement L'invention a pour objet un dispositif de pro pulsion pour engins, quelle que soit leur vitesse, du type comportant un propulseur ayant une chambre de com bustion pouvant recevoir une charge utile consommable ou non dans une phase initiale de fonctionnement, avant allumage du propulseur. On connait déjà de nombreux dispositifs de propulsion de ce type. En général, la charge utile est constituée par un moteur fusée d'accélération. Le document US-A-3 063 240 décrit par exemple un dispositif de propulsion qui comporte un propulseur principal constitué par un statoréacteur muni d'une chambre de combustion. Cette chambre de combustion est prévue pour recevoir un moteur fusée d'accélération initiale. Lors du lancement de l'engin équipé du dispositif, le moteur fusée est allumé en premier. A la fin de sa combustion, il provoque 1 allumage du propulseur principal. En meme temps son enveloppe se sépare de ce propulseur et est éjectée par 1 arrière de la chambre de combustion, å travers la tuyère de sortie de la chambre. Cette solution est capable de fonctionner mais elle présente des inconvénients. En particulier, l'en- combrement transversal du moteur fusée de lancement est limité à la section droite de la tuyère du propulseur. On connait également des dispositifs de propulsion du même genre (FR-A-2 277 982 et US-A-3 855 789) dans lesquels il n'y a éjection que de la tuyère d'un moteur de lancement constituant la charge utile et quelquefois d'une fraction d'enveloppe de ce moteur pour lï- -bérer une tuyère destinée au fonctionnement du moteur de croisière qui intervient ensuite-et peut être prévu pour fonctionner en statoréacteur. Ces solutions sont peu satisfaisantes. La section de la tuyère du moteur de croisière limite l'encombrement que l'on peut donner à la tuyère du moteur de lancement et plus généralement aux organes qui doivent traverser la tuyère du moteur de croisière lors de l'éjection.Ces solutions conduisent soit à exclure l'emploi d'une enveloppe propre au moteur de lancement pour contenir l'ergol (FR-A-2 277 982), soit à donner aux éléments de retenue de l'ergol une section inférieure à celle de la tuyère (US-A-3 855 789). On a également proposé un dispositif de propulsion hybride dans lequel, au lieu de libérer l'espace délimité par la tuyère du moteur principal en éjectant celle d'un moteur de lancement constituant la charge utile, on prévoit une tuyère de moteur principal qui est déplaçable de l'avant vers l'arrière à la fin du fonctionnemen-t du moteur de lancement (FR-A-2 277 982). Cette structure exige de donner à la tuyère du moteur principal une section faible, ce qui, dans de nombreux cas, est inacceptable. En particulier, lorsque le moteur qui intervient après combustion du moteur de lancement est un statoréacteur, il exige une section importante de tuyère. Cette solution a encore l'inconvénient d'obliger à transporter la tuyère du moteur de lancement pendant tout le vol. L'invention vise à fournir un dispositif de propulsion du type ci-dessus défini, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet de donner à la charge utile un volume qui représente une grande partie de celui de la chambre de combustion du propulseur et en ce qu'il laisse une grande latitude quant à la nature de la charge utile, à la forme de la tuyère du propulseur, et à la géométrie de la section droite de la chambre de combustion. Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif de propulsion du type ci-dessus dans lequel la charge utile constitue un bloc. insérable dans la chambre, dont il peut occuper la majeure partie et le propulseur comporte une tuyère déplaçable dans la chambre en réponse à l'éjection du bloc après utilisation de la charge utile. La charge utile peut avoir des constitutions ex- trémement diverses. Elle peut intervenir dans la propu?- sion de l'engin, soit en le ralentissant dans une phase initiale de vol incas d'une charge utile constituée par une enveloppe contenant un parachute dêployable de ralentissement après largage), soit en l'accélérant (cas d'un moteur fusée de lancement). La charge utile peut également avoir un role indépendant de la propulsion et être par exemple constituée par une enveloppe contenant des leurres électromagnétiques, ou infrarouges, ces exemples n'étant nullement limitatifs. Dans tous les cas, la chambre de combustion du propulseur reste propre du fait de l'éjection globale du bloc que constitue la charge utile.Dans le cas ou la-- charge utile est constituée par un moteur intervenant pendant une phase initiale de fonctionnement, le changement de régime s'effectue avec une grande efficacité, I1 faut incidemment noter que dans le cas ou la charge utile est constituée par un moteur, ce dernier peut constituer le moteur de croisière principal, le propulseur n'intervenant qu'au cours d'une phase finale de vol, par exemple pour imprimer une survitesse à l'engin ou lui donner des facultés d'évolution accrues. La tuyère du propulseur peut être guidée directement par le corps de- la chambre de combustion, Elle peut etre retenue dans sa position d'attente par le bloc constituant la charge utile aussi longtemps que cette derniere est en place. Des moyens par exemple escamotables peuvent être prévus sur ce bloc pour entrainer la tuyère du propulseur lors de l'éjection du bloc sous l'action de forces qui peuvent être par exemple mécaniques, pyrotechniques et/ou aérodynamiques, Des moyens de butée assurant un amortissement peuvent être prévus à l'extrémité du corps du propulseur pour arrêter la tuyère lorsqu'elle est entrainée par le bloc, et la retenir ensuite dans sa position de fonctionnement. L'invention trouve une application importante, bien que non exclusive, constituée par les propulseurs comportant un moteur fusée à poudre de lancement et un statoréacteur destiné à assurer la propulsion en regime de croisière. D'autres combinaisons sont possibles. Le propulseur peut être un moteur aerobie autre qu'un statoréacteur, par exemple un turboréacteur muni de moyens de postcombustion ou un pulsoréacteur ; le propulseurpeut également être anaérobie et constituer moteur fusée à poudre ou à un ou plusieurs liquides.Enfin, l'invention n'est pas limitée au cas d'un dispositif n'ayant que deux éléments intervenant successivement : une cascade mettant en oeuvre plus de deux éléments est réalisable, par exemple dans le cas où doivent successivement intervenir une charge utile, un moteur de croisière et un propulseur destiné à assurer un surcroît de vitesse au cours d'une phase finale du vol. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure 1 est une vue en coupe simplifiée de la moitié inférieure d'un dispositif de propulsion suivant un mode particulier d'exécution de l'invention, la charge utile étant dans sa position initiale - les Figures 2 et3, similaires à une fraction de la figure 1, montrent deux phases successives d'éjection de l'enveloppe de la charge utile et de venue en place de la tuyère mobile - la Figurez4 est un schéma montrant un montage possible d'un dispositif de propulsion suivant l'inven- tion sur un engin subsonique, la charge utile étant représentée dans la position qu'elle occupe immédiatement après éjection. Le dispositif de propulsion qui sera maintenant décrit à titre d'exemple de réalisation associe une charge utile qui peut être un moteur fusée à poudre de lancement et d'accélération (c' est-à-dire assurant la fonction fréquemment qualifiée de "booster") et un statoréacteur destiné à assurer la propulsion en régime de croisière. Le statoréacteur comporte un corps 10 délimitant une chambre de combustion 12 munie de gicleurs d'injection de combustible 14 et d'ouies d'entrée d'air. La paroi latérale du corps 10 présente une surface interne cylindrique permettant à une tuyère mobile 16 de coulisser de la position avant, dans laquelle elle est montrée en figure 1 et qu'elle occupe lors du lancement, à la position arrière dans laquelle elle est montrée en Figure 3 et qu'elle occupe lors du fonctionnement du statoréacteur qui constitue le propulseur. La position arrière de la tuyère 16 est définie par l'appui d'une bague de choc 18 qu'elle porte contre un amortisseur formé par un empilement de segments 20, amortisseur porté par une couronne terminale 22 du corps 10. Un organe antiretour 24, constitué par exemple par une bague fendue, est fixé à la couronne 22 en un emplacement tel qu'il prend appui contre la tuyère 16 lorsque celle-ci est en position arrière. La charge utile 28 constitue un bloc insérable dans la chambre de combustion 12. Elle comprend une enveloppe 30 qui a une partie cylindrique de section telle que le bloc peut coulisser dans le corps 10 qui le guide. Cette partie cylindrique se raccorde à l'avant -à une partie profilée pour correspondre à la forme de la tuyère 16 du statoréacteur. Des moyens 34 de liaison mécanique avec le corps 10 sont prévus. Ils sont situés par exemple à l'avant de l enveloppe de la charge utile 28. Ces moyens peuvent être de type quelconque, désaccouplables par commande mécanique, électrique, aerodynamique, pyrotechnique, ou meme associant ces divers procédés. Des moyens escamotables 36 sont fixés à l enve- loppe 30 du moteur fusée pour retenir la tuyère 16 en appui contre la partie profilée de cette enveloppe. Dans le mode de réalisation montré sur les figures, ces moyens escamotables 36 sont constitués par une Jupe ou plusieurs pattes (six par exemple) régulierement réparties autour de l'axe du propulseur, fixées à l'enveloppe 30 et prévues pour se plier et se dégager de la tuyère 16 lorsque cette dernière s'arrête dans sa position arrière, alors que l enveloppe 30 de la charge utile 28 poursuit sa course d'éjection. On voit sur la figure 1 que cette disposition permet d'une part de donner à la charge utile 28 un volume qui représente une grande partie de celui de la chambre de combustion 12, d'autre part de laisser une grande latitude quant à la forme de la tuyère 16, à laquelle on peut donner le profil optimal pour le fonctionnement ultérieur, d'autre part encore d'assurer le guidage direct de l'enveloppe 30 et de la tuyère 16 lors de l'éjection. Lorsque la charge utile est constituée par un moteur fusée, celui-ci peut avoir des constitutions très diverses. Il peut, par exemple, être du genre décrit dans le document US-A-3 063 240 déjà mentionne. En fin d'utilisation de la charge utile 28, un dispositif non représenté prévu sur l'engin équipé du propulseur supprime la liaison mécanique éventuelle 34. Le bloc regroupant tous les éléments de la charge utile 28 s'éjecte alors par l'arrière de la chambre de combustion 12 en glissant sur la paroi de cette derniere (Figure 2). L'enveloppe 30 peut être prévue pour ne pas s'appuyer directement sur le corps 10, mais seulement sur une portée ménagée sur la couronne terminale 22. Le guidage s'effectue alors par coulissement sur cette couronne et par coulissement delta tuyère 16 sur le corps. Pendant sa course, la charge utile 28 entraine la tuyère 16 par les pattes 36 jusqu'a ce que la bague de choc 18 entre en contact avec l'amortisseur 20, formé d'un empilage de segments ondulés, qui absorbe l'énergie cinétique de la tuyère. En même temps, l'organe antiretour 24, formé par exemple par une bague fendue crénelée évite tout rebondissement. Les pattes d'entraînement 36 se replient (Figure 3), de sorte que la charge utile 28 abandonne la tuyère 16. Le statoréacteur est alors prèt à fonctionner, la chambre de combustion 12 étant ali mentée en air par les ouies 14 reliées à une manche d'aspiration. Le dispositif de propulsion peut notamment être incorporé à la partie arriere d'un engin du genre.montré en figure 4. La couronne terminale 22 du corps 10 d'un tel engin se raccorde à l'enveloppe 38 de l'engin, qui porte les gouvernes 40 et la voilure éventuelle (non représentée). REVENDICATIONS 1 Dispositif de propulsion, comportant un propulseur ayant une chambre de combustion pouvant recevoir une charge utile consommable ou non, constituée d'un bloc largable lors d'une phase initiale de fonctionnement, avant allumage du propulseur, caractérisé en ce que le propulseur comporte une tuyère (16) déplaçable dans la chambre, en réponse à l'éjection du bloc, d'une position d'attente à une position de fonctionnement. apres utilisation de la charge. utile et en ce que la charge utile (28) constitue un bloc insérable dans la chambre de combustion (12) dont il peut occuper la ma jeure partie. 2. Dispositif de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc est muni de moyens (36) d'entrainement de la tuyère (16 > du propulseur, de sa position- d'attente à sa position de fonctionnement. 3. Dispositif de propulsion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en cé que la tuyère (16) du propulseur coulisse sur une surface cylindrique de la chambre de combustion [12) du propulseur. 4. Dispositif de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc largable peut être constitué de la charge utile(28) et d'une enveloppe (30) la contenant. 5. Dispositif de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps du propulseur porte des moyens d'amortissement destinés à absorber l'énergie cinétique de la tuyère déplaçable (16), lorsque cette dernière arrive dans sa position de fonctionnement. 6. Dispositif de propulsion selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tuyère déplaçable