Brevet FR2776338A1 — publié le 19990924

Domaine de l'invention L'invention concerne les propulseurs comprenant une tuyère orientable grâce à une butée flexible reliant la tuyère au corps de propulseur. Arrière-plan de l'invention Lorsqu'un propulseur de ce type est en phase de "sommeil", c'est-à-dire en attente d'utilisation, la tuyère est obturée à son extrémité par un bouchon étanche afin d'isoler de l'extérieur l'atmosphère contrôlée régnant à l'intérieur du propulseur. Une telle atmosphère contrôlée est nécessaire pour éviter une dégradation des composants internes du propulseur, en particulier le propergol solide, par le milieu environnant. Du fait des variations de pression extérieure, il se peut qu'une pression différentielle notable s'exerce sur la paroi de la tuyère. En particulier, lorsque la pression externe devient supérieure à la pression interne, la pression différentielle appliquée contre la paroi intérieure de la tuyère se traduit par une composante axiale dirigée de l'aval vers l'amont de la tuyère. Il en résulte un effort de traction axial sur la butée flexible. Or, les butées flexibles, réalisées habituellement par un empilement de couches rigides alternant avec des couches élastiques, adhérisées les unes aux autres, sont conçues pour supporter des efforts de compression très élevés, mais ont une résistance relativement faible en traction. Obiets et résumé de l'invention L'invention a pour but d'éviter, lorsqu'un propulseur est en phase de sommeil, un endommagement accidentel de la butée flexible résultant de l'application d'un effort de traction excessif. L'invention a aussi pour but de permettre à un propulseur de reposer sur sa tuyère, sans entraîner un tel endommagement. Ce but est atteint du fait que, dans un propulseur comprenant un corps de propulseur ayant une direction axiale et une tuyère orientable reliée au corps de propulseur par une butée flexible, il est en outre prévu des moyens de butée axiale destinés à limiter le déplacement relatif entre la tuyère et le corps de propulseur dans la direction axiale, dans le sens d'application d'un effort de traction sur la butée flexible. Ainsi, en phase de "sommeil" du propulseur, lorsqu'un effort est appliqué sur la tuyère, par exemple sous l'effet d'une pression différentielle ou du poids du propulseur s'il repose sur la tuyère, les moyens de butée axiale permettent de limiter la mise en traction de la butée flexible, afin que cette mise en traction reste en deçà d'un seuil d'endommagement, l'effort axial exercé sur la tuyère étant repris par les moyens de butée axiale. En phase de fonctionnement du propulseur, la pression interne des gaz produits dans le corps de propulseur provoque la compression de la butée flexible, donc la désactivation des moyens de butée axiale, de sorte que la tuyère peut être librement orientée par rapport au corps de propulseur. Avantageusement toutefois, les moyens de butée axiale sont réalisés de manière à ménager la capacité d'orientation de la tuyère. Ainsi, la tuyère reste orientable même lorsqu'elle est en butée axiale contre le corps de propulseur. Cela permet de tester en toutes circonstances la capacité d'orientation de la tuyère lors d'opérations de maintenance réalisées sur le propulseur "au sommeil". Des modes particuliers de réalisation de l'invention seront maintenant décrits à titre indicatif, mais non limitatif. Brève description des dessins Sur les dessins annexés: - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un propulseur muni de moyens de limitation de la mise en traction de la butée flexible, selon un premier mode de réalisation de l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues partielles à échelle agrandie montrant différentes positions relatives entre la tuyère et le corps du propulseur de la figure 1. Description détaillée de modes préférés de réalisation Le propulseur représenté schématiquement sur la figure 1 comprend un corps de propulseur 10 muni à son extrémité arrière d'une tuyère 12. La tuyère 12 a un col 12a prolongé vers l'extrémité de la tuyère par un divergent 12b. En amont du col 12a, la tuyère présente une partie convergente 12c qui communique avec la chambre de combustion 14 du propulseur, à l'intérieur du corps de propulseur 10. La surface externe du convergent 12c s'appuie sur une butée flexible 16 par l'intermédiaire d'une embase annulaire 18. La butée 16 est située entre l'embase 18 et une embase annulaire 20 reliée au corps de propulseur 10 par un fond 22. La butée 16 est une butée lamifiée qui comprend des couches alternées en métal 16a et en caoutchouc 16b adhérant les unes aux autres. Les couches 16a et 16b, ainsi que les surfaces des embases 18, 20 en contact avec la butée 16, ont la forme d'anneaux sphériques ayant un même centre C situé sur l'axe A du corps de propulseur. Du fait de la capacité de déformation en cisaillement des couches en caoutchouc 16b, la butée 16 constitue une articulation permettant à la tuyère 12 de pivoter par rapport au corps 10. Le pivotement de la tuyère 12 et, par là-même, l'orientation du vecteur de poussée pendant le vol, sont commandés au moyen d'actionneurs 24 (un seul est représenté sur la figure 1). Les actionneurs 24, par exemple constitués par des vérins, sont articulés, à une extrémité, sur le fond 22 et, à l'autre extrémité, sur un anneau d'activation 26 fixé à la paroi de la tuyère 12 et entourant celui-ci. Le corps 10, le fond 22 et la tuyère 12 sont munis de protections thermiques internes 28. En phase de "sommeil" du propulseur, la tuyère 12 est obturée à son extrémité par un bouchon 30 qui isole de façon étanche le volume interne du propulseur vis-à-vis du milieu environnant. Le volume interne est rempli d'une atmosphère contrôlée. La structure de propulseur décrite ci-avant est bien connue en elle-même. Conformément à l'invention, des moyens de butée axiale sont prévus afin de limiter le déplacement relatif entre la tuyère 12 et le corps de propulseur parallèlement à l'axe A, dans le sens d'application d'une traction sur la butée flexible 16. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les moyens de butée axiale comprennent deux pièces 32, 34 solidaires respectivement de la tuyère 12 et du corps de propulseur 10. La pièce 32 est en forme de couronne fixée par exemple sur l'anneau d'activation 26. La pièces 34 est également en forme de couronne et est, dans l'exemple illustré, formée intégralement avec l'embase 20. La pièce 34 pourrait être une pièce distincte de l'embase 20, fixée sur celle-ci ou sur le fond 22. A son extrémité amont (par référence au sens d'écoulement dans la tuyère), la couronne 32 présente un rebord 32a qui définit une surface d'appui 32b. A son extrémité aval, la couronne 34 présente un rebord 34a qui définit une surface d'appui 34b. Avantageusement, la surface d'appui 32b a une forme d'anneau sphérique de centre C et la surface d'appui 34b a une forme arrondie venant au contact de la surface 32b par son sommet (figures 2, 3). Les pièces 32 et 34 sont des pièces métalliques, par exemple en acier, ou des pièces en matériau composite. Lorsque, le propulseur étant en "sommeil", la pression à l'intérieur de celui-ci est supérieure ou sensiblement égale à celle du milieu environnant (figure 1), la butée flexible 16 n'est pas sollicitée en traction et les surfaces 32b et 34b sont légèrement écartées l'une de l'autre (jeu J), les pièces 32, 34 étant dimensionnées à cet effet. Lors de phases de maintenance, la capacité d'activation de la tuyère peut être testée par commande des actionneurs 24. Lorsque, le propulseur étant en "sommeil", la pression à l'intérieur de celui-ci est sensiblement inférieure à celle du milieu environnant (figure 2), la pression différentielle s'exerçant sur la tuyère se traduit par une résultante de force dirigée axialement de l'aval vers l'amont, provoquant une mise en traction de la butée flexible 16. Cette mise en traction est limitée par la venue des surfaces 32b, 34b en contact mutuel, le jeu J étant dimensionné pour rester très en deçà d'un seuil d'endommagement de la butée. La forme de la surface de contact 32b autorise, par glissement mutuel entre les surfaces 32b, 34b, une rotation de la tuyère 12 par rapport au corps de propulseur 10. De la sorte, la venue en butée axiale ne pénalise par la possibilité d'activation de la tuyère lors d'opérations de maintenance. Lorsque le propulseur est en phase opérationnelle, la pression des gaz à l'intérieur du corps de propulseur 10 provoque une compression de la butée flexible 16 par l'intermédiaire du convergent 12c et de l'embase 18 (figure 3). Il en résulte un écartement entre les pièces 32 et 34 permettant une manoeuvre de la tuyère 12 librement et sans frottement. L'anneau 34 constitue alors une butée limitant l'angle de braquage de la tuyère par rapport à l'axe A. Un anneau de renfort 36 peut être intégré à la paroi externe de la tuyère 12, au niveau de la paroi susceptible de venir en contact avec la pièce 34, afin d'éviter un endommagement de la tuyère lorsqu'elle vient en butée sur l'anneau 34. On notera que les moyens de butée axiale permettent de faire reposer le propulseur en phase de sommeil sur la tuyère, directement ou indirectement par l'intermédiaire d'une pièce telle qu'une couronne solidaire de la tuyère. Le poids total de l'engin ou lanceur comprenant le propulseur est repris par la venue en butée des surfaces 32b, 34b, sans mise en traction excessive de la butée flexible 16. L'engin peut être alors stocké en étant posé sur la tuyère 12 sur une surface 40 (figure 2). REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Propulseur comprenant un corps de propulseur (10) ayant une direction axiale et une tuyère (12) orientable reliée au corps de propulseur par une butée flexible (16), caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de butée axiale (32, 34) destinés à limiter le déplacement relatif entre la tuyère (12) et le corps de propulseur (10) dans la direction axiale, dans le sens d'application d'un effort de traction sur la butée flexible (16). 2. Propulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de butée axiale (32, 34) présentent un degré de liberté en pivotement autour d'un centre de rotation de la tuyère orientable, de manière à ménager la capacité d'orientation de la tuyère (12) par rapport au corps de propulseur (10). 3. Propulseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de butée axiale comportent deux pièces (32, 34) solidaires respectivement de la tuyère (12) et du corps de propulseur (10) et présentant des surfaces d'appui mutuel (32b, 34b). 4. Propulseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les surfaces d'appui (32b, 34b) peuvent glisser l'une par rapport à l'autre lorsqu'un mouvement de pivotement est imposé à la tuyère (12) par rapport au corps de propulseur (10). 5. Propulseur selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'une au moins des surfaces d'appui est une surface courbe ayant un centre de courbure sensiblement confondu avec le centre de rotation (C) défini par la butée flexible (16). 6. Propulseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens de butée axiale comprennent une pièce annulaire (32) montée sur un anneau d'activation (26) solidaire de la tuyère (12). 7. Propulseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la pièce (34) solidaire du corps de propulseur (10) constitue une butée de limitation de l'angle de braquage de la tuyère (12). 8. Propulseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tuyère (12) est munie d'un anneau de renfort (36) au niveau de sa paroi susceptible de venir en contact avec la pièce (34) solidaire du corps de propulseur (10). 9. Propulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il repose en phase de sommeil directement ou indirectement sur la tuyère (12).