Brevet FR2852315A1 — publié le 20040917

SYSTEME A CARBURANT HYPERGOLIQUE La présente invention concerne un système à carburant hypergolique et un procédé permettant de produire une force propulsive en employant ce système à carburant hypergolique. Il est notoire dans l'art antérieur que le peroxyde d'hydrogène est un propulseur connu pour son utilisation dans les moteurs de fusée. Conformément à l'art antérieur, le peroxyde d'hydrogène est mis en contact avec un catalyseur de 10 décomposition qui accélère la décomposition du peroxyde d'hydrogène. Les gaz obtenus sont éjectés pour produire la force propulsive. Un tel procédé et un tel catalyseur de décomposition sont décrits dans le Brevet US 3 488 962. L'emploi du lit catalytique, tout en étant efficace, se 15 traduit incontestablement par une augmentation importante du coût dans les procédés de l'art antérieur. Il serait, naturellement fortement souhaitable de disposer d'un système à carburant hypergolique qui ne nécessite pas l'utilisation de catalyseurs de décomposition onéreux. En conséquence, le principal objet de la présente invention est de mettre au point un système à base de combustible liquide qui soit hypergolique avec le peroxyde d'hydrogène. Un autre objet de la présente invention est de fournir un 25 agent hypergolique, lequel est utilisé conjointement au peroxyde d'hydrogène afin d'obtenir une inflammation fiable, stable et de bon rapport coûtefficacité d'un combustible liquide. La présente invention remplit les objets susmentionnés en 30 fournissant un système à carburant hypergolique comprenant du peroxyde d'hydrogène (H202), du silane (SiH4) et un combustible liquide. Dans une réalisation avantageuse, le combustible liquide est choisi dans le groupe comprenant des combustibles pour fusées et moteurs à réaction. Du kérosène convient bien. Un procédé permettant de produire une force propulsive 5 comprend la mise en contact du peroxyde d'hydrogène avec du silane, dans une zone de combustion, afin de décomposer le peroxyde d'hydrogène dans le but d'obtenir la formation de gaz qui sont mis en contact avec un combustible liquide pour enflammer ce combustible liquide. L'invention se rapporte également à un moteur-fusée comme suit: - le moteur-fusée comprend une zone de combustion et des moyens permettant d'alimenter la zone de combustion avec un combustible hypergolique comprenant du peroxyde d'hydrogène et 15 du silane dans une quantité suffisante pour enflammer le combustible hypergolique, - de préférence le peroxyde d'hydrogène et le silane sont injectés dans la zone de combustion sous pression positive dans un rapport dans lequel le peroxyde d'hydrogène se 20 décompose et s'enflamme spontanément, - de préférence des moyens permettent d'alimenter la zone de combustion en combustible liquide après inflammation du peroxyde d'hydrogène dans lequel le combustible liquide s'enflamme dans la zone de combustion, - et de préférence, des moyens permettent de réduire l'alimentation en silane de la zone de combustion avant de procéder à l'alimentation en combustible liquide. Les objets et d'autres ainsi que les avantages de la présente invention ressortiront encore plus clairement à la 30 lecture de la description détaillée ci-après. La figure jointe est une représentation schématique illustrant la présente invention. La présente invention sera décrite en référence à un système à carburant hypergolique utilisé pour la propulsion des fusées. Si l'on se réfère à la figure, une chambre de fusée 10 5 est représentée schématiquement et comprend une zone de combustion 12. La zone de combustion comporte une pluralité d'orifices d'admission, par exemple 3 orifices d'admission, 14, 16 et 18, afin d'alimenter la zone de combustion avec les composants du système à carburant hypergolique. Un orifice 10 d'échappement 20 communique avec la zone de combustion afin de permettre l'éjection des gaz de décomposition créés dans la zone de combustion (d'une manière à décrire ci-après dans la présente) en vue de fournir une force propulsive à une fusée. Selon la présente invention, les composants du système à 15 carburant hypergolique comprennent du peroxyde d'hydrogène ( H202) , du silane (SiH4) et un combustible liquide, de préférence du kérosène. Selon la présente invention, un procédé permettant de produire une force propulsive dans un moteur-fusée comprend 20 une mise en contact initiale du peroxyde d'hydrogène avec du silane dans une zone de combustion dans laquelle le peroxyde d'hydrogène en présence du silane s'enflamme spontanément lors de la décomposition en gaz. Cette réaction se produit à température ambiante. Afin de produire une inflammation 25 efficace, le rapport du peroxyde d'hydrogène au silane introduit dans la chambre de combustion est compris entre 1 et 9, de préférence entre 3 et 6. Le peroxyde d'hydrogène et le silane sont injectés dans la zone de combustion sous pression positive de manière à éviter tout refoulement. Comme mentionné ci-dessus, au contact l'un de l'autre dans la zone de combustion, l'hydrogène et le silane se décomposent et s'enflamment spontanément. Dès leur inflammation, le combustible liquide est introduit dans la zone de combustion, o il se consume de manière à produire une force propulsive alors que les gaz d'échappement s'échappent de la zone de combustion 12 de la chambre de la fusée 10 par l'intermédiaire de l'orifice d'échappement 20. En intervenant 5 sur les moyens 22 d'alimentation en silane, on diminue progressivement puis on stoppe l'alimentation en silane après l'inflammation initiale et lors de l'alimentation en combustible liquide de la chambre de combustion. Si l'on se réfère à la figure, le combustible liquide 10 peut être introduit dans la zone de combustion 12 par un circuit d'alimentation distinct 18 ou introduit par le même circuit d'alimentation 16 que le silane après l'inflammation initiale dans la zone de combustion. L'alimentation de la chambre de combustion en silane est stoppée dès lors que le 15 combustible liquide est introduit dans la zone de combustion. Comme décrit ci-dessus, le combustible liquide préféré est un combustible kérosène qui est généralement désigné par l'Armée de l'Air sous l'appellation JP-X et par la NASA sous l'appellation RP-X. Le procédé de la présente invention permet de disposer d'un système à carburant hypergolique qui ne requiert pas l'emploi de lits catalytiques onéreux tel que cela s'avérait nécessaire dans l'art antérieur connu comme, par exemple, dans le Brevet US 3 488 962. La présente invention peut avoir des modes de réalisation empruntant d'autres formes ou d'autres manières sans se départir de l'esprit ou des caractéristiques essentielles de celle-ci. C'est pourquoi, le présent mode de réalisation doit être considéré, à tous égards, comme étant illustratif et 30 aucunement restrictif, la portée de l'invention étant indiquée dans les revendications annexes et toutes les modifications apportées dans le cadre de la signification et de la plage d'équivalences doivent être entendues comme faisant partie intégrante de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système à carburant hypergolique comprenant du peroxyde d'hydrogène, du silane et un combustible liquide. 2. Système à carburant hypergolique selon la revendication 1, dans lequel le combustible liquide est du kérosène. 3. Système à carburant hypergolique selon la revendication 1, dans lequel le combustible liquide est choisi dans le groupe comprenant des combustibles pour fusées et moteurs à réaction. 4. Procédé permettant de produire une force propulsive, comprenant l'étape consistant à alimenter en peroxyde d'hydrogène et en silane une zone (12) de combustion dans un rapport dans lequel le peroxyde d'hydrogène se décompose et s'enflamme puis à alimenter la zone de combustion avec un 20 combustible liquide afin d'enflammer le combustible de manière à produire une force propulsive. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le rapport de peroxyde d'hydrogène au silane est compris entre 1 25 et 9. 6. Procédé selon la revendication 4, comprenant une réduction de l'alimentation en silane de la zone (12) de combustion puis une alimentation en combustible liquide. 30 7. Moteur-fusée comprenant une zone (12) de combustion et des moyens (14, 16) permettant d'alimenter la zone de combustion avec un combustible hypergolique comprenant du peroxyde d'hydrogène et du silane dans une quantité suffisante pour enflammer le combustible hypergolique. 8. Moteur-fusée selon la revendication 7, dans lequel le 5 peroxyde d'hydrogène et le silane sont injectés dans la zone (12) de combustion sous pression positive dans un rapport dans lequel le peroxyde d'hydrogène se décompose et s'enflamme spontanément. 9. Moteur-fusée selon la revendication 7 ou 8, comprenant, en outre, des moyens (18) permettant d'alimenter la zone (12) de combustion en combustible liquide après inflammation du peroxyde d'hydrogène dans lequel le combustible liquide s'enflamme dans la zone de combustion. 15 10. Moteur-fusée selon l'une des revendications 7 à 9, comprenant, en outre, des moyens (22) permettant de réduire l'alimentation (16) en silane de la zone (12) de combustion avant de procéder à l'alimentation en combustible liquide. 20