Brevet FR2917159A1 — publié le 20081212

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne une chaîne pyrotechnique d'allumage d'une charge principale de moteur d'un missile après éjection de celui-ci d'un tube ou support de lancement. Pour des raisons de sécurité, il est souhaitable que l'allumage de la charge principale propulsive d'un missile se produise si le missile a reçu une accélération suffisante au lancement, de préférence en valeur et en durée, et après que le missile a parcouru une distance suffisante. Une solution connue à cet effet consiste à utiliser une chaîne pyrotechnique d'allumage qui comprend un dispositif d'armement capable de passer à l'état "armé" sous l'effet de l'accélération impartie lors de l'éjection du missile, un retard pyrotechnique définissant une durée entre éjection et allumage de la charge principale, et un dispositif de sécurité à microbilles interposé entre la charge principale et une charge relais allumée en fin de combustion du retard pyrotechnique. Le dispositif de sécurité à microbilles comprend un lit de microbilles qui s'écoulent à travers des ouvertures dégagées par la venue du dispositif d'armement à l'état "armé. Ainsi, en cas de non-passage à l'état "armé" ou de retour à un état "non armé", par exemple en raison d'une accélération insuffisante à l'éjection, les microbilles n'ont pu s'écouler ou s'écouler totalement et forment un écran empêchant l'allumage de la charge principale en dépit de l'allumage de la charge relais après combustion du retard pyrotechnique. Une telle solution est mise en oeuvre par la déposante pour les systèmes de propulsion du missile tactique "Mistral". résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer une solution à fiabilité améliorée, notamment dans la durée, au problème de la sécurité d'allumage de la charge principale propulsive de missiles après éjection. Ce but est atteint grâce à une chaîne pyrotechnique d'allumage d'une charge principale de propulsion d'un missile après éjection de celui-ci, comprenant : - un dispositif d'armement mobile entre une position de repos, ou mode "non armé", et une position active, ou mode "armé", en réponse à l'éjection du missile, - un premier organe de verrouillage pour verrouiller le dispositif 5 d'armement en position de repos, - un deuxième organe de verrouillage pour verrouiller le dispositif d'armement en position active, - un retard pyrotechnique d'armement, - une étoupille agencée pour être allumée à l'éjection du missile 10 et provoquer l'allumage du retard d'armement et la libération du premier organe de verrouillage afin d'autoriser le dispositif d'armement à passer en position active, un retard pyrotechnique de trajectoire distinct du retard d'armement, 15 - une première charge relais agencée pour être allumée en fin de combustion du retard d'armement et provoquer l'allumage du retard de trajectoire et l'actionnement du deuxième organe de verrouillage pour verrouiller le dispositif d'armement en position active s'il se trouve dans cette position, et 20 - une deuxième charge relais agencée pour être allumée en fin de combustion du retard de trajectoire et provoquer l'allumage de la charge principale si le dispositif d'armement est en position active. Ainsi, le verrouillage en mode "armé" se produit après une durée définie par la combustion d'un premier retard (retard d'armement) 25 et n'est pas tributaire de l'écoulement d'un lit de microbilles. Une fiabilité accrue à long terme peut alors être obtenue car le comportement pour une longue durée de vie d'une composition pyrotechnique est bien maîtrisable et caractérisable. Selon une particularité de la chaîne pyrotechnique, celle-ci peut 30 comprendre en outre : - une pièce mobile portant le retard de trajectoire et la deuxième charge relais, ladite pièce mobile étant déplaçable entre une position de retrait dans laquelle !a deuxième charge relais n'est pas en position d'allumage de la charge principale et une position avancée dans 35 laquelle la deuxième charge relais est en position d'allumage de la charge principale, et - un troisième organe de verrouillage de ladite pièce mobile en position de retrait, le troisième organe de verrouillage étant pour être libéré en réponse à l'allumage de la première charge relais, Pour garantir la sécurité d'allumage, on peut prévoir en outre : - un dispositif formant écran interposé entre la deuxième charge relais et la charge principale, et - des moyens d'élimination progressive dudit dispositif formant écran lorsque le dispositif d'armement est en position active. Le dispositif formant écran peut être un lit de billes pouvant 10 s'écouler à travers une ouverture obturée lorsque le dispositif d'armement est en position de repos et dégagée lorsque le dispositif d'armement est en position active. Les billes, de préférence des microbilles, n'ont pas de fonction de retard. Elles remplissent une fonction de sécurité. Dans le cas où la deuxième charge relais est portée par une pièce mobile libérée lors 15 de l'allumage de la première charge relais, les billes assurent aussi une fonction d'amortissage pour arrêter une venue brutale de la deuxième charge relais dans la position d'allumage de la charge principale. Selon encore une autre particularité de la chaîne d'allumage, celle-ci comprend en outre : 20 - un support du retard d'armement mobile entre une position de repos et une position active, - un quatrième organe de verrouillage pour verrouiller le support de retard d'armement en position de repos, et - un cinquième organe de verrouillage pour verrouiller le 25 support de retard d'armement lorsqu'il est parvenu en position active, - l'allumage de l'étoupille provoquant la libération du quatrième organe de verrouillage et le déplacement du support de retard d'armement vers sa position active dans laquelle il provoque la libération du premier organe de verrouillage pour autoriser la venue du dispositif 30 d'armement en position active. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif en référence aux dessins 35 annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une chaîne pyrotechnique selon un mode particulier de réalisation de l'invention ; et - les figures 2 à 5 sont des vues en coupe similaires à celle de la figure 1, mais à différents stades successifs de fonctionnement de la chaîne pyrotechnique. Description détaillée d'un mode de réalisation La chaîne pyrotechnique montrée sur la figure 1 comprend un 10 cylindre 10 dans la partie arrière duquel est logé un support 20 de retard pyrotechnique d'armement et dans la partie avant duquel est logé une pièce 30 portant un retard pyrotechnique de trajectoire. Les termes "arrière" et "avant" sont utilisés ici en référence à la direction de propagation de la combustion le long de la chaîne pyrotechnique. 15 Le support 20 a une forme de manchon engagé de façon étanche dans le cylindre 10. A l'intérieur du manchon 20 est fixé un retard pyrotechnique d'armement 22 comprenant un bloc de composition pyrotechnique 22a logé dans une enveloppe 22b. Le retard d'armement est immobilisé par une bague 23 vissée dans le manchon 20 et agissant 20 sur un presse-étoupe 24 et un joint d'étanchéité 25 à l'arrière du retard d'armement. A l'arrière du retard d'armement 22 est disposée une charge d'initiation ou étoupille 26, un passage 27 faisant communiquer le logement de l'étoupille 26 avec le bloc de composition pyrotechnique 22a 25 à travers la bague 23, le presse-étoupe 24 et l'enveloppe 22b. L'étoupille 26 (montrée uniquement sur la figure 1) est montée dans un support 26q vissé dans une bague 28 elle-même vissée sur la paroi arrière du cylindre 10. A l'avant du bloc de composition pyrotechnique 22a est fixée 30 une charge pyrotechnique relais 29. Dans la position de repos, ou stockage, de la figure 1, le support 20 est immobilisé axialement dans le cylindre 10 par une goupille 11 formant organe de verrouillage. Un jonc fendu 12 précontraint circonférentiellement est logé dans une gorge annulaire formée dans la 35 surface extérieure du support 20. Par ailleurs, un logement annulaire 20b est formé par une partie du support 20 de diamètre réduit au voisinage de l'extrémité avant 20ç de ce support. La pièce 30 de support du retard pyrotechnique de trajectoire a une forme de piston creux dans lequel est logé un bloc de composition pyrotechnique 32 formant le retard de trajectoire. Le logement du bloc 32 dans la pièce 30 est délimité du côté arrière par une paroi 30a traversée par un passage 31, A l'avant du retard de trajectoire 32 est disposée une charge pyrotechnique relais 34. Dans la position de la figure 1, la pièce 30 est immobilisée axialement dans le cylindre 10 par une goupille 13 formant organe de verrouillage. Un ressort 35 précontraint en compression est logé entre la pièce 30 et le manchon 20, le ressort 35 s'appuyant à ses extrémités sur la paroi 30p_ et un épaulement interne 20a du manchon 20. Le ressort 35 assure un maintien des goupilles 11, 13 dans leur position de verrouillage en dépit de vibrations éventuelles lorsque la chaîne d'allumage est à l'état non actif. Un dispositif d'armement sous forme d'une bague 40 est engagé sur le cylindre 10 à partir de son extrémité avant. A sa partie d'extrémité arrière 401 la bague d'armement 40 est engagée sur la surface externe du cylindre 10. Dans la position de la figure 1, la partie d'extrémité arrière 40a de la bague d'armement 40 vient en butée contre un épaulement externe 10a du cylindre 10 et est bloquée dans cette position par une bille 14 formant organe de verrouillage. La bille 14 est logée dans un perçage formé dans la paroi du cylindre 10 en étant retenue du côté intérieur par la partie d'extrémité avant 20ç du manchon 20 engagé dans le cylindre 10. La bille 14 fait saillie à l'extérieur du cylindre 10 dans un logement 41 formé par une partie de la bague d'armement 40 ayant un diamètre intérieur supérieur à celui de la partie d'extrémité arrière 401 Dans la position de la figure 1, la bille 14 fait saillie à l'extrémité axiale arrière du logement 41. Une autre bille 16 est logée dans un perçage de la paroi du cylindre 10. Dans la position de la figure 1, la bille 16 fait saillie intérieurement dans un logement 36 formé par une partie de la pièce 30 de diamètre extérieur réduit, tandis que, du côté extérieur, la bille 16 est biuquée par une partie 4012 de la bague d'armement engagée sans jeu sur le cylindre 10. A l'avant, la chaîne pyrotechnique est munie d'un fond 50 sous forme d'une bague vissée sur l'extrémité avant du cylindre 10. Une enveloppe 51 contenant une charge pyrotechnique relais 52 est supportée dans la partie avant du cylindre 10 et immobilisée par la face arrière d'un épaulement 50a du fond 50. L'enveloppe 51 s'ouvre à l'avant pour communiquer par un passage 53 avec une charge (non représentée) formant la charge d'allumage de la charge principale propulsive du missile. A l'avant du fond 50, un presse-étoupe 54 comprime un joint 55 contre la face avant de l'épaulement 50a. A l'arrière, l'enveloppe 51 est munie d'un fond dont la partie centrale 51a d'épaisseur réduite forme un opercule. Un ressort 42 non précontraint ou faiblement précontraint en compression est logé entre le fond 50 et un épaulement externe 43 de la bague d'armement. Un lit de billes 60 est disposé entre le fond de l'enveloppe 51, du côté arrière, et l'avant de la pièce 30 et du retard de trajectoire 32. Le lit de billes 60 est contenu dans le cylindre 10. Celui-ci présente des ouvertures 18 réparties à sa périphérie, au voisinage du fond de l'enveloppe 51. Dans la position de la figure 1, les ouvertures 18 sont obturées du côté extérieur par la partie d'extrémité avant 40c de la bague d'armement qui est engagée sans jeu sur le cylindre 10. A l'arrière de la partie d'extrémité 40ç, la bague d'armement 40 présente des ouvertures 44 disposées à sa périphérie de la même manière que les ouvertures 18. Dans la position de la figure 1, les ouvertures 44 sont obturées du côté intérieur par le cylindre 10. Le cylindre 10 et la bague d'armement 45 sont immobilisés l'un par rapport à l'autre en rotation afin d'éviter un désalignement des ouvertures 18 et 44. A cet effet, une goupille 45 est engagée et immobilisée dans un orifice radial du cylindre et fait saillie dans une lumière 46 formée longitudinalement dans la partie arrière de la bague d'armement 40. Les billes 60 sont par exemple des microbilles en céramique ou verre dont le diamètre est typiquement de 100 à 500 pm, par exemple environ 200 pm. La chaîne pyrotechnique est fermée à sa périphérie par un étui 62 par exemple métallique qui relie le fond 50 au cylindre 10. Des joints tels que 21, 47, 56, 57 assurent l'étanchéité entre le cylindre 10 et le support 20, entre l'étui 62 et la bague d'armement 40 et entre l'étui 62 et le fond 50, Le fonctionnement de la chaîne pyrotechnique est le suivant, L'étoupille 26 est allumée à l'éjection du missile. Comme connu en soi, cet allumage pourra être réalisé par alimentation électrique au moyen de contacts prévus sur un tube ou support de lancement. La pression engendrée agissant sur le manchon 20 provoque la rupture de la goupille 11, le déplacement du manchon 20 vers l'avant depuis sa position de repos, à l'encontre de la force élastique exercée par le ressort 35, et l'allumage de la charge 22D du retard pyrotechnique d'armement 22. Le jonc précontraint 12 se loge dans un logement 19 formé dans la paroi interne du cylindre 11, bloquant le manchon 20 en position active. La bille 14 s'efface dans le logement 20b formé à l'arrière de la partie d'extrémité avant 20c du manchon 20. Dans le même temps, l'accélération impartie au missile provoque un déplacement vers l'avant de la bague d'armement 40, la bille de verrouillage 14 étant effacée. Le ressort 42 est comprimé. Dans la mesure où l'accélération du missile est suffisante, la bague d'armement 40 vient dans une position avancée suffisante pour que la bille 16 cesse d'être bloquée par la partie 40b de la bague d'armement et se trouve en regard d'une partie 40çl de la bague d'armement 40 de diamètre intérieur supérieur à celui de la partie 40b et se raccordant progressivement à celle-ci. Les ouvertures 44 se trouvent alors en regard des ouvertures 18 et l'écoulement des billes 60 peut commencer. On notera que les ouvertures 44 ont de préférence une taille sensiblement supérieure à celle des ouvertures 18. On se trouve alors dans la position illustrée sur la figure 2, position d'autorisation d'armement. Le ressort 42 est taré pour s'opposer à la venue en position d'autorisation d'armement avec dégagement de la bille 16 si l'accélération initiale du missile est inférieure à une valeur minimale prédéterminée. Lorsque la combustion de la charge 22q du retard pyrotechnique d'armement 22 est terminée, la charge relais 29 est allumée. La pression engendrée agissant sur la pièce 30 formant piston provoque la rupture de la goupille 13, libérant la pièce 30 tandis que dans le même temps le retard pyrotechnique de trajectoire 32 est allumé. Sous l'action du ressort 35 et des gaz produits par la charge relais 29, la pièce 30 est déplacée vers l'avant à partir de sa position de retrait et la partie de la pièce 30 située à l'arrière du logement 36 vient bloquer la bille 16 dans une position de verrouillage (figure 3). Dans cette position, par appui sur la partie 40d de la bague d'armement, la bille 16 agit comme anti-retour vis-à-vis de la bague d'armement 40, qui peut légèrement revenir en arrière lorsque l'accélération impartie au lancement cesse de produire ses effets (figure 4). La bague d'armement 40 se trouve alors en position active et l'écoulement des billes 60 se poursuit. La position active de la bague d'armement correspondant au mode "armé". Le déplacement vers l'avant de la pièce 30 se poursuit au fur et à mesure de l'écoulement des billes 60 jusqu'à venue de la charge relais 34 au contact de l'opercule 51a lorsque toutes les billes 60 se sont écoulées, tandis que la combustion du retard de trajectoire 32 se poursuit. On notera que les billes 60 assurent une fonction d'amortissement pour éviter un contact brutal avec l'opercule 51a. La position atteinte est celle de la figure 4. La durée de combustion du retard pyrotechnique de trajectoire 32 est choisie pour assurer que l'allumage de la charge principale a lieu en un point de la trajectoire du missile situé à une distance suffisante du lieu de lancement. Lorsque cette combustion est terminée, la charge relais 34 est allumée et allume la charge relais 52 pour provoquer l'allumage de la charge propulsive principale, comme le montre la figure 5. La sécurité d'allumage est assurée de la façon suivante. Si l'accélération initiale conférée au missile est trop faible, le déplacement de la bague 40 vers l'avant à l'encontre du ressort 42 est insuffisant pour amener la bague 40 en position d'autorisation d'armement. Il n'y a pas de passage en mode "armé". Si la durée d'accélération du missile est insuffisante et que le ressort 42 ramène la bague d'armement 40 vers sa position de repos avant l'allumage de la charge relais 26, la bille 16 est ramenée dans le logement 36 et bloquée par la partie 4Ob de la bague d'armement 40 comme dans la position de repos. Il n'y a pas de déplacement de la pièce 30 et la distance entre la charge relais 34 et l'opercule 51q est telle que les gaz de combustion produits par la charge relais 34 se dispersent et ne peuvent assurer la rupture de l'opercule 511 les microbilles 60 restant éventuellement dans le cylindre apportant une sécurité supplémentaire. La charge relais d'allumage du moteur principal du missile n'est pas initiée. REVENDICATIONS 1. Chaîne pyrotechnique d'allumage d'une charge principale de propulsion d'un missile après éjection de celui-ci, comprenant : - un dispositif d'armement (40) mobile entre une position de repos, ou position "non armé", et une position active, ou position "armé" en réponse à l'éjection du missile, - un premier organe de verrouillage (14) pour verrouiller le dispositif d'armement en position de repos, - un deuxième organe de verrouillage (16) pour verrouiller le dispositif d'armement en position active, - un retard pyrotechnique d'armement (22), - une étoupille (26) agencée pour être allumée à l'éjection du missile et provoquer l'allumage du retard d'armement et la libération du premier organe de verrouillage afin d'autoriser le dispositif d'armement à passer en position active, -un retard pyrotechnique de trajectoire (32) distinct du retard d'armement, une première charge relais (29) agencée pour être allumée en fin de combustion du retard d'armement et provoquer l'allumage du retard de trajectoire et l'actionnement du deuxième organe de verrouillage pour verrouiller le dispositif d'armement en position active s'il se trouve dans cette position, et - une deuxième charge relais (34) agencée pour être allumée 25 en fin de combustion du retard de trajectoire et provoquer l'allumage de la charge principale si le dispositif d'armement est en position active. 2. Chaîne pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : 30 - une pièce mobile (30) portant le retard de trajectoire (32) et la deuxième charge relais (34), ladite pièce mobile étant déplaçable entre une position de retrait dans laquelle la deuxième charge relais n'est pas en position d'allumage de la charge principale et une position avancée dans laquelle la deuxième charge relais est en position d'allumage de la charge 35 principale, et- un troisième organe de verrouillage de ladite pièce mobile en position de retrait, le troisième organe de verrouillage étant agencé pour être libéré en réponse à l'allumage de la première charge relais (26). 3, Chaîne pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - un dispositif (60) formant écran interposé entre la deuxième charge relais (34) et la charge principale, et - des moyens (18, 44) d'élimination progressive dudit dispositif formant écran lorsque le dispositif d'armement (40) est en position active. 4. Chaîne pyrotechnique selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif formant écran comprend un lit de billes (60) pouvant s'écouler à travers des ouvertures (18, 44) obturées lorsque le dispositif d'armement (40) est en position de repos et dégagées lorsque le dispositif d'armement est en position active. 5. Chaîne pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - un support (20) du retard d'armement mobile entre une position de repos et une position active, - un quatrième organe de verrouillage (11) pour verrouiller le support de retard d'armement en position de repos, et - un cinquième organe de verrouillage (12) pour verrouiller le support de retard d'armement lorsqu'il est parvenu en position active, - l'allumage de l'étoupille (24) provoquant la libération du quatrième organe de verrouillage et le déplacement du support de retard d'armement vers sa position active dans laquelle il provoque la libération du premier organe de verrouillage (14) pour autoriser la venue du dispositif d'armement (40) en position active.