Brevet FR2824106A1 — publié le 20021031

Dons 11 12. La présente invention concerne une manche à air, ainsi qu'un engin volant, en particulier un missile, qui est muni d'une telle manche à air. On sait qu'une manche à air qui est montée sur un engin volant tel qu'un missile par exemple, est destinée à véhiculer de l'air en vol. de l'ex térieur de l'engin volant vers des moyens internes, généralement des moyens destinés à la propuision dudit engin volant, tels qu'une chambre de combustion d'un statoréacteur par exemple. De telles manches à air sont décrites dans de très nombreux documents, en particulier dans les 0 brevets FR-2 755 182, DE-30 03 004 et EP-0 474 594, et comprennent généralement une conduite allongée de section transversale sensiblement rectangulaire. Dans le cas d'un statoréacteur, on sait que la qualité du fonction nement du statoréacteur et son efficacité dépendent en grande partie de I'importance du débit de l'air qui est ingéré, c'est-à-dire qui est véhiculé par la ou les manches à air dans ia chambre de combustion du stato réacteur, dans laquelle est engendrée une combustion d'un mélange d'air et de combustible. Le débit d'air ingéré dépend bien entendu de la surface de la section transversale de la manche à air (ou des manches à air) qui est prévue. Bien entendu, plus cette surface est grande, plus le débit est important. Toutefois, il n'est pas souhaitable de prévoir sur un engin volant des surfaces de section transversale de manche à air trop grandes, no tamment pour des raisons d'encombrement, de masse et d'aérodyna misme. De plus, en particulier lorsqu'elle est destinée à alimenter en air des moyens de propuision de type statoréacteur, une manche à air doit présenter de bonnes performances, en termes d'efficacité et de débit, dans un grand domaine de vol. et doit être adaptée au nombre de Mach et à l'altitude de vol. En effet, les vols à basse altitude ne peuvent être envisagés qu'à des nombres de Mach modérés, pour des raisons de tenue des matériaux en température, alors qu'à haute altitude, le nombre de Mach doit être nettement supérieur pour permettre, en raison de la raréfaction de l'air, le maintien d'une pression dynamique suffisante pour assurer la sustentation et/ou l'accélération de l'engin volant. Aussi, pour obtenir une forte poussée sur toute la trajectoire de l'acronef, tant à basse qu'à haute altitude, il est nocessaire de fournir aux moyens de propuision un débit très variable d'air de combustion. Pour atteindre cet objectif, une solution connue est de faire varier la section transversale d'entrée de la manche à air. On conna^t différentes manches à air à sections d'entrées variables. En particulier, par le brevet EP-0 646 525, on conna'^t une entrée d'air supersonique et hypersonique, bidimensionnelle à géométrie variable, pour l'air de combustion d'un mo teur d'aéronef. Cette entrce d'air est placée sous la voilure ou le fuselage de l'aéronef, et comprend deux volets principaux disposés en vis-à-vis, dont les parois internes, en regard l'une de l'autre, sont aménagées en rampes de compression. Chacun desdits volets est mobile autour d'un axe de pivotement situé au voisinage d'une paroi de l'entrée d'air qui prolonge 2 vers l'arrière le volet principal considéré. De plus, une rampe, mobile autour d'un axe de pivotement parallèle aux axes de pivotement des vo lets principaux et situé à proximité de son bord d'attaque, est disposée en amont du volet principal le plus proche de la voilure ou du fuselage. Cette rampe amont délimite avec ledit volet principal un piège à couche limite, de section variable. Une telle entrée d'air a pour avantage que la rampe amont orienta ble, dévie l'écoulement d 'air vers le plan médian de l'entrée d 'air et permet de ménager et de maintenir, jusqu'à la phase de fonctionnement en superstatoréacteur, un piège à couche limite de section variable de dimen sion satisfaisante. Toutefois, comme les volets principaux et la rampe amont, ainsi que les moyens d'actionnement, sont agencés à l'intérieur de l'entrée o d'air, ils perturbent nécessairement l'écoulement. De plus, comme cette solution connue prévoit un nombre élevé d'éléments différents (volets principaux, rampe,...), elle est complexe, encombrante et coûteuse. En outre, en raison de la pression élevée engendrée par l'air à haut débit qui pénètre dans l'entrée d'air et du mode de solidarisation prévu, comprenant uniquement deux zones de solidarisation (pivot et actionneur) pour chacun de ces éléments pivotants, on peut douter de la stabilité de ces éléments sur tout le domaine de vol. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé nients. Elle concerne une manche à air simple, efficace et de coût réduit, permettant de véhiculer de l'air à un débit variable. A cet effet, selon l'invention, ladite manche à air du type compor tant une conduite allongée qui présente une extrémité d'entrée d'air et une extrémité de sortie d'air et qui comprend au moins une face sensiblement plane, est remarquable en ce qu'elle comporte de plus: - une rampe mobile comprenant une structure allongée qui est. au moins partiellement, sensiblement plane, qui est agencée à l'extérieur sur la dite face plane de la conduite, et qui est susceptible d'être déplacée par translation sur ladite face plane le long de ladite conduite et d'être amence dans l'une d'au moins deux positions stables, dans lesquelles elle est fixe par rapport à ladite conduite: une position rentrée, dans laquelle elle est en retrait par rapport à la dite extrémité d'entrée d'air, sur ladite face plane de la conduite; et 5. une position sortie, dans laquelle, tout en étant partiellement agencée sur ladite face plane, elle dépasse la conduite au niveau de son extrémité d'entrée d'air; et - des moyens d'actionnement commandables pour déplacer ladite rampe mobile et l'amener dans l'une desdites positions stables. 0 Ainsi, grâce à l'invention, pour une même condition d'utilisation de la manche à air, on peut obtenir deux débits d'air différents, selon la posi tion (rentrée ou sortie) dans laquelle est amenée la rampe mobile. En effet: - dans la position rentrée, la rampe est en retrait par rapport à l'extrémité d'entrce d'air de la conduite et, par conséquent, n'influe pas sur l'air qui pénètre dans la manche à air de sorte que le débit d'air est défini par la section transversale (constante) de ladite extrémité d'entrée d'air, ainsi que bien entendu par les conditions d'utilisation (vitesse de l'air,...); - tandis que, dans la position sortie, la rampe dépasse la conduite au ni veau de son extrémité d'entrce (d'air) de sorte qu'elle agit sur l'air en amont de ladite extrémité d'entrce et guide une partie de cet air vers ladite extrémité d'entrée de manière à augmenter la quantité d'air péné trant dans la manche à air, ainsi que la pression, ce qui a pour effet d'augmenter le débit de l'air (par rapport au débit existant dans la posi tion rentrce). Par conséquent, en fonction du débit d'air qui est nécessaire, on amène la rampe dans l'une ou l'autre desdites positions stables. De plus, comme la rampe est agencée sur la face externe de ladite face plane de la conduite, elle ne perturbe pas l' écoulement de l 'air à l'in térieur de la manche à air. En outre, comme on le verra plus en détail ci-dessous, la présente invention présente également les avantages suivants: - elle est compacte; - le déplacement de la rampe est réalisoe de façon précise; et - la rampe est très stable dans ses positions rentrée et sortie. On notera que dans le cadre de la présente invention, il est bien o entendu envisageable de prévoir plus de deux positions stables, en pré voyant une ou plusieurs positions stables (sorties) qui sont intermédiaires entre la position rentrée et une position sortie extrême. Dans un mode de réalisation préféré, lesdits moyens d'actionne ment comportent: - un système à rail et glissière coopérants, destiné à rendre la rampe soli daire de lad ite conduite, tout en permettant u n d éplacement de lad ite rampe; et - des moyens de déplacement et de fixation de ladite rampe mobile. Ceci permet d'obtenir des positions (rentrée et sortie) très stables et un déplacement ma^'trisé et également stable de la rampe, notamment par rapport à la solution usuelle précitée (brevet EP-O 646 525 par exem ple) dans laquelle les éléments (volet, rampe) qui agissent sur l'air sont pivotables (et non pas déplaçables par translation) et sont maintenus gé néralement uniquement à deux endroits, au niveau d'un pivot et d'un actionneur. En outre, de façon avantageuse, lesdits moyens de déplacement et de fixation de la rampe mobile comportent: - un motoréducteur, de type usuel, qui est susceptible d'étre commandé électriquement, et qui est apte à déplacer la rampe mobile à l' aide d ' un ensemble formé d'un pignon et d'une crémaillère, pour l'amener dans l'une desdites positions stables, et à fixer ladite rampe par rapport à la dite conduite dans l'une desdites positions stables; et - des moyens de commande pour commander électriquement ledit moto réducteur. Ce mode de réalisation présente notamment les avantages sui vants: - une absence d'entretien (pas d'opérations telles qu'un changement de joint ou un contrôle périodique lourd par exemple, comme avec un sys 1 0 tème hydraulique); - une durée de vie élevée; et - une possibilité d'utilisations multiples (à la différence d'un système pyrotechnique par exemple). Dans ce cas, de préférence, lesdits moyens de commande, pour 1 commander électriquement ledit motoréducteur, sont reliés par une liaison électrique à ce dernier et sont agencés à distance dudit motoréducteur. Par conséquent, seul le motoréducteur qui doit être agencé à proximité de la ram pe pour pouvoir fonctionner et agir com me prévu est éventuellement encombrant, les moyens de commande pouvant être agencés quant à eux à un endroit o ils ne gênent pas. Par ailleurs, avantageusement, ladite rampe comporte une pre mière partie plane destinée à être agencée sur ladite face plane de la conduite et au moins une seconde partie qui est raccordée à ladite pre mière partie plane de façon sensiblement orthogonale et qui présente au moins une ouverture traversante qui, dans ladite position sortie de la rampe, est situce au-delà de la conduite au niveau de l'extrémité d'entrée d'air. Cette ouverture permet d'évacuer une couche limite d'air. La présente invention concerne également un engin volant, en par ticulier un missile, comportant au moins une manche à air pour amener de I'air de l'extérieur dans ledit engin volant, notamment à des moyens de propuision tels qu'un statoréacteur par exemple. Selon l'invention, ledit engin volant est remarquable en ce que la dite manche à air est du type de celle précitée. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des réTérences identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre schématiquement et partiellement un engin vo lant muni d'une manche à air conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques, en perspective, d'une manche à air comportant une rampe mobile qui est située, respecti vement, dans une position rentrée et dans une position sortie. La figure 4 est une vue schématique en perspective d'une rampe mobile conforme à l' invention. La figure 5 montre schématiquement un motoréducteur destiné à l'entrainement d'une rampe mobile. La manche à air 1 conforme à l'invention et représentée schémati quement sur les figures 1 à 3 est montée sur la structure 2 (fuselage, voilure,... ) d'un engin 3, notamment un engin volant tel qu'un missile, et est destince à véhiculer de l'air de l'extérieur dudit engin 3 vers l'intérieur de sa structure 2, notamment pour alimenter la chambre de combustion d'un moteur de l'engin 3. Ladite manche à air 1 comporte, de façon connue, une conduite 4 allongée, par exemple métallique, qui présente une extrémité 5 d'entrce d'air et une extrémité 6 de sortie d'air et qui comprend au moins une face 7A sensiblement plane. La section transversale de ladite conduite 4 peut être de forme quelconque. Toutefois, dans un mode de réalisation préféré représenté sur les figures 2 et 3, ladite conduite 4 présente une section transversale sen siblement rectangulaire et comprend quatre faces 7A, 7B, 7C, 7D sensi blement planes. La conduite 4 est fixée par la face 7B sur la structure 2. Il est également envisageable, dans le cadre de la présente invention, bien que non représenté, que la structure 2 de l'engin 3 constitue ou forme directement une face (face 7B) de la conduite 4. Selon l'invention, ladite manche à air 1 comporte de plus: - une rampe mobile 8 comprenant une structure allongée 9 qui comporte au moins une partie 9A plane, qui est agencée à l'extérieur sur ladite face plane 7A et qui est susceptible d'étre déplacée par translation sur ladite face plane 7A le long de iadite conduite 4 et d'étre amence dans l'une de deux positions stables, dans lesquelles elle est fixe par rapport à ladite conduite 4, à savoir: une position rentrée représentée sur la figure 2, dans laquelle elle est en retrait par rapport à ladite extrémité d'entrée d'air 5, sur la face plane 7A de la conduite 4; et une position sortie représentée sur la figure 3, dans laquelle, tout en étant partiellement agencée sur ladite face plane 7A, elle dépasse la conduite 4 au niveau de son extrémité d'entrée d'air 5; et - des moyens d'actionnement l O commandables, pour déplacer ladite zo rampe mobile 8 et l'amener dans l'une desdites positions stables. Pour amener la rampe mobile 8 de la position rentrée dans la posi tion sortie, les moyens 10 la déplacent dans le sens illustré par une flèche A représentée sur la figure 1. Ainsi, grâce à l'invention, pour une méme condition d'utilisation de la manche à air 1, on peut obtenir deux débits d'air différents, selon la position (rentrée ou sortie) dans laquelle se trouve la rampe mobile 8. En effet: - dans la position rentrée (figure 2), la rampe 8 est en retrait par rapport à l'extrémité d'entrée d' air 5 de la conduite, et par conséquent, n 'influe pas sur l'air qui pénètre dans la manche à air 1, comme représenté par une flèche E sur les figures 1 3 3, de sorte que le débit d'air est défini par la section transversale (constante) de ladite extrémité d'entrée d'air de la conduite 4, ainsi que bien entendu par les conditions d'utiilsa tion (vitesse de l'air,); - tandis que, dans la position sortie (figure 3), la rampe 8 dépasse la conduite 4 au niveau de son extrémité d'entrée 5 de sorte qu'elle agit sur l'air en amont (dans le sens de la flèche E) de ladite extrémité d'en trée 5 et guide une partie de cet air vers ladite extrémité d'entrée 5 de manière à augmenter la quantité d'air pénétrant dans la manche 1, ainsi que la pression, ce qui a pour effet d' augmenter le débit de l'air (par rapport au débit existant dans la position rentrce). Par conséquent, en fonction du débit d'air qui est nocessaire ou souhaitable, on amène la rampe 8 dans l'une ou l'autre desdites positions stables. De plus, comme la rampe 8 est agencée sur la face externe de la dite face plane 7A de la conduite 4, elle ne perturbe pas l'écoulement de l'air à l'intérieur de la manche à air 1. En outre, comme on le verra plus en détail ci-dessous, la présente invention présente également les avantages suivants: - elle est compacte; - le déplacement de la rampe 8 est réalisoe de façon précise; et - la rampe 8 est très stable dans ses positions rentrée et sortie. On notera que dans le cadre de la présente invention, il est bien entendu envisageable de prévoir plus de deux positions stables, en pré voyant une ou plusieurs positions stables (sorties) qui sont intermédiaires entre la position rentrée de la figure 2 et une position sortie extréme, par exemple la position de la figure 3. Selon l'invention, lesdits moyens d'actionnement 10 comportent: - un système 11 destiné à rendre la rampe 8 solidaire de ladite conduite 4, tout en permettant un déplacement de ladite rampe 8. Ce système 11 comporte, à cet effet, un rail 12 qui est fixé sur la face 7A de la conduite 4, comme représenté sur la figure 3, et qui coopère avec une glissière 13 qui est formée dans la structure 9 de la rampe 8, comme représenté partiellement sur la figure 4; et - des moyens 14 de déplacement et de fixation de ladite rampe mobile 8. Lesdits moyens 14 de déplacement et de fIxation de la rampe mo bile 8 comportent: l o - un motoréducteur 15 représenté sur la figure 5, qui est susceptible d'être commandé électriquement, et qui est apte à déplacer la rampe mobile 8 à l'aide d'un ensemble formé d'un pignon 16 et d'une cré mailière 17, pour l'amener dans l'une desdites positions stables, et à fixer ladite rampe 8 par rapport à ladite conduite 4 dans l'une desdites positions stables. A cet effet, le motoréducteur 15 est fixé sur la conduite 4 de la manche à air 1 par l'intermédiaire d'anneaux 18 (figure ) et de vis non représentées. Ledit motoréducteur 15 entrane en rota tion le pignon 16 qu'il porte. Ce dernier coopère, de façon usuelle, avec la crémaillère 17 qui est fixée par des moyens de fixation 19 (vis,...) à I'intérieur d'une face (ou paroi) 9B de la rampe 8 (figure 4); et - des moyens de commande 20 pour commander électriquement ledit motoréducteur 15, par l'intermédiaire d'un câble électrique 21. Comme représenté sur la figure 1, les moyens de commande 20 sont agencés à distance dudit motoréducteur 15, de préférence à un endroit o ils ne gênent pas. Par conséquent, seul le motoréducteur 15 est éventuellement encombrant. Bien entendu, les moyens de commande 20 commandent un dé placement de la rampe 8 en fonction du besoin de débit d'air. Ce besoin de débit d'air peut notamment dépendre de la vitesse de l'engin 3 et de 1 1 son altitude, dans le cas d'un engin volant. Les moyens de commande 20 comportent donc des moyens appropriés non représentés, pour déterminer ces différents paramètres et pour commander automatiquement en correspondance le déplacement de la rampe 8. Il est également envisa geable, dans un mode de réalisation particulier, que ces moyens de commande 20 soient actionnables manuellement par un opérateur. Par ailleurs, la rampe 8 comporte de plus, comme représenté sur les figures 2 et 3, au moins une face 9C qui est adiacente à la face plane 9A et qui est par exemple, au moins partiellement, orthogonale à cette dernière. Cette face 9C présente au moins une ouverture traversante 22 qui sert de piège à couche limite dans la position sortie de la rampe 8, comme représenté par une flèche F sur la figure 3 qui illustre l'éjection de l'air de ladite couche limite. En plus des avantages précités, la manche à air 1 conforme à l'in vention présente, de plus, notamment les avantages suivants: - une absence d'entretien (pas d'opérations telles qu'un changement de joint ou un contrôle périodique lourd, comme avec un système hydrauli que); - une durée de vie élevée; et - une possibilité d'utilisations multiples (à la différence d'un système py rotechnique par exemple). La manche à air 1 conforme à l'invention peut être appliquée à de nombreux engins 3, mobiles ou non, pour véhiculer de l'air de l'extérieur de l' engin 3 vers l' intérieur. Toutefois, dans un mode de réalisation pré féré, on applique la manche à air 1 à un engin volant 3 de type missile qui est propuisé par un statoréacteur, comme représenté sur la figure 1. Dans ce cas, de façon connue, le corps (cylindrique) 2 du missile, d'axe X-X, contient généralement, entre autres, les appareils et charges usuels (qui ne sont pas représentés) et un réservoir de combustible 24, destiné à l'alimentation du statoréacteur et fixé à la partie arrière dudit corps 2. Le statoréacteur comporte une chambre de combustion 23, se terminant à l'arrière par une tuyère d'éjection (non représentée) et reliée, vers l'avant, à une pluralité de manches à air 1. Les manches à air l sont disposées à la périphérie du corps 2 et elles sont solidaires de celui-ci. Chacune d'elles, vers l'avant, comporte donc une entrée d'air 5 corres pondante et, vers l'arrière, débouche dans la partie avant de la chambre de combustible 23 par un orifice correspondant 25. Un coude 26 est prévu dans chaque manche à air 1 pour raccorder la partie de celle-ci fixée à la paroi extérieure du corps 2 à l'orifice 25 correspondant de la chambre de combustion 23. Au voisinage de la partie avant de la chambre de com bustion 23 est prévu un dispositif 27 d'injection de combustible. Le dispo sitif 27 est commandé par un dispositif d'alimentation et de réqulation de combustible (non représenté) porté par le corps 2 et relié au réservoir 24. De plus, un revêtement de protection thermique 28 est prévu sur les pa rois intérieures de la chambre de combustion 23. L'engin volant 3 peut également comporter un propuiseur auxiliaire commandable 29 (par exem ple de la poudre) pour la propuision dudit engin volant 3 avant la mise en fonctionnement du statoréacteur. Le fonctionnement d'un tel engin volant ou missile 3 (qui n ' est pas impliqué par l ' invention) est usuel et connu, et n'est donc pas décrit davantage. 1 3 REVENDICATIONS 1. Manche à air pour véhiculer de l'air, ladite manche à air (l) comportant une conduite allongée (4) qui présente une extrémité (5) d'en trée d'air et une extrémité (6) de sortie d'air et qui comprend au moins une face (7A) sensiblement plane, caractérisée en ce qu'elle comporte de plus: - une rampe mobile (8) comprenant une structure allongée (9) qui est. au moins partiellement, sensiblement plane, qui est agencée à l'extérieur sur ladite face plane (7A) de la conduite (4), et qui est susceptible lo d'être déplacoe par translation sur ladite face plane (7A) le long de la dite conduite (4) et d'être amenée dans l'une d'au moins deux positions stables, dans lesquelles elle est fixe par rapport à ladite conduite (4): une position rentrée, dans laquelle elle est en retrait par rapport à la dite extrémité (5) d'entrce d'air, sur ladite face plane (7A) de la conduite (4); et une position sortie, dans laquelle, tout en étant partiellement agencée sur ladite face plane (7A), elle dépasse la conduite (4) au niveau de son extrémité (5) d'entrée d'air; et - des moyens d'actionnement (10) commandables, pour déplacer ladite rampe mobile (8) et l'amener dans l'une desdites positions stables. 2. Manche à air selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'actionnement (10) comportent: - un système (1 1) à rail (12) et glissière (13) coopérants, destiné à rendre la rampe (8) solidaire de ladite conduite (4), tout en permettant un dé :5 placement de ladite rampe (8); et - des moyens de déplacement et de fixation (14) de ladite rampe mobile (8). 3. Manche à air selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de déplacement et de fixation (14) de la rampe mobile (8) comportent: - un motoréducteur (15) susceptIble d'étre commandé électriquement, et apte à déplacer la rampe mobile (8) à l'aide d'un ensemble formé d'un pignon (16) et d'une crémaillère (17), pour l'amener dans l'une desdites positions stables, et à fixer ladite rampe (8) par rapport à ladite conduite (4) dans l'une desdites positions stables; et des moyens de commande (20) pour commander électriquement ledit motoréducteur ( 1 5). 4. Manche à air selon la revendication 3, caractérisoe en ce que lesdits moyens de commande (20), pour comman der électriquement ledit motoréducteur ( 1 5), sont reliés par une liaison électrique (21) à ce dernier et sont agencés à distance dudit moto réducteur ( 1 5). 5. Manche à air selon l'une quelconque des revendications précé dentes, caractérisée en ce que ladite rampe (8) comporte une première partie plane (9A) destinée à étre agencoe sur ladite face plane (7A) de la conduite et au moins une seconde partie (9B) qui est raccordée à ladite première partie plane (9A) de façon sensiblement orthogonale et qui pré sente au moins une ouverture traversante (22) qui, dans ladite position sortie de la rampe (8), est située au-delà de la conduite (4) au niveau de l'extrémité (5) d'entrée d'air. 6. Engin volant, en particulier un missile, comportant au moins une manche à air (1) pour amener de l'air de l'extérieur dans ledit engin volant (31, caractérisé en ce que ladite manche à air (1) est du type de celle spécifiée