Brevet FR2828524A1 — publié le 20030214

chambre annuiaire. s SYSTEME PROPULSIF ANNEXE D'ETAGE CRYOTECHNIQUE DE LANCEUR ET ETAGE DE LANCEUR COMPRENANT UN TEL SYSTEME La présente invention concerne les étages cryotechniques de lanceurs o et, plus particulièrement, les systèmes propuisifs annexes de tels étages de lanceurs. Les étages cryotechniques de lanceurs, utilisant de l'hydrogène et de l'oxygène liquide comme ergols, devant permettre plusieurs réallumages entre des phases de vol balistique nécessitent un système de confinement des ergols et de contrôle d'attitude. Une solution classique à cet effet consiste à maintenir une faible accélération de l'étage, de manière continue ou discontinue, selon les séquences établies. D'autre part, le contrôle de i'attitude du lanceur (suivant les trois axes) est nécessaire pour toutes les phases du vol. Ces besoins o nécessitent donc un système propuisif annexe au moteur principal. On a proposé un système propuisif annexe utilisant le dégazage d'hydrogène gazeux du réservoir d'hydrogène liquide, cet hydrogène gazeux dégazé étant adressé directement à une petite tuyère (" thruster "). Un tel système présente toutefois une performance de propuision médiocre (impuision spécifique n'excédant pas 100 s) et requiert un système auxiliaire pour couvrir les fluctuations de flux thermique dans le réservoir d'hydrogène liquide ainsi que les pics d'accélération lors du réallumage et de l'extinction du moteur principal. La présente invention a pour objet de proposer un système propuisif annexe simple, léger, fiable et efficace et fournissant notamment une impuision spécifique élevée (supérieure à 400 s). s Pour ce faire, I'invention propose un système propuisif annexe d'étage cryotechnique de lanceur comprenant au moins un réservoir de carburant de moteur principal et au moins une tuyère de propuision annexe ayant une conduite d'amenée de gaz reliée au réservoir de carburant, dans lequel la conduite d'amenée de gaz comprend un bo^'tier de catalyseur entre une partie aval de la conduite reliée à la tuyère de propuision annexe et une partie amont reliée au réservoir de carburant et à un réservoir de comburant. Selon d'autres caractéristiques plus particulières de l'invention - la partie aval de la conduite d'amenée de gaz est reliée au réservoir de o comburant; - la partie aval de la conduite d'amenée de gaz est reliée à un échangeur de chaleur en relation d'échange thermique avec la partie amont de la conduite d'amenée de gaz. Un tel système permet de contr61er la poussée annexe par action sur le débit brûlé ou le rapport de mélange et présente une fiabilité élevée, en particulier du fait qu'il ne nécessite pas de système d'allumage électrique. La présente invention concerne égaiement un étage cryotechnique de o lanceur comprenant un moteur principal et au moins un système propuisif annexe tel que définit ci-dessus. n'autF carac+.éristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec le dessin annexé, sur lequel: La Figure 1 représente de façon schématique un agencement d'un système propuisif annexe d'un étage cryotechnique de lanceur selon l'invention. Sur la Figure 1, on reconna^'t le moteur principal cryotechnique 1 d'un étage de lanceur et ses deux réservoirs 2 et 3 d'hydrogène liquide (carburant) et d'ox,vgène liquide (comburant). Selon un aspect de l'invention, I'étage de lanceur comporte au moins une tuyère de propuision annexe 4 (" thruster ") alimentée par une conduite de gaz comprenant une partie aval 5, directement reliée à la tuyère 4 et une partie amont 52 sélectivement reliée, par des systèmes de vannes, à la fois au réservoir d'hydrogène 2 et au réservoir d'oxygène 3. La conduite d'amence de o gaz comprend, entre les parties amont 52 et aval 5, un bo^'tier de catalyseur 6 contenant un catalyseur platine eVou palladium provoquant uhe combustion catalytique du mélange hydrogène et oxygène acheminé, dans un rapport de mélange d'environ 1, dans la partie amont 52 de la ligne de conduite de gaz, pour produire un mélange de gaz de combustion à une température moyennement élevée, inférieure à 1 000 K, les gaz de combustion étant éjectés et détendus dans la tuyère annexe 4 avec une forte impuision spécifique, supérieure à 300 s. Selon un aspect de l'invention, on prévoit en outre une canalisation 7 o reliant le réservoir d'oxygène 3 à la partie aval 5, de la conduite d'amenée de gaz pour injecter dans les gaz chauds résultant de la combustion catalytique dans le bo^'tier 6 de l'oxygène résiduel avec un rapport de mélange plus proche UG a stochiomGtrie et réaliser ainci une post-rombustion à haute température, supérieure à 1 000 K, augmentant encore l'impuision spécifique des gaz éjectés dans la tuyère 4, à des valeurs dépassant 400 s. Selon un autre aspect de l'invention, une partie des gaz chauds dans la partie aval 5' de la conduite d'amenée de gaz est dérivée dans une conduite 8 vers un échangeur de chaleur 9 disposé en relation d'échange de chaleur avec so la partie amont 52 de la conduite d'amenée de gaz pour réchauffer le mélange d'oxygène et d'hydrogène dans la partie amont 52 avant son entrée dans le bo^'tier de catalyseur 6 afin d'augmenter l'emcacité de ce dernier. Quoique l'invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui appara^'tront à l'homme de métier dans le cadre des revendications ci-après. En particulier, I'oxygène alimentant le booties de catalyseur 6 peut être prélevé, non pas dans le réservoir d'oxygène du moteur principal 1, mais dans un stockage indépendant d'oxygène haute pression. REVENDICATIONS 1. Système propuisif annexe d'étage cryotechnique de lanceur comprenant au moins un réservoir de carburant (2) de moteur principal (1) et au moins une tuyère de propuision annexe (4) ayant une tubulure d'amenée de gaz reliée au réservoir de carburant, caractérisé en ce que la conduite o d'amenée de gaz comprend un bo'^tier de catalyseur (6) entre une partie aval (5) reliée à la tuyère de propuision annexe (4) et une partie amont (52) reliée au réservoir de carburant (2) et à un réservoir de comburant (3). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie aval (5) de la conduite d'amenée est reliée (7) au réservoir de comburant. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la padie aval (5) de la conduite diamenée de gaz est reliée (8) à un échangeur de chaleur (9) en relation d'échange thermique avec la partie amont (52) de la conduite d'amenée de gaz. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce o que le catalyseur contient du platine. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir de comburant (3) est le réservoir de comburant du _.. "\ ILIt=UI v! l! ''P=' / 6. Système selon l'une des revendications1 à 4, caractérisé en ce que le réservoir de comburant (3) est un réservoir de comburant annexe. 7. Etage cryotechnique de lanceur comprenant un moteur principal (1) et au-moins un système propuisif annexe selon l'une des revendications