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Perfectionnements relatifs aux moteurs à propulsion par réaction.
Qualification proposée : BREVET CONVENTION.
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La présente invention est relative aux moteurs à propulsion par réaction convenant particulièrement pour être utilisas dans les missiles guidés.. En particulier, elle consume un procédé permettant d'obtenir une commande direc- tionnelle d'un missile guidé en développant une poussée laté- .raie par déviation du flux du moteur qui normalement consti- tuerait un moteur de fusée.
Suivant la présente invention, un moteur à propul- sion par réaction comporte immédiatement derrière son ajutage d'échappement, un déflecteur de poussée comportant une plaque pourvue d'un trou présentant un axe central qui est coaxial à l'ajutage d'échappement lorsqu'il'-'-- occupe la position neutre, (c'est-à-dire, lorsqu'il n'y a pas de déviation de la poussée), la plaque déflectrice étant supportée par un certain nombre de câblées flexibles parallèles s'étendant vers l'avant depuis la plaque jusqu'à des ancrages prévus sur le moteur, et le mo- teurcoomprond des moyens de déplacement de la plaque latéra- lement par rapport à l'ajutage de façon à dévier la poussée dans toute direction'souhaitée.'
La commande latérale de la plaque déflectrice est,
de préférence, obtenue au moyen d'électro-aimants. Par exem- ple, il peut être prévu quatre électro-aimants également es- pavés l'un de l'autre autour de l'ajutage du moteur de telle sorte que la plaque déflectrice puisse être déplacée latéra- lement suivant deux trajectoires disposées à angle droit l'une de l'autre, dans les deux sens., Dans une forme d'exécu- tion préférée, les électro-aimants sont disposés de telle
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sorte que leurs axes soient parallèles à l'axe de l'ajutage et qu'ils agissent par l'intermédiaire de manivelles et de bielles reliées à la plaque déflectrice.
La commande de la plaque déflectrice au moyen de quatre électro-aimants est, de préférence, réalisée suivant le principe du "bang-bang". C'est-à-dire, lorsqu'on considère une paire d'électro-aimants opposés, que les électro-aimants sont alternatj.vement aimantés à une fréquence constante moyenne les durées respectives d'excitation des deux électro-aimants étant modifiées de façon à faire varier la position latérale moyenne de la plaque déflectrice.
En d'autres mots, la pla- que déflectrice oscille suivant deux direction latérales disposées à angle droit l'une de l'autre, de telle sorte que la position moyenne de son axe puisse être déplac&laté- ralement depuis l'axe de l'ajutage dans n'importe quelle di- rection, la position neutre de la plaque déflectrice s'obtint lorsque, considérant chaque paire d'électro-aimants, opposée les durées d'excitation des deux électro-aimants sont égales.
Des exemples d'ajutages de moteur en propulsion par réaction suivant l'invention sont illustrés dans les dessins annexés. Dans ces dessins : - la figure 1 est une vue de profil, partielle@ en coupe, d'une forme d'exécution ; - la figure 1A est une vue de profil fragment. montrant la plaque déflectrice dans la position de dévi de la poussée ; - la figure 2 est une vue d'extrémité observée depuis la gauche de la figure 1, partiellement découpée - la figure 3 est une vue d'extrémité observée depuis la droite de la figure 1, également partiellement découpée ;
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- la figure 4 est une vue de profil fragmentaire illustrant la façon dont l'un des câbles supportant la plaque ' déflectrice est fixé à la plaque et à l'ancrage du moteur ; - la figure 5 est un schéma-bloc montrant le circuit électrique ; - les figures 6A, 6B et 6C indiquent les tension appliquées aux adénoïdes opposés dans différentee conditions ';.
- la figure 7 illustre une petite partie des circuits électriques ; ,- la figure 8 est une vue de profil en coupe d'une seconde forme d'exécution ; et - la figure 9 est une vue d'extrémité du dessus de la forme d'exécution de la figure 8.
L'ajutage d'échappement de la première forme d'exécution est délimité par un tube 2 logé dans une enveloppe constituée d'une partie d'extrémité 4 et d'une partie tubulaire; 6 qui est reliée à un flasque. 8 destiné à être boulonné sur le reste du moteur (non représenté). En cours d'utilisation, le tube 2 subit une expansion de telle sorte que son extré- mité atteigne l'extrémité de la partie 4, ainsi qu'il est illustré à la figure 1A.
Immédiatement derrière l'ajutage d'échappement, il est prévu une plaque déflectrice 10 qui est supportée par quatre câbles d'acier parallèles 12. Chaque câble est ancré, à son extrémité antérieure, dans un évidement ménagé dans le flasque' 8 au moyen d'une vis 14 (voir figure 4) et son extré- mité postérieure est brasée dans une partie filetée extérieu- rement 16. Un écrou 18 est serré sur le filet de la partie
16 et avec un rebord 20 ménagé sur la partie 16, il sert à fixer le câble à la plaque 10.
Le déplacement latéral est transmis à la plaque déflectrice par quatre bielles 22 dont
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les extrémités intérieures sont articulées dans des évidements ménagée dans un anneau 24 fixé à la plaque 10 par brasage, un tube d'écartement interposé 26 étant disposé autour de cha- que partie filetée 16.
Un écran thermique 28, constitué par exemple de molybdène, isole de l'action de la chaleur du flux de pousée, la plupart des parties mobiles du. mécanisme, l'exception principale étant constituée par la plaque déflectrice 10 qui est constituée d'une.matière résistant à la chaleur telle que le molybdène ou le tungstène. L'écran thermique 28 comporte des ouvertures 30 à travers lesquelles les tubes d'écartement 26, reliant la plaque déflectrice à l'anneau 24, peuvent passer. Quatre vis 32 fixent l'écrantthermique 28 à quatre colonnes parallèles 34 supportées par le flasque' antérieur 8.
La commande latérale de la plaque déflectrice 10 s'obtient au moyen de quatre électro-aimants 36 qui sont égale-.
, ment espacés l'un de l'autre sur la périphérie du moteur et sont disposés de telle façon que leur axe soit parallèle à l'axe de l'ajutage. Chaque électro-aimant est constitua d'un solénoïde comportant une pièce mobile ou plongeur 38 supportant une armature 40. Lorsqu'un solénolde donné quel- conque est excité, son armature 40 est attirée vers le solé- noïde, c'est-à-dire tir&vers la droite lorsqu'on observe la figure 1 ; l'extrémité droite du plongeur fait alors tourner une manivelle 42 autour de son point d'articulation 44 de façon à déplacer l'extrémité arrière 46 de la manivelle dans le sens d'un écartement de l'axe de l'ajutage et l'extrémité arrière 46 entraîne avec elle la bielle 22 qui tire l'anneau
24 latéralement et, par conséquent, exerce également une traction sur la plaque déflectrice 10.
Chaque bielle 22
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est articulée à son extrémité extérieure dans un évidement ménagé dans un élément fileté 48 ancré dans la manivelle au moyen d'écrous 50. Le réglage de tous les écrous 50 permet de régler la position de la plaque déflectrice de manière précise de façon qu'elle occupe la position neutre (c'est-à-dire, de telle façon que son axe central soit aligné avec l'axe de l'ajutage) lorsque les solénoïdes sont tous désexcités.
. La figure 1A montre la plaque déflectrice 10 lors- qu'elle occupe la position extrême de sa course latérale suivant une direction et montre comment la plaque agit alors pour dévier légèrement la poussée d'échappement dans la direc-i tion latérale suivant laquelle s'est déplacée la plaque.
Une faible quantité de l'écoulement en sens opposé s'échappe : à travers un faible jeu ménagé entre la plaque 10 et la par- tie d'extrémité 4, cet écoulement étant représenté par la, flèche 52 ; l'échappement de l'écoulement de fluide 52 est facilité par l'une des quatre rainures 54 ménagées dans la partie d'extrémité 4.
La connexion électrique à chaque solénoïde est réalisée par l'intermédiaire de deux bornes 56 montées sur un boîtier de commutateur 58 fixé sur le solénoïde. Lorsque l'armature 40 est attirée vers le solénoïde, elle entraîne avec elle un élément d'actionnement du commutateur se présen- tant sous la forme d'une vis réglable 60 qui attaque un dispositif d'actionnement du commutateur 62 et ouvre alors le commutateur. Il en résulte que le courant passant à tra- vers le solénoïde est réduit. Le circuit permettant d'at- j teindre ces résultats dans chacun des solénoïdes est représenté à la figure 7.
On peut constater que lorsque le commutateur 64 est fermé, du courant passe dans l'enroulement du solénoïde
66 à travers une résistance 68 et une résistance en dérivation
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70, mais lorsque le commutateur 64 est ouvert en réponse à l'action de la vis 60 sur le dispositif d'actionnement 62, l'impédance entre les bornes 56 augmente et le courant pas- sant à travers l'enroulement de solénoïde 66 diminue, par conséquent. Ce courant diminué est encore suffisant pour retenir l'armature 40 contre le solénoïde; le courant accru n'est nécessaire que pour attirer l'armature 40 au début en direction du solénoïde depuis la position illustrée à la figure 1.
La vis 60 est réglée de façon à attaquer le dispo- sitif d'actionnement 62 et à ouvrir le commutateur juste au moment où l'armature 40 atteint le solénolde.
Les électro-aimants sont actionnés suivant le principe du "bang-bang". Lorsqu'on considère une pail d'électro-aimants opposés commandant la position de la plaque déflectrice suivant une trajectoire, les électro-aimants sont alternativement excités à une fréquence moyenne c@@ctante de , par exemple, 20 cycles par seconde, les durées respectives d'excitation des deux électro-aimants étant modifiée') de façon à faire varier la position latérale moyenne de là plaque dé- flectrice.
La figure 5 est un schéma-bloc illustrant ' circuit électrique de commande de deux électro-air..
Ainsi qu'il est illustré à la figure 5, électro-aimants représentés dans cette figure par A et B, sont alimentés en signaux d'ondes rectangul un appareil bistable 64 à travers des étages de sortie 66 et 68. L'appareil bistable 64 est alimenté par un généra- teur d'ondestriangulaires 70 et est commandé par des signaux de polarité de courant continu fourni par l'intermédiaire d'une borne 72. Les figures 6A, 6B et 6C illustrent comment l'onde triangulaire 70c provenant du générateur 70 est con- vertie par l'appareil bistable en les ondes rectangulaires
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70a et 70b qui sont fournies respectivement aux étages de sortie 66 et 68.
Lorsqu'un signal de polarité de courant continu D1, égal à la moitié de la tension maximum de l'onde triangulaire 70c, est fourni à l'appareil bietable (voir figure 6A), le signal de polarité actionne l'appareil bista- ! ble à intervalles réguliers et il en résulte que les signaux 70a et 70b fournis aux électro-aimants a et h sont toutes deux des ondes carrées ; les deux électro-aimants sont, par conséquent, excités pendant les mêmes durées et la plaque déflectrice prend une position moyenne pour laquelle son axe présente une excentricité latérale zéro.
Lorsqu'un signal de polarité inférieure D2 est fourni à l'appareil bistable (voir'figure 6B) l'appareil bistable est actionné de telle manière que l'électro-aimant a est aimanté pendant des périodesplus longues par le signal 70a tandis que l'élec- tro-aimant 70b est aimanté pendant des périodes plus courtes par le signal 70b ; laplaque déflectrice prend, par conséquent,une position moyenne dans laquelle son axe est latéra- lement écarté en direction de l'électro-aimant a.
D'autre part, si un signal de polarité D3 (voir figure 6C) qui est plus large que le signal D1 est fourni à l'appareil bistable, l'électro-aimant a est alors alimenté pendant des périodes plus courtes tandis que l'électro-aimant b est aimanté pen- dant des périodes plus longues; la position moyenne de la plaque déflectrio3 est, par conséquent,telle que son axe est déplacé latéralement en direction de l'électro-aimant b, On peut faire varier le signal de polarité de courant continu entre zéro et une valeur égale à la tension maximum de l'onde triangulaire (c'est-à-dire, égale à deux fois D1).
Un signal de polarité zéro donne lieu à un déplacement maximum de la plaque déflectrice dans un sens, auquel cas il n'y a aucun déplacement effectif en va-et-vient de la plaque déflectrice,
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et le signal de polarité maximum donne lieu au déplacement maximum de la plaque déflectrice dans l'autre sens, dans ce cas également, sans qu'il y ait de déplacement effectif en va-et-vient de la plaque déflectrice.
Le circuit actionné par commutateur destiné à réduire le courant circulant à travers chaque électro-aimant après le retrait initial de l'armature 40 en direction de 1'électro-aimant, ainsi qu'il est représenté à la figure 7, est incorporé entre les étage de sortie 66 ou 68 et l'élec- tro-aimant.
En variante du circuit illustré à la figure 7 pour réduire le courant s'éooulant à travers l'électro- aimant, le commutateur de chaque électro-aimant peut, lors- qu'il est attaqué par le dispositif d'aotionnement, réduire le courant par commutation d'une tension initiale relative- ment élevée à une tension plus faible.
Les deux paires d'électro-aimants nécessitent des appareils bistables distincts et des signaux de polarité distincts mais ils peuvent être actionnés par un seul géné- rateur d'ondes triangulaires. Ou bien, il peut être prévu deux générateurs d'ondes triangulaires distincts qui peuvent fonctionner à des fréquences différentes. Par exemple, une paire d'électro-aimants peut être commandée par un signal de 20 cycles par seconde et l'autre paire peut être commandée par un signal de 10 cycles par seconde. Le choix de la fréquence dépend de la nature de la commande exigée respec- tivement par les deux paires d'électro-aimants.
Le générateur d'ondes triangulaires et l'appareil bistable sont connus per se. Des circuits appropriés sont décrits dans le Mullard Pulse Circuit Hand Book.
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Un moyen différent de commander la plaque déflec- trice est représenté aux figures 8 et 9. Dans cet exemple, on a prévu quatre solénoïdes enroulés autour de quatre bandes parallèles de matière magnétique 82 bobinées vers l'intérieur à leur extrémité de,fuite 84. Lorsqu'un quelcon- que des solénoïdes est alimenté, il attire une plaque déflec- trice 86 dans sa direction, la plaque déflectrice étant' constituée d'une matière magnétique ou présentant des par- ties qui sont constituées de matière magnétique (non repré- sentées) qui lui sont fixées. Le circuit magnétique est complété par un manchon 88 et un flasque 90.
La plaque déflectrique est carrée, ainsi qu'il est représenté à la figure 9, et est pourvue d'une ouuerture carrée 92. Les dessins montrent la plaque déflectrice dans la position neutre, le centre de l'ouverture carrée 92 étant disposée suivant l'axe de l'ajutage d'échappement 94 qui présente un alésage de section circulaire. La plaque déflectrice est supportée par quatre câbles d'acier paral- lèles 96 qui sont fixés à la plaque à ses quatre coins et sont ancrés dans le flasque: 40.
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