Brevet FR2651309A1 — publié le 19910301

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Les empennages en aciers à ailettes massives en acier présentent certes la résistance thermique qui est nécessaire, mais du fait de leur poids élevé, ils représentent un poids mort élevé qui constitue pour le projectile une masse qui est inefficace sur l'objectif. Le but de l'invention est d'éliminer ces inconvénients, respectivement ces risques, pour un projectile stabilisé par empennage, et d'indiquer une protection des ailettes d'empennage exposées à des températures élevées, qui soit simple à réaliser, sans augmenter la masse d'empennage. Ce problème est résolu, selon l'invention, par le fait que chaque ailette d'empennage se compose au moins partiellement ou dans la zone de son bord d'attaque d'un matériau fibreux, respectivement d'un matériau composite fibreux, résistant à la chaleur. Du fait que chaque ailette d'empennage se compose au moins partiellement, en particulier cependant dans la zone de son bord d'attaque, d'un matériau résistant à la chaleur, en particulier d'un matériau fibreux ou d'un matériau composite fibreux résistant lors du tir, toute surchauffe des ailettes d'empennage est supprimée avec sGreté, du fait que le matériau fibreux présente une conductibilité thermique notablement moindre que celle des alliages d'aluminium ou des qualités d'acier qui sont utilisées couramment pour les ailettes d'empennage. Selon un mode de réalisation de l'invention, il est prévu que non seulement le bord d'attaque, mais aussi les bords extérieurs d'ailettes et/ou la totalité d'une partie avant d'ailette, respectivement la moitié avant de l'ailette qui est située devant une partie de fuselage de l'ailette respective d'empennage, soit constituée de matériau composite fibreux. On peut utiliser comme matériaux composites fibreux, par exemple des matériaux céramiques renforcés avec des fibres de carbone ou des fibres de verre, avec des composants en oxyde d'aluminium, oxyde de zirconium, 3 2651309 carbure de silicium, nitrure de silicium et/ou des matériaux analogues, tels que les composants à alumine et/ou acide silicique, ou avec de l'aluminure de titane renforcé par des fibres de carbure de silicium, matériau provenant de la technique spatiale. Les fibres situées dans le matériau de matrice sont orientées de préférence de façon unidirectionnelle. Les matériaux résistants à la température places sur les bords d'attaque ou les bords extérieurs d'ailette protègent le reste de la partie métallique de l'ailette de l'effet nuisible de la chaleur. La résistance lors du tir de ces matériaux qui sont fragile en soi est obtenue au moyen des fibres de carbone et de verre qui sont placés à l'intérieur. Les avantages des matériaux composites céramiques fibreux résident dans une résistance mécanique élevée jusqu'à une température d'à peu prés 1700 C, une résistance élevée à l'usure, une faible capacité de stockage de la chaleur et un faible coefficient de frottement. On peut utiliser comme matériau fibreux approprié par exemple, en ajoutant également des liants, des pièces de forme de dimensions précises en fibres céramiques (par exemple fibres alumine/acide silicique) sous forme de feutre à double aiguilletage (feutre aiguilleté). L'aiguilletage des fibres (jusque une longueur de 20 cm) permet d'obtenir une résistance mécanique élevée avec des propriétés thermiques positives. La fixation du matériau composite fibreux de partie avant sur la partie de fuselage de l'ailette d'empennage peut s'effectuer de préférence par vissage, rivetage et/ou collage. L'invention est expliquée et décrite plus en détail ci-dessous à l'aide d'exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, dans lequel: La figure 1 représente en vue de côté une ailette d'empennage selon l'invention, la figure la représente en coupe transversale une ailette d'empennage selon l'invention, 4 2651309 la figure lb représente, également en coupe transversale, une autre ailette d'empennage selon l'invention, les figures 2, 3 et 4 représentent, en vue de cOté, avec des zones de tailles différentes des parties d'ailette d'empennage en matériau composite fibreux, d'autres modes de réalisation selon l'invention de l'ailette d'empennage, la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif de fixation selon l'invention, pour fixer des ailettes d'empennage individuelles, ou des paires de ces ailettes, la figure 6 est une vue de côté du dispositif de fixation selon la figure 5, la figure 7 représente deux paires d'ailettes construites d'une seule piece, et la figure 8 représente en coupe transversale un autre dispositif de fixation pour ailette d'empennage individuelle. Sur la figure 1, on désigne par 10 une ailette d'empennage d'un empennage à ailette qui n'est pas représenté totalement, pour un projectile à énergie cinétique (pénétrateur) sous-calibre, d'un rapport longueur/diamètre important. Les ailettes d'empennage de ce type présentent en règle générale quatre, cinq ou six ailettes d'empennage. L'empennage est fixé au moyen d'une douille d'empennage 16 sur un tourillon de fixation 14 du corps de projectile 12, qui présente à l'arrière un diamètre quelque peu moindre, La douille d'empennage 16 peut par exemple 8tre collée, soudée, brasée et/ou vissée sur le tourillon de fixation 14. L'ailette d'empennage 10 se compose d'une partie de fuselage 20 métallique, par exemple en acier ou en alliage d'aluminium, avec une bande 22 fixée dessus, réalisée sous forme de bord d'attaque 18 de l'ailette et composée en un matériau composite fibreux approprié. On voit sur la figure la que la partie de fuselage métallique 20 et la partie d'ailette 22, réalisée sous forme de bord d'attaque 18 de l'ailette et composée en 2651309 matériau fibreux, présentent chacune une face de contact , qui est placée sur la mise bord à bord, perpendiculairement à la surface extérieure 28 de l'ailette et sert d'intermédiaire à leur fixation solidaire, de préférence par collage. La figure lb montre un autre mode de réalisation, dans lequel la partie de fuselage 20 et la partie d'ailette 22 en matériau fibreux sont solidairement reliées, par un ou plusieurs rivets 34, par l'intermédiaire d'une surface de contact 32 s'étendant en biais par rapport à la surface extérieure de l'ailette 28. La liaison des deux parties ,22 dans la surface de contact inclinée 32 pourrait cependant s'effectuer par un brasage, un vissage et/ou un collage. Cette surface de contact 32 pourrait prendre une autre forme de réalisation afin d'augmenter la surface de contact, par exemple également en queue d'aronde ou sous forme d'assemblage allongé à coin mâle et gorge femelle. La figure 2 représente un exemple de réalisation préferé, dans lequel l'ailette d'empennage 10 se compose d'une partie de fuselage 20 métallique diminuée, avec une bande 22 fixée dessus, réalisée sous forme d'un bord d'attaque 18 de l'ailette et d'un bord extérieur 24 de l'ailette, en matériau fibreux. Ici, le bord extérieur de l'ailette est également protégé thermiquement. Un autre exemple de réalisation préféré est représenté sur la figure 3. La totalité d'une partie avant 26 d'ailette, respectivement la moitié avant de l'ailette qui est située devant une partie de fuselage métallique 20 diminuée de l'ailette d'empennage y est réalisée en matériau fibreux. Selon la figure 4, il peut cependant être approprié que l'ailette d'empennage 10 soit entièrement composée en matériau fibreux et fixé solidairement au corps arrière de projectile 12 au moyen d'un dispositif de fixation approprié. Le matériau composite fibreux présente une densité comparativement faible et réduit de ce fait le poids mort de l'empennage pour le pénétrateur respectif. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, on réalise d'une seule pièce pour un empennage 6 2651309 à quatre ailettes des ailettes d'empennage 10 opposées deux a deux et, afin de réaliser un enfichage les unes dans les autres de manière affleurée avec une ou plusieurs autres paires d'ailettes 46 en une seule pièce, on les pourvoit, alternativement chaque fois a l'avant ou à l'arrière, d'un évidement en forme de fente 48,50 correspondant. Les paires d'ailettes 46 réalisées d'une seule pièce, avec l'évidement avant 48 et l'évidement arrière 50 en forme de fente sont visibles sur la figure 7. Au lieu de la douille d'empennage usuelle, il est approprié et prévu d'utiliser comme dispositif de fixation la construction représentée sur la figure 5, pour une ailette d'empennage individuelle ou de paires d'ailettes d'empennage 16 d'une seule pièce, complètement réalisées en matériau fibreux. Le dispositif de fixation s'y compose d'un nombre d'éléments de serrage 36 3 section transversale en forme de cornière qui correspond au nombre des ailettes, qui sont fixées radialement les unes contre les autres au moyen d'une bague de serrage avant 40 et d'une bague de serrage arrière 38. Selon la figure 6, la bague de serrage avant 40 est réalisée simultanément comme moyen de liaison entre les ailettes d'empennage 10 et le corps de projectile 12. La bague de serrage 40 est vissée sur un tourillon fileté 14 du corps de projectile 12. La figure 8 représente une coupe transversale d'un empennage composé d'éléments de serrage 36 individuels en forme de cornière, qui sont ici au nombre de quatre. Les ailettes d'empennage 10 individuelles peuvent cependant être également fixées de ce fait sur une douille d'empennage 16 quelque peu massive, par exemple en acier ou en aluminium, en les insérant dans des rainures longitudinales 52 prévues v cet endroit, ce qui confère aux ailettes d'empennage une meilleure tenue latérale, en particulier lorsque les ailettes d'empennage sont pourvues sur le bord d'attaque ou sur le bord de fuite de chanfreins correspondants (couples de rotation) servant à produire une rotation d'équilibrage du corps de projectile. Lorsque les ailettes d'empennage 10 sont entièrement composées en matériau fibreux, elles sont 7 2651309 collées de manière appropriée dans les rainures longitudinales 52; lorsque les ailettes d'empennage 10 ne sont que partiellement composées en matériau fibreux et qu'elles présentent a l'arrière encore une partie de fuselage métallique 20, celle-ci est de préférence soudée ou brasée à la douille d'empennage 16. Avec les modes de réalisation selon l'invention des ailettes d'empennage, on peut éliminer de façon simple et sOr le problème d'une fusion ou d'une combustion incontrôlée des ailettes. op aLqVed eL anb a3 ua 9sL 9oe.e3 o EN I SUOL;e3LpUaAG2 sep enbuooLenb eun L UOLeS eL4:OeOd *9 (eT aen6BL) a6eLLOO -ed eouasaaeid op Gain4ne*t e aunL 4UUJ5.LepLLOS saaLL-J quos stLe LLaLenbeL Jed (SE) e4eLLe1P 5S a 4naLjqxa a:eo EL q 4uawaJLPLnoLpuadied quepue4as (OS) -equoo3 op sceD aun u uequesgid xnfl5qL. nfLi9!4ew un ua (9Z ZZ) aqqaLgep eL:ed eL 4a (0Z) enbLLLeqgw a6eLesnó ep aL4ied eL enb ea ue esLJ eoeeo3 g e T SUOL4e3LpUeASJ sap snbuoDLenb @unL1 UOLeS eLlSa[oJd *q OS (E ain6L6) xnelSqkj flEL4eW ua Gesodwoo qsa 5(01) afeuuadweAp eaqLLe[L ap (0) anbLLLe4uj a6eLasnj ap aL4.ued aun S UeAap 9enULs 'S a Lnb aSaLLe p 4UeAe LaLOU eL 4uawAL5oedsei -(9?) 4SL@Lep qUeAe eLJed eL op gdLe;oq eL enb ao uS eS tiaqoej e T UOLqeZLpUaAaJ eL UOL@S eLg40oCoJd '> (a sin6,Lj) xnas. qkj nPLEa4eW US 4(pZ) UosaLLep fnaL594Xa ploq op q@ (81) aa[kLeP anbe4e4p pioq op zw4oó snos aesLeai ssnssep exxLó (z) apueq aun SaAE sSeipuLow suOLSUawLtp ap enbLLLeqPW (oZ) a6eL@snj op @ L Jed @unfp oz asodwo3 es (01) se6euuadmep e4aLLeAL enb ae ua asLJa;oejeo Z no 1 UOLqeOLpUAaAJ eL UOL[S;DLL 0o0Jd *s (T aJn6L4) xneJSqL neLpaqem ua 4(8T) eqeLlekP anbeqqEkp pioq op aio4 snohs easLLega Gsnssap axLe (ZZ) apueq aun 3SAe 'enbILLE49u (OZ) e6eL@snj op aLSaed aunfp ST asodwoo as (0T) a6euuadwep aqeaLke,t enb aa ue eSLaq:oeaeo GT UoLqe3pUSAea EL UOjLas aLI oaCOJd *z ÀinaLeqo3 el q uE4sLsSG G xnajqqLó aLsodwo3 neleg4Ew unp '4UaWAL4o3dsae GxnaJqLó q neLJaeu unp (81) anbe;;Ep ploq UOS op aUoz eL suep no quam@LLeL4.ied SULow 01 ne asodwo3 as (01) a6euuadwasp ae4eLke enbeqL enb oz ue 9sLjaqoeJeo sLLle3aoCld np LOA np sJoL vLIE L ep 4uGwm4o4Jl ne oUp neLJa4em np ae4neqofns jed aaDuouoid uoLsnó ap no UOLsn4 ap znqpp op anbs un e a3oe a6euuadwatp sae;aLLe sep enbLwJaq4 aue4sLsa1 J etL Jaquem6ne inod sansW em sap SeAe a6euuadmwa JEd aSLLLqe4s aLkL4SOaCoid *T SNOIIV3IQN3A3 9 2651309 fuselage (20) et la partie d'ailette (22,26) se composant d'un matériau fibreux sont reliées solidairement par l'intermédiaire d'une face de contact (32) s'étendant de manière inclinée par rapport à la face extérieure d'ailette (28), en étant de préférence vissees, rivetees, et/ou collges (figure lb). 7. Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ailette d'empennage (10) est entièrement composée de matériau fibreux et fixée solidairement sur le corps arrière (12) de projectile au moyen d'un dispositif de fixation (figure 4). 8. Projectile selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de fixation se compose d'un nombre d'élêments de serrage (36) à section transversale de cornière, qui correspond au nombre d'ailettes, qui sont susceptibles d'être serrées radialement les unes contre les autres au moyen d'une bague de serrage avant (40) et d'une bague de serrage arrière (38), la bague de serrage avant (40) étant simultanément rgalisge sous forme de moyen de liaison entre les ailettes d'empennage (10) et le corps de projectile (12) (figures 5, 6, 8). 9. Projectile selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les deux ailettes d'empennage (10) d'une paire d'ailettes opposées sont rgalisies d'une seule pièce et pourvus à l'avant ou à l'arrière, en vue de l'enfichage de manière affleurée d'une autre paire d'ailettes (46) d'une seule pièce, ou de paires supplémentaires de celles-ci, d'un évidement en fente (48,50) correspondant (figure 7).