Brevet FR2830282A1 — publié le 20030404

niveau de son extrémité SYSTEME ET PROCEDE D'ALIMENTATION CROISEE EN ERGOL ET FUSÉE ÉQUIPÉE D'UN TEL SYSTÈME La présente invention concerne l'utilisation de systèmes d'alimentation en ergol dans le domaine acrospatial, et plus particulièrement un système et un procédé destinés à contrôler l'alimentation croisée en ergol entre un propulseur auxiliaire et un véhicule orDital d'une fusée à deux étages. Augmenter le rapport poids/poussée (T/W) d'une fusée (ou un autre type de véhicule de lancement) peut résulter en une augmentation concomitante de la capacité de charge utile, ou de la performance de la fusoe. En général, le rapport poids/poussée de la fusée peut être augmenté en diminuant le poids de la fusce et/ou en augmentant la poussée de la fusée. Les fusées à deux étapes comprennent généralement une mise à feu de l'ergol à deux étapes, une étape de propulseur auxiliaire et une étape (orbiteur) en continu. L'étape de propulseur auxiliaire est généralement fournie par un propulseur auxiliaire qui comprend un moteur qui est raccordé à un réservoir de propulseur auxiliaire à 1' aide d'une conduite d'alimentation du propulseur auxiliaire. De même, l'étape d'orbiteur est généralement fournie par un orbiteur qui comprend des moteurs d'orbiteur qui sont raccordés à un réservoir d'orbiteur à l'aide d'une conduite d'alimentation d'orbiteur. Chaque moteur est alimenté en ergol pour une combustion depuis son réservoir respectif et à travers sa propre conduite d'alimentation. Au cours du lancement, le propulseur auxiliaire est mis à feu au cours de la première étape de propulseur 2 0 auxiliaire jusqu'à ce qu'une séquence de déconnexion soit lancée. Ensuite, l'orbiteur s'allume et se sépare du propulseur auxiliaire pour commencer l'étape suivante, en brûlant jusqu'à ce que l'ortiteur atteigne l'orDite. Pour la fusée à deux étages typiques, la plus grande partie de la poussée du propulseur auxiliaire est dédiée à supporter le poids du véhicule. Lorsque la première trajectoire de la fusce est presque verticale par rapport à la surface de la Terre, le poids du véhicule résulte en des pertes de gravité considérables. Augmenter le rapport T/W bien au-dessus de 1,0 minimise l'effet de telles pertes de gravité jusqu'à ce que la fusée soit dans une trajectoire plus proche de l'horizontale par rapport à la surface de la Terre. Une fois dans une trajectoire plus horizontale, la poussée de l'orbiteur peut être utilisée plus efficacement pour augmenter la vélocité plutôt que la gravité en vol. Des moteurs supplémentaires, ou des moteurs plus grands, peuvent augmenter le dogré de poussée disponible mais sont généralement non souhaitables en raison du coût et du poids supplémentaire des moteurs. Un système d'alimentation croisée utilisé avec la fusée à deux étages peut augmenter considérablement la capacité de charge utile en " retenant " le moteur d'orbiteur pour augmenter le rapport T/W au cours de la phase de propulsion à l' aide de l' ergol alimenté depuis le propulseur auxiliaire. Des systèmes d' alimentation croisée en ergol conventionnels comprennent une conduite d'alimentation croisée raccordant les conduites d' alimentation du propulseur auxiliaire et de l' ortiteur. Le système d'alimentation croisée permet aux moteurs du propulseur auxiliaire et de l'orbiteur d'être mis à feu simultanément au cours de l'étape du propulseur auxiliaire de manière à augmenter la poussée. La poussée supplémentaire permet à l'orbiteur de surmonter les pertes de gravité qui sont subies au début de la période de vol. Le moteur d'orbiteur retenu est transféré en arrière vers l'orbiteur presque à la fin de la phase de propulsion. Le moteur d'orbiteur encore à l'allumage propulse l'orbiteur en retour dans l' orbite à l'aide de l' ergol provenant des réservoirs de l' ortiteur. De manière avantageuse, le système d'alimentation croisée en ergol encourage une utilisation globale plus efficace de l'ergol puisque les moteurs d'orbiteurs les plus efficaces brûlent le plus longtemps. Une utilisation plus efficace de l'ergol réduit la quantité d'ergol devant être transportée par la fusce, réduisant de ce fait le poids de la fusce. Certains systèmes d'alimentation croisée comprennent plusieurs soupapes motorisées qui facilitent la transition de l'alimentation croisée à l'opération de l'étape de continnation. Dans un système de l'art antérieur, le système d'alimentation croisée comprend une conduite d'alimentation croisée dotée d'une soupape de fermeture motorisce et d'un clapet battant pivotant déverrouillé. En outre, la conduite d'alimentation d'orbiteur comprend une seconde soupape motorisée pour contrôler l'alimentation en ergol vers le moteur de continuation. Le clapet battant pivotant déverrouillé se trouve sur le côté de l'orbiteur et lorsqu'il est verrouillé, se ferme pour fermer de manière étanche la conduite d'alimentation croisée, pour la séparation. Les deux soupapes motorisées du système d'alimentation croisée permettent aux moteurs de consommer de l'ergol en provenance uniquement des réservoirs du propulseur au cours de la première partie de la phase propulsée. Cependant, les soupapes motorisées doivent étre rigoureusement synchronisces et ordonnées pour éviter un reflux d'ergol significatif vers le propulseur auxiliaire et pour éviter d'assécher les moteurs d'orbiteur au cours de la phase de transition. De telles exigences de synchronisation ou de séquence peuvent causer des problèmes de fiabilité. En outre, plus un système comporte des pièces mobiles des plus complexes, plus il risque de présenter des problèmes de fiabilité. La fiabilité est une particularité hautement recherchée dans les applications acrospatiales. Par conséquent, il serait avantageux d' avoir un système d' alimentation croisée en ergol qui augmente la performance d'une fusée en augmentant le rapport poids/poussée. I1 serait en outre avantageux d'avoir un système d'alimentation croisée en ergol comportant moins de pièces mobiles ou complexes et par conséquent présentant une fiabilité plus élevée. I1 serait également avantageux que le système d'alimentation croisce en ergol minimise les problèmes de synchronisation et de séquence. La présente invention concerne les besoins ci-dessus et obtient d'autres avantages en fournissant un système et un procédé d'alimentation croisée en ergol pour alimenter en ergol simultanément un propulseur et un ortiteur d'une fusée à deux étages. Le propulseur et l'orbiteur comprennent chacun respectivement un réservoir d'ergol, un moteur et une conduite d'alimentation pour fournir l'ergol en provenance 2 5 du réservoir vers le moteur, pour brûler et produire une poussée, Le système d'alimentation croisce comprend une conduite d'alimentation croisée raccordant la conduite d'alimentation du propulseur et la conduite d'alimentation de l'orUiteur et permettant à l'ergol de s'écouler depuis la conduite d'alimentation du propulseur vers la conduite d'alimentation de l'ortiteur. La conduite d'alimentation croisce présente une première pression au niveau de son extrémité de propulseur et une seconde pression au niveau de son extrémité A d'orbiteur, la conduite d'alimentation croisée comprenant un clapet anti-retour de chute de basse pression configuré pour commencer à se fermer lorsque la seconde pression dépasse la première pression; et Le système d'alimentation croisée comprend en outre une soupape d'inversion raccordée à la conduite d'alimentation de l'orbiteur et pouvant être actionnée pour augmenter un débit de l'ergol dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur résultant dans une augmentation de la seconde pressi on de manière à amener le cl apet anti - retour de chute de basse pres si on à se fermer et empêcher l'écoulement de l'ergol depuis la conduite d'alimentation de I'orbiteur à la conduite d'alimentation du propulseur. Dans une variante, le clapet anti-retour est un clapet anti retour à battant. Ce clapet anti-retour à battant peut être orienté de sorte que la gravité ferme le clapet au cours des périodes de non-fonctionnement. Dans une autre variante, le clapet anti-retour à battant est partiellement équilibré, de manière à réagir aux changements de basse pression. En outre un arrêt peut être positionné de manière à empêcher le clapet anti retour à battant de vaciller lorsqu'il est ouvert. La conduite d'alimentation croisée comprend, de préférence, en outre une paire de robinets de sectionnement redondants. 2 0 Le cl apet anti - retour comprend, de préfé renc e, un contacteur de fermeture positionné pour être activé lorsque le clapet anti-retour est dans la position fermée et la paire de robinets de sectionnement redondants réagit au contacteur de fermeture. Ainsi, le contacteur de fermeture provoque la fermeture des robinets de sectionnement redondants. Un signal de terminaison de poussée provenant du propulseur provoque la fermeture de la soupape de déconnexion de séparation et une séparation physique du propulseur depuis l'orbiteur. Dans un autre mode de réalisation, la soupape d'inversion est une soupape motorisée qui est fermée au cours des opérations au sol et reste fermée jusque presque la fin de la phase de poussée. La soupape motorisée fonctionne lentement, avec un temps de déplacement de l'ordre d'environ 5 secondes. L'ouverture de la soupape d'inversion est provoquée par un capteur de niveau de liquide dans le réservoir d'ergol du propulseur qui signale lorsque l'ergol approche I'appauvrissement. La présente invention se rapporte également à une fusée à deux étages comprenant un propulseur et un orbiteur, la fusée à deux étages étant capable d'alimenter en ergol simultanément le propulseur et l'orbiteur, la fusée comprenant: des réservoirs d'ergol de propulseur et d'orbiteur configurés chacun pour contenir de l'ergol; des moteurs de propulseur et d'orbiteur configurés chacun pour brûler l'ergol et produire une poussée; une conduite d'alimentation du propulseur raccordant le réservoir d'ergol du propulseur vers le moteur de propulseur et en fournissant l'ergol au moteur du propulseur; une conduite d'alimentation de l'orbiteur raccordant le réservoir d 'ergol d' orbiteur au moteur d' orbiteur et en fournissant l 'ergol à un certain débit au moteur de l'orbiteur; et un système d'alimentation croisée selon l'invention. Dans cette fusée, le réservoir d'ergol de l'étage de propulseur comprend, 2 0 de préférence un capteur de niveau de liquide pour provoquer l'ouverture de la soupape d'inversion. La présente invention se rapporte également à un procédé d'alimentation en ergol vers un moteur de propulseur et un moteur d'orbiteur d'une fusée pour la combustion de l'ergol, I'ergol étant stocké, respectivement dans un réservoir d'ergol de propulseur et d'orbiteur, le procédé d'alimentation en ergol comprenant les étapes consistant à: alimenter en ergol le moteur de propulseur à l'aide d'une conduite d'alimentation du propulseur (20) raccordant le réservoir d'ergol du 3 0 propulseur au moteur du propulseur; alimenter en ergol le moteur d'orbiteur à l'aide d'une conduite d'alimentation croisée pour alimenter de manière croisce en ergol depuis la conduite d'alimentation du propulseur vers une conduite d'alimentation d'orbiteur raccordant le réservoir d'ergol d'orbiteur au moteur d'orbiteur; augmenter un débit de l'ergol dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur en ouvrant une soupape d' inversion positionnée sur la conduite d'alimentation de l'orbiteur; et empécher l'alimentation croisée en ergol provenant de la conduite d'alimentation de l'orbiteur vers la conduite d'alimentation du propulseur à l'aide d'un clapet anti-retour de chute de basse pression raccordé à la conduite d'alimentation croisce en permettant au clapet anti-retour de chute de basse pression de se fermer lorsqu'une seconde pression au niveau d'une extrémité d'orbiteur de la conduite d'alimentation croisée dépasse une première pression au niveau d'une extrémité de propulseur de la conduite d' alimentation en réponse à l' augmentation du débit dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur. De préférence, on augmente le déDit lentement en ouvrant lentement la soupape d' inversion par la mise en _uvre d'un moteur. L'étape consistant à permettre au clapet anti-retour de chute de basse pression de se fermer est. de préférence, opérée lentement en réponse à l' augmentation lente 2 0 du déhit dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur. L'ouverture lente de la soupape d'inversion est. de préférence, opérce sur une période d'environ 5 secondes. L'étape consistant à permettre au clapet anti-retour de chute de basse pression de se fermer est. de préférence, opérce lentement sur une période d' environ S secondes en réponse à l'augmentation lente du déhit dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur. Le procédé d'alimentation peut comprendre en outre une détection d'un niveau d'appauvrissement de l'ergol dans le réservoir du propulseur à l'aide d'un capteur avant l'augmentation du débit. Le procédé d'alimentation peut comprendre en outre une détection de la fermeture du c l apet anti -retour de chute de bas se press i on avec un c ontacteur et l a fermeture d'une pluralité de robinet de sectionnement redondants pour empêcher encore l'alimentation croisée en ergol. Ainsi, l'écoulement de l'ergol vers la conduite d'alimentation de l'orbiteur permet aux moteurs d'orbiteur de bruler parallèlement aux moteurs de l'étage de propulsion. Le reflux de l'ergol en provenant de l'orbiteur en direction du propulseur est limité par un clapet antiretour de chute de basse pression qui se ferme lorsque la pression dans la conduite de l'ortiteur est plus élevée que dans la conduite du propulseur. L' écoulement de l'ergol dans la canalisation de l' orbiteur est commandé par une soupape d' inversion motorisée qui s'ouvre lentement pendant le procédé d' inversion de l' étage de propulsion à l' étage de continuation. Lorsque l' écoulement dans la conduite de l'orbiteur est augmenté, la pression au niveau de l'extrémité de l' orbiteur de la conduite d' alimentation croisce augmente également, amenant le clapet anti-retour de chute de basse pression à se fermer progressivement. De manière avantageuse, par conséquent, le clapet anti-retour de chute de basse pression réagit pour commander la soupape d' inversion, prévenant le besoin d'une commande de soupape complexe et des plans de mise en séquence. Ainsi également, la conduite d'alimentation croisée comprend un clapet anti- retour à battant de chute de basse pression configuré pour commencer à se fermer 2 0 lorsque la seconde pression dépasse la première pression. Une augmentation du débit de l'ergol dans la conduite d'alimentation d'orbiteur par la soupape d'inversion résulte en une augmentation de la seconde pression de manière à commencer la fermeture du c lapet de chute de b as se pres sion. La fermeture du cl apet anti-retour de chute de basse pression empéche l'écoulement de l'ergol en provenance de la 2 5 conduite d'alimentation de l'orbiteur vers la conduite d'alimentation du propulseur. La présente invention comprend plusieurs avantages. En maximisant l'utilisation de l'ergol, le système d'alimentation croisce d'ergol permet une réduction du poids d'un véhicule de lancement de fusce de l'ordre de 25 % pour un poids en charge utile donné. En variante, maximiser l'utilisation d'ergol permet à un véhicule de lancement de fusée existant de porter une charge utile plus lourde. Le système d'alimentation croisce fournit un écoulement stable d'ergol vers le moteur d'ortiteur à travers toutes les phases du vol. depuis le décollage jusqu'à l'arrêt du réacteur de l'orbiteur. Le fonctionnement du système d'alimentation croisée d'ergol garantit que le réservoir d'ergol de l'orbiteur est presque plein après le détachement du propulseur auxiliaire, permettant de ce fait une utilisation efficace de l'ergol de l' orbiteur. Le système d' alimentation croisoe et son fonctionnement sont relativement simples, ce qui contribue à la fiabilité élevée requise pour les véhicules de lancement de fusée. Une fermeture automatique du clapet anti-retour de chute de pression en réponse à 1'augmentation de 1'écoulement à travers la soupape d' inversion élimine le besoin d'une commande complexe de mise en séquence et de synchronisation généralement requise dans des systèmes comportant des soupapes motorisées multiples. La vitesse d'ouverture relativement lente de la soupape d' inversion minimise les effets coup de bélier lorsque le flux du moteur d' orbiteur est en transition depuis le réservoir du propulseur auxiliaire vers le réservoir de l' orbiteur. De même, vu que le flux à travers la conduite d' alimentation croisce est principalement nul lorsque le contacteur dans le clapet anti-retour active les robinets de sectionnement redondants, la fermeture rapide des robinets de sectionnement redondantes ne génère pas d'effets coup de bélier. Ayant ainsi décrit la présente invention en termes généraux, en référence est 2 0 maintenant faite aux dessins en annexe, qui ne sont pas nécessairement à l'échelle, et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation du système d'alimentation croisée en ergol de la présente invention; et la figure 2 est une vue schématique d'un clapet à battant équilibré d'un autre 2 5 mode de réalisation de la présente invention. La présente invention est maintenant décrite plus complètement ci-après en référence aux dessins en annexe, dans lesquels les modes de réalisation préférés de la présente invention sont illustrés. La présente invention peut, toutefois, être mise en 3 0 _uvre dans de nombreuses formes et ne doit pas être interprétée comme étant limitée aux modes de réalisation décrits ici; plutôt, ces modes de réalisation sont fournis de manière à ce que cette description soit précise et complète, et transmette complètement la portée de la présente invention à l'homme du métier. Des numéros identiques se rapportent à des éléments identiques dans la description. Un système d'alimentation croisée en ergol 10 de la présente invention pour une utilisation avec une fusée à deux étages (propulseur auxiliaire et orbiteur) ou véhicule de lancement réutilisable, est illustré sur la figure 1. Le véhicule de lancement réutilisable comprend un propulseur auxiliaire et un orbiteur. Le propulseur auxiliaire comprend un réservoir d'ergol de propulseur 12 qui est raccordé à un moteur 16 par une conduite d'alimentation de propulseur 20. L'orDiteur comprend un réservoir d'ergol d'orbiteur 13 qui est raccordé à un moteur d'orbiteur 17 par une conduite d'alimentation d'orbiteur 21. Chaque réservoir d'ergol alimente en ergol à travers sa conduite d'alimentation respective vers son moteur respectif. Le système d'alimentation croisée 10 comprend une conduite d'alimentation croisée 22 qui raccorde la conduite d'alimentation du propulseur 20 à la conduite d'alimentation d'orbiteur 21, permettant de ce fait l'écoulement d'ergol du réservoir de propulseur 12 vers le moteur d'orbiteur 17 pour une mise à feu de moteur parallèle (simultané). L'écoulement d'ergol en alimentation croisce est géré par un clapet anti-retour d'alimentation croisée de chute de basse pression 24 (illustré sur la figure 1) qui réagit aux changements de débit d'ergol qui se produisent en conséquence de l'actionnement motorisé d'une soupape d' inversion 25. Les réservoirs d'ergol de propulseur auxiliaire et d'orbiteur 12, 13 contiennent de l'hydrogène liquide ou de l'oxygène liquide en tant qu'ergol. Cependant, la présente invention est applicable à d' autres combinaisons d' ergol utilisées dans les fusées, l' aérospatiale et d' autres systèmes de propulsion. De 2 5 préférence, les réservoirs d'ergol sont des réservoirs d'ergol à basse pression, à titre d'exemple et non de limitation, les réservoirs d'ergol à basse pression maintiennent généralement l'ergol à une plage entre 0,14 et 0,27 HPa. En outre, les réservoirs d'ergol sont de prétérence positionnés au-dessus des moteurs pour une alimentation en gravité de l'ergol vers les moteurs. De préférence, le réservoir de propulseur comprend un capteur de niveau de liquide 30 qui détecte le niveau de l'ergol liquide dans le réservoir d'ergol. Bien que dans un mode de réalisation préféré, on utilise deux réservoirs d'ergol 12, 13 comme cela est décrit ci-dessus, cela ne doit pas être considéré comme limitant le système d'alimentation croisée de la présente invention. Un nombre différent de réservoirs peut être utilisé pour différents types de véhicules de lancement, ou véhicules aérospatiaux. Par exemple, une paire de réservoirs de propulseur peut alimenter le moteur de propulseur à travers la conduite d'alimentation de propulseur unique 20, tel qu'en utilisant plusieurs entrées le long de la conduite. Les moteurs de propulseur et d'orbiteur 16, 17 brûlent l'ergol fourni par chaque conduite d'alimentation respective 20, 21 depuis chaque réservoir d'ergol respectif 12, 13 comme cela est illustré sur la figure 1. Brûler l'ergol produit une poussée qui permet au véhicule de lancement de surmonter l' attraction de gravité et atteindre l'orbite. Les moteurs des étages de propulseur et d'orbiteur peuvent être démarrés simultanément ou séquentiellement, si nécessaire. De préférence, le propulseur et l'orbiteur peuvent comprendre des moteurs multiples, mais peuvent comporter un seul moteur, selon le type de fusée. Comme cela est décrit ci-dessus, les moteurs multiples peuvent également être alimentés en ergol depuis des conduites d'alimentation respectives multiples raccordées à des conduites d'alimentation maîtres respectives 20, 21 en aval du système d'alimentation croisée en ergol. La construction des conduites d'alimentation du propulseur et l'orbiteur 20, 21 est 2 0 connue dans l'art et n'est donc pas décrit ici en plus grand détail. La conduite d'alimentation croisoe 22 raccorde les conduites d'alimentation du propulseur et de l'orbiteur 20, 21 de manière à permettre l'écoulement d'ergol en direction de l'orbiteur en provenance du propulseur. Le clapet d'alimentation croisce 24 est un clapet basse pression qui sert d'intermédiaire à l'écoulement de l'ergol à 2 5 travers la conduite d' alimentation croisée 22. De préférence, le clapet d' alimentation croisée est un clapet anti-retour, comme cela est illustré sur la figure 1. Le clapet anti-retour est orienté de sorte que la gravité garde un battant 40 du clapet contre un logement 41 du clapet au cours des périodes de non-fonctionnement, comme cela est également illustré sur la figure 1. Lorsqu'il est totalement ouvert, le battant 40 met en butée un arrêt 39. Des clapets à battant sont de manière inhérente des clapets de chute de basse pression et sont préférés pour la présente invention en raison de leur simplicité. Cependant, d'autres clapets de chute de basse pression peuvent être utilisés, tel qu'un clapet à battant taré ou un clapet à battant double. La chute de pression requise pour ouvrir le clapet d'alimentation croisée 24 peut être encore réduite par l'ajout d'un contrepoids 42, comme cela est illustré dans le mode de réalisation de la figure 2. Le contrepoids équilibre partiellement de préférence le battant 40, de sorte que la gravité etlou les forces d'accélération poussent le clapet 24 dans la position fermée contre le logement 41. En outre, le clapet d'alimentation croisée 24 comprend de prétérence un contacteur 33 qui est activé par la fermeture du battant 40. La conduite d'alimentation croisée 22 comprend également de préférence une paire de soupapes de déconnexion de séparation 43 et une paire de robinets de sectionnement redondants 44 qui bloquent l'écoulement à travers la conduite d'alimentation croisée 22. Au cours de la période de transition ou de terminaison d'alimentation croisée, la pression au niveau de l'extrémité d'orbiteur de la conduite d'alimentation doit être supérieure à la pression au niveau de l'extrémité de propulseur de la conduite d'alimentation croisée. Les pressions au niveau des deux extrémités de la conduite d'alimentation croisce reflètent des pressions de volume résiduel, des têtes hydrostatiques et des chutes de pression de friction. Pour l'oxygène liquide, la pression dans l'extrémité de propulseur de la conduite d'alimentation croisoe est 2 0 supérieure au cours de la période de transition en raison du fait que le réservoir de propulseur 12 approche de l'appauvrissement et le réservoir d'orbiteur 13 est presque plein. Pour l'hydrogène liquide, les têtes hydrostatiques sont normalement basses en raison de la densité basse de l'ergol. L'exigence de pression de la conduite d'alimentation relative pour l'hydrogène et d'autres types d'ergol si nécessaire, peut 2 5 être satisfaite par l'ajustement des pressions de volume résiduel. La soupape d' inversion d' alimentation croisée 25 est de préférence une soupape de type à volet obturateur qui est actionné par moteur, comme cela est illustré sur la figure 1. La soupape d'inversion est également de préférence capable de s'ouvrir et de se fermer lentement, avec un temps de déplacement de l'ordre de S secondes. Des temps de déplacement plus lents ou plus rapides sont possibles si nécessaire. Pour un fonctionnement lent, le moteur de la soupape d' inversion doit être capable de fonctionner à une vitesse commandée et peut comprendre des entrâînements électriques, hydrauliques, pneumatiques ou d'autres types. Avant que le lancement ne commence, le réservoir d'erçol de propulseur 12 et le réservoir d'ergol d'orbiteur 13 sont pleins. Les soupapes de connexion de séparation 43 et les robinets de sectionnement redondantes 44 sont ouverts, et la soupape d' inversion 25 est fermée. Les moteurs du propulseur auxiliaire et de l'orbiteur sont pré-conditionnés thermiquement par l'ergol provenant du réservoir du propulseur. Selon la pression d'ouverture du clapet d'alimentation croisoe 24, le flux de préconditionnement s'écoule à travers le clapet, ou un clapet de dérivation 1 0 auxiliaire (non illustré). Les moteurs du propulseur et de l'orbiteur 16, 17 sont démarrés simultanément ou séquentiellement, si nécessaire. Après que le moteur de l'orbiteur 16 est démarré, la pression du flux d'ergol retient le battant 40 du clapet 24 contre son arrêt 39 jusqu'à la séquence de terminaison d'alimentation croisée. Au cours de la propulsion, les moteurs du propulseur et de l'orbiteur opèrent en tandem tout en utilisant l'ergol provenant du réservoir d'ergol du propulseur 12. Lorsque le niveau du liquide dans le réservoir du propulseur atteint le détecteur du niveau de liquide 30, la séquence de terminaison d'alimentation croisée est lancée, la soupape d'inversion d'alimentation croisée 25 commence alors à s'ouvrir sous la commande d'un moteur. Lorsqu'une soupape d' inversion commence à s'ouvrir, la pression dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur 21 en amont est supérieure à la pression dans la conduite d'alimentation du propulseur 20. Progressivement, une plus grande quantité d'ergol est fournie au moteur d'orbiteur 17 en provenance du réservoir d'orbiteur 13 provoquant une réduction égale de l'écoulement en provenance du propulseur auxiliaire à mesure que la soupape d'inversion motorisée 25 s'ouvre. La vélocitéréduite de l'ergol provenant du propulseur dans la conduite d'alimentation croisoe 22 amène le battant 40 du clapet anti-retour 24 à avancer progressivement vers la position fermée alors que la proportion de flux provenant du réservoir de l'orbiteur 13 augmente. À un certain point dans le trajet de la soupape d'inversion motorisée 25, tout le flux d'ergol du moteur d'orbiteur 17 provient de son propre réservoir d'ergol 13 et le clapet anti retour 24 est dans la position fermée. Une fermeture à ergot du clapet 24 est assurce par la pression d' ergol supplémentaire provenant d' une ouverture plus grande de la soupape d' inversion 25. Le contacteur 33 du clapet anti-retour 24, illustré sur la figure 1, est lâché soudainement lorsque le battant 40 du clapet tourne dans la position fermée. Le lâchement soudain du contacteur 33 lance la fermeture des robinets de sectionnement redondants 44. Le débit du flux d'ergol dans la conduite d'alimentation croisée 22 est à zéro en raison de la fermeture du clapet anti-retour 24, empêchant un coup de bélier au cours de la fermeture rapide des robinets de sectionnement 44. La fermeture des robinets de sectionnement redondants 44 provoque une séparation totale des systèmes d'alimentation en ergol du propulseur et de l'orbiteur. Le propulseur continue la mise à feu en tandem avec l'orbiteur jusqu'à ce qu'il reçoive un signal de coupure indiquant la terminaison de la poussée du moteur du propulseur. La séparation du propulseur et de l'orbiteur est lancée lorsque les moteurs du propulseur 16 sont totalement arrêtés. La séparation résulte dans la fermeture des soupapes de déconnexion de séparation 43 qui termine le sectionnement redondant des systèmes d' ergol du propulseur et de l'orbiteur. Après la séparation, l' étage orbital (de continuation) continue sur sa mission avec des réservoirs d'ergol presque pleins 13. Le système d'alimentation croisée en ergol est applicable aux véhicules avec ou sans équipage. Dans les véhicules sans équipage, le niveau de redondance est généralement inférieur et les soup apes 43 peuvent ne pas être nécessaires. En outre, le clapet anti-retour d'alimentation croisée 24 peut être incorporé dans l'orbiteur o il peut servir de dispositif de fermeture en remplaçant les soupapes de déconnexion sur le côté de l'orbiteur. Le terme " fusée " est utilisé ici pour indiquer un type quelconque de véhicule acrospatial, y compris, mais sans s'y limiter, les véhicules de lancement réutilisables, les aéronefs et les véhicules à étages multiples. Le système d'alimentation croisée en ergol 10 de la présente invention présente plusieurs avantages. En maximisant l'utilisation de l'ergol, le système 3 0 d'alimentation croisée en ergol peut résulter dans une réduction du poids du véhicule de lancement de fusce de l'ordre de 25 % pour un poids de charge utile donné. En variante, maximiser l'utilisation d'ergol permet à un véhicule de lancement de fusée existant de porter une charge utile plus lourde. Le système d'alimentation croisée fourni un écoulement stable d'ergol du moteur d'ortiteur 17 à travers toutes les phases du vol. du décollage à l'arrêt réacteur de l'ortiteur. Le fonctionnement du système d'alimentation croisée en ergol garantit que le réservoir d'ergol de l'orbiteur 13 est presque plein après détachement du propulseur, permettant de ce fait une utilisation efficace de l' ergol de l' orbiteur. Le système d' alimentation croisée 1 0 et son fonctionnement sont relativement simples, ce qui contribue à la fiabilité élevée requise pour les véhicules de lancement de fusée. Une fermeture automatique du clapet anti-retour de chute de basse pression 24 en réponse à un flux augmentant à travers la soupape d' inversion 25 élimine le besoin pour un contrôle complexe de mise en séquence et de synchronisation généralement requis dans les systèmes avec des soupapes motorisées multiples. La vitesse d'ouverture relativement lente de la soupape d' inversion minimise les effets coup de bélier lorsque le flux du moteur d'ortiteur est transféré du réservoir du propulseur 12 au réservoir de l'ortiteur 13. En outre, vu que le flux à travers la conduite d'alimentation croisée 22 est principalement nul lorsque le contacteur 33 dans le clapet antiretour 24 active les robinets de sectionnement redondants 44, une fermeture rapide des robinets de sectionnement redondants ne génère pas d'effets coup de bélier. 2 0 De nombreuses modifications et d'autres modes de réalisation de la présente invention ressortiront pour l'homme du métier à qui la présente invention appartient ayant les avantages des enseignements présentés dans les descriptions précédentes et les dessins associés. Par exemple, la présente invention peut également être utilisée pour établir une alimentation croisée entre trois véhicules de lancement ou aérospatiaux à étage ou plus en utilisant des clapets anti-retour de chute de basse pression et des soupapes motorisées multiples. Par conséquent, il doit être compris que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation spécifiques décrits et que des modifications et d'autres modes de réalisations sont destinés à être compris dans la portée des revendications en annexe. Bien que des termes spécifiques soient employés ici, ils ne sont utilisés que dans un sens générique et descriptif uniquement et non à des fins de limitation. 2830282 REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation croisée (10) pour alimenter en ergol simultanément un propulseur et un orbiteur d'une fusée à deux étages, le propulseur et l'orbiteur comprenant chacun respectivement un réservoir d'ergol (12, 13), un moteur (16, 17) et une conduite d'alimentation (20, 21) pour fournir l'ergol en provenance du réservoir vers le moteur, pour brûler et produire une poussée, le système d'alimentation croisée 10 comprenant: une conduite d'alimentation croisée (22) raccordant la conduite d'alimentation du propulseur (20) et la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21), la conduite d'alimentation croisée (22) ayant une première pression au niveau de son extrémité de propulseur et une seconde pression au niveau de son extrémité d'orbiteur, la conduite d'alimentation croisée (22) comprenant un clapet anti-retour de chute de basse pression (24) configuré pour commencer à se fermer lorsque la seconde pression dépasse la première pression; et une soupape d'inversion (25) raccordée à la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21) et pouvant être actionnée pour augmenter un débit de l'ergol dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21) résultant dans une augmentation de la seconde pression de manière à amener le clapet anti-retour de chute de basse pression (24) à se fermer et empêcher l'écoulement de l'ergol depuis la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21) à la conduite d'alimentation du propulseur (20). 2. Système d'alimentation croisée (10) selon la revendication 1, dans lequel le clapet anti-retour (24) est un clapet anti-retour à battant. 3. Système d'alimentation croisée (10) selon la revendication 2, dans lequel le clapet anti-retour (24) à battant est orienté de sorte que la gravité ferme le 3 0 cl apet au cours des péri odes de non-foncti onnement. 16 2830282 4. Système d'alimentation croisce (10) selon la revendication 2, comprenant en outre un arrêt (39) positionné de manière à empêcher le clapet anti- retour (24) à battant de vaciller. 5. Système d'alimentation croisée (10) selon la revendication 2, dans lequel le clapet anti-retour (24) à battant est partiellement équilibré. 6. Système d'alimentation croisée (10) selon 1'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la conduite d'alimentation croisée (22) comprend en outre une paire de robinets de sectionnement redondants (44). 7. Système d'alimentation croisée (10) selon la revendication 6, dans lequel le clapet anti-retour (24) comprend un contacteur de fermeture (33) positionné pour être activé lorsque le clapet anti-retour (24) est dans la position fermée et dans lequel la paire de robinets de sectionnement redondants (44) réagit au contacteur de fermeture (33). 8. Système d'alimentation croisée (10) selon 1'une quelcouque des revendications 1 à 7, dans lequel la soupape d'inversion (25) est une soupape motorisée. 9. Fusée à deux étages comprenant un propulseur et un orbiteur, la fusée à deux étages étant capable d'alimenter en ergol simultanément le propulseur et l'orbiteur, la fusée comprenant: des réservoirs d'ergol de propulseur et d'orbiteur (12, 13) configurés chacun pour contenir de l'ergol; des moteurs depropulseur et d'orbiteur (16, 17) configurés chacun pour brûler l'ergol et produire une poussée; une conduite d'alimentation du propulseur (20) raccordant le réservoir d'ergol du propulseur (12) vers le moteur de propulseur (16) et en fournissant l'ergol au moteur du propulseur (16); 17 2830282 une conduite d'alimentation de l'orbiteur (21) raccordant le réservoir d'ergol d'orbiteur (13) au moteur d'orbiteur (17) et en fournissant 1'ergol à un certain débit au moteur de l'orbiteur (17); et un système d'alimentation croisée (10) selon 1'une quelconque des revendications 1 à X. 10. Fusée selon la revendication 9, dans laquelle le réservoir d'ergol de l'étage de propulseur (12) comprend un capteur de niveau de liquide (30) pour provoquer l'ouverture de la soupape d'inversion (25). 11. Procédé d'alimentation en ergol vers un moteur de propulseur (16) et un moteur d'orbiteur (17) d'une fusée pour la combustion de 1'ergol, l'ergol étant stocké, respectivement dans un réservoir d'ergol (12, 13) de propulseur et d'orbiteur, le procédé d'alimentation en ergol comprenant les étapes consistant à: alimenter en ergol le moteur de propulseur (16) à 1'aide d'une conduite d'alimentation du propulseur (20) raccordant le réservoir d'ergol du propulseur (12) au moteur du propulseur (16); alimenter en ergol le moteur d'orbiteur (17) à 1'aide d'une conduite d'alimentation croisée (22) pour alimenter de manière croisée en ergol depuis la conduite d'alimentation du propulseur (20) vers une conduite d'alimentation d'orbiteur (21) raccordant le réservoir d'ergol d'orbiteur (13) au moteur d'orbiteur (17); augmenter un débit de l'ergol dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21) en ouvrant une soupape d'inversion (25) positionnée sur la conduite d'alimentation de 1'orbiteur (21); et empêcher l'alimentation croisée en ergol provenant de la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21) vers la conduite d'alimentation du propulseur (20) à 1'aide d'un clapet anti-retour de chute de basse pression (24) raccordé à la conduite d'alimentation croisée (22) en permettant au clapet anti-retour de chute de basse pression (24) de se fermer lorsqu'une seconde pression au niveau d'une extrémité d'orbiteur de la conduite d'alimentation croisée (22) dépasse une première pression au niveau d'une extrémité de propulseur de la conduite d'alimentation en réponse à l'augmentation du débit dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21) . 12. Procédé d'alimentation en ergol selon la revendication 11, dans lequel on augmente le débit lentement en ouvrant lentement la soupape d' inversion (25) par la mise en _uvre d'un moteur. 13. Procédé d'alimentation en ergol selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l'étape consistant à permettre au clapet anti-retour de chute de basse pression (24) de se fermer est opérée lentement en réponse à l'augmentation lente du débit dans la conduite d' alimentation de l' orbiteur (2 1). 14. Procédé d'alimentation en ergol selon la revendication 12 ou 13, dans lequel l'ouverture lente de la soupape d' inversion (25) est opérce sur une période d'environ secondes. 15. Procédé d'alimentation en ergol selon la revendication 14, dans lequel l'étape consistant à permettre au clapet anti-retour de chute de basse pression (24) de se fermer est opérée lentement sur une période d'environ 5 secondes en réponse à 2 0 l'augmentation lente du débit dans la conduite d'alimentation de l'orbiteur (21). 16. Procédé d'alimentation en ergol selon l'une quelconque des revendications 11 à , comprenant en outre une détection d'un niveau d'appauvrissement de l'ergol dans le réservoir du propulseur (12) à l'aide d'un capteur (30) avant l'augmentation 2 5 du débit. 17. Procédé d'alimentation en ergol selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, comprenant en outre une détection de la fermeture du clapet antiretour de chute de basse pression (24) avec un contacteur (33) et la fermeture d'une pluralité de robinet de sectionnement redondants (44) pour empêcher encore l'alimentation