ES2630527T3 - Sistema de motor cohete orientable - Google Patents

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ES2630527T3 ES14725212.6T ES14725212T ES2630527T3 ES 2630527 T3 ES2630527 T3 ES 2630527T3 ES 14725212 T ES14725212 T ES 14725212T ES 2630527 T3 ES2630527 T3 ES 2630527T3
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Benjamin FAURE
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Abstract

Sistema de motor cohete orientable para vehículo aéreo, comprendiendo el citado motor cohete (4) una cámara de combustión (7) y una tobera (8) unidas por un cuello de la citada tobera (9) y permitiendo el citado sistema orientar el citado motor cohete (4) con respecto a una posición de referencia (Po) que define un eje de referencia (mo - mo) que, cuando el citado motor cohete (4) está en la citada posición de referencia (Po), es ortogonal al orificio (10) de eyección de los gases de la tobera y pasa por el centro (C ) del citado orificio (10) de eyección de los gases caracterizado por que el mismo comprende medios de basculamiento (11): * de los cuales el citado motor cohete (4) es hecho solidario por la parte de la citada tobera (8) próxima al citado cuello de tobera (9) y, * que son aptos para hacer bascular en sentidos opuestos la citada tobera (8) y la citada cámara de combustión (7) y que son tales que el citado motor cohete toma, con respecto a la citada posición de referencia (Po), posiciones basculadas (P1, P2, P3) en las cuales el centro (C ) del citado orificio (10) de eyección de los gases de la tobera (8) se encuentra en el citado eje de referencia (mo - mo), comprendiendo los citados medios de basculamiento (11) una estructura de soporte (14A) hueca de forma tronco piramidal: * que es deformable en los dos sentidos (12.1, 12.2) de una primera dirección de deformación (12), bajo la acción de primeros medios de accionamiento (15), * que lleva el citado motor cohete (4) por su base menor (24), y * en el interior de la cual está alojada la citada cámara de combustión (7).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de motor cohete orientable
La presente invencion concierne a un sistema de motor cohete orientable para vehlculo aereo.
Aunque no exclusivamente, esta invencion es particularmente apropiada para ser puesta en practica en un avion espacial, es decir un avion que este equipado, a la vez, con medios de propulsion aerobia, tales como turbomotores, y con medios de propulsion anaerobia, tales como un motor cohete, y que sea capaz de despegar del suelo de modo habitual en un avion, de alcanzar una altura de al menos cien kilometros, de volar a una velocidad transonica o incluso supersonica, y despues aterrizar igualmente de modo habitual en un avion.
Se sabe que un motor cohete comprende una camara de combustion y una tobera, unidos por un cuello de tobera y que, para orientar en vuelo un vehlculo aereo equipado con un motor cohete, es ventajoso mandar en orientacion el citado motor cohete. Para hacer esto, de modo conocido, se articula, por ejemplo por cardan, la extremidad de la camara de combustion opuesta al cuello de tobera a la estructura del vehlculo aereo y se preven medios de accionamiento, tales como gatos, para hacer pivotar el citado motor cohete con respecto a esta extremidad articulada de la camara de combustion.
Esta manera de proceder presenta el inconveniente de que, estando el orificio de eyeccion de los gases de la tobera separado de la citada extremidad articulada de la camara de combustion por toda la longitud del motor cohete, el desplazamiento del citado orificio de eyeccion de los gases de la tobera es transversalmente importante. Por consiguiente, la cubierta protectora del vehlculo aereo que envuelve al motor cohete debe presentar un gran diametro para permitir el desplazamiento transversal del orificio de eyeccion de los gases de la tobera.
Resulta as! que esta gran cubierta protectora es fuente de una resistencia aerodinamica elevada que perjudica las prestaciones del citado vehlculo aereo.
La presente invencion tiene por objeto poner remedio a estos inconvenientes.
A tal fin, de acuerdo con la invencion, el sistema de motor cohete orientable para vehlculo aereo de acuerdo con la reivindicacion 1, comprendiendo el motor cohete una camara de combustion y una tobera unidas por un cuello de la citada tobera y permitiendo el citado sistema orientar el citado motor cohete con respecto a una posicion de referencia que define un eje de referencia que, cuando el citado motor cohete esta en la citada posicion de referencia, es ortogonal al orificio de eyeccion de los gases de la tobera y pasa por el centro del citado orificio de eyeccion de los gases, se caracteriza por que el mismo comprende medios de basculamiento:
• de los cuales el citado motor cohete es hecho solidario por la parte de la citada tobera proxima al citado cuello de tobera y,
• que son aptos para hacer bascular en sentidos opuestos la citada tobera y la citada camara de combustion de modo que el citado motor cohete tome, con respecto a la citada posicion de referencia, posiciones basculadas en las cuales el centro del citado orificio de eyeccion de los gases de la tobera se encuentre al menos aproximadamente en el eje de referencia.
Asl, gracias a la presente invencion, el desplazamiento transversal del orificio de eyeccion de gases de la tobera es reducido, puesto que su radio de basculamiento es igualmente reducido y que el centro del citado orificio permanece en la proximidad del eje de referencia. La cubierta protectora del motor cohete puede presentar por tanto un diametro mas pequeno y generar solamente una pequena resistencia aerodinamica.
En un modo de realizacion ventajoso, los citados medios de basculamiento comprenden una estructura de soporte hueca, de forma tronco-piramidal:
• que es deformable en los dos sentidos de una primera direccion de deformacion, bajo la accion de primeros medios de accionamiento,
• que lleva el citado motor cohete por su base menor, y
• en el interior de la cual esta alojada la citada camara de combustion.
Preferentemente, la citada estructura de soporte deformable hueca esta formada por un enrejado de barras articuladas y los citados primeros medios de accionamiento son gatos articulados al menos a una barra articulada del citado enrejado.
Para permitir el basculamiento del motor cohete en cualquier orientacion del espacio, es ventajoso que los citados medios de basculamiento comprendan ademas una estructura de base hueca, de forma tronco-piramidal:
• que este montada por su base mayor en el citado vehlculo,
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• que sea deformable en los dos sentidos de una segunda direccion de deformacion ortogonal a la citada primera direccion de deformacion, bajo la accion de segundos medios de accionamiento, y
• que lleve la citada estructura de soporte deformable hueca por su base menor.
Como en la estructura de soporte, la estructura de base deformable hueca puede estar formada por un enrejado de barras articuladas y los citados segundos medios de accionamiento pueden ser gatos articulados al menos a una barra articulada de este ultimo enrejado.
Los enrejados articulados de la citada estructura de base y de la citada estructura de soporte estan ventajosamente superpuestos para formar un armazon tronco-piramidal hueco para los citados medios de basculamiento. Estos pueden comprender un marco intermedio para el ensamblaje de los enrejados de la citada estructura de base y de la citada estructura de soporte, marco intermedio al cual:
• las barras de la citada estructura de soporte estan articuladas alrededor de primeros ejes de rotacion ortogonales a la citada primera direccion de deformacion, y
• las barras de la citada estructura de base estan articuladas alrededor de segundos ejes ortogonales a la citada segunda direccion de deformacion.
Preferentemente, los citados primeros medios de accionamiento para la deformacion de la citada estructura de soporte se apoyan sobre el citado marco intermedio.
Los citados medios de basculamiento pueden, ademas, comprender un marco de base para el ensamblaje del enrejado de la citada estructura de base al vehlculo aereo, estando las barras del enrejado de la citada estructura de base articuladas al citado marco de base alrededor de tales segundos ejes de rotacion ortogonales a la citada segunda direccion de deformacion. Ademas, es ventajoso que los citados medios de accionamiento para la deformacion de la citada estructura de base se apoyen sobre el citado marco de base.
Los citados medios de basculamiento pueden comprender un plato terminal para la fijacion del citado motor cohete a la citada estructura de soporte, estando las barras de la citada estructura de soporte articuladas al citado plato terminal alrededor de tales ejes de rotacion ortogonales a la citada primera direccion de deformacion.
La presente invention concierne igualmente a un vehlculo aereo, especialmente un avion espacial, que comprenda un sistema de motor cohete orientable tal como el especificado anteriormente.
Las figuras de los dibujos anejos haran comprender bien como puede ser realizada la invencion. En estas figuras, referencias identicas designan elementos semejantes.
La figura 1 muestra, en perspectiva, un avion espacial equipado con un motor cohete orientable de acuerdo con la presente invencion.
La figura 2 muestra, igualmente en perspectiva, los medios de basculamiento del motor cohete de acuerdo con la presente invencion, estando este motor cohete en su position de referencia, neutra en orientation.
La figura 3 es una vista desde arriba de los medios de basculamiento de la figura 2.
La figura 4 es una vista lateral desde la izquierda de los medios de basculamiento de la figura 2.
La figura 5 es una vista lateral desde abajo de los medios de basculamiento de la figura 2
La figura 6 muestra, en comparacion con la figura 4, el basculamiento del motor cohete en una primera direccion de
deformacion.
La figura 7 muestra, en comparacion con la figura 5, el basculamiento del motor cohete en una segunda direccion de deformacion ortogonal a la citada primera direccion de deformacion.
La figura 8 muestra, en comparacion con la figura 2, el basculamiento combinado del motor resultante de basculamientos simultaneos en las citadas, primera y segunda, direcciones ortogonales de deformacion.
El avion espacial 1, de acuerdo con la presente invencion y mostrado en la figura 1, comprende solamente un solo piso y es apto para efectuar vuelos transonicos y/o supersonicos.
Este avion espacial 1, de eje longitudinal L-L, comprende dos turbomotores laterales 2 y 3 y un motor cohete 4, dispuesto en la parte trasera del citado avion espacial en el interior de una cubierta protectora de fondo 5, provisto de un orificio 6 de salida de los gases. Como ilustran las figuras 2 a 8, el motor cohete 4 comprende una camara de combustion 7 y una tobera 8 unidas por un cuello de tobera 9. La tobera 8 comprende un orificio de eyeccion de los gases 10 dispuesto enfrente del orificio de salida 6 de la cubierta protectora de fondo 5 (representada esquematicamente en trazos mixtos en las figuras 4 a 7).
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El motor cohete 4 esta montado (en el interior de la cubierta protectora de fondo 5) sobre medios de basculamiento 11 aptos para deformarse en los dos sentidos 12.1 y 12.2 y 13.1 y 13.2 de cada una de dos direcciones de deformacion ortogonales 12 y 13. Los medios de basculamiento 11 comprenden, por una parte, un armazon tronco- piramidal 14 en enrejado de barras articuladas y, por otra, gatos 15 y 16.
El armazon tronco-piramidal 14 comprende una estructura tronco-piramidal de soporte 14A que lleva el motor cohete 4 por su base menor y una estructura tronco-piramidal de base 14B que lleva la estructura tronco-piramidal de soporte 14A por su base menor. La base mayor de la estructura tronco-piramidal 14A esta unida a la base menor de la estructura tronco-piramidal 14B gracias a un marco intermedio 17, al cual las barras articuladas 18 de la estructura de base 14B estan articuladas alrededor de ejes 19 ortogonales a la direccion de deformacion 13 y las barras articuladas 20 de la estructura de soporte 14A estan articuladas alrededor de ejes 21 ortogonales a la direccion de deformacion 12.
El armazon tronco-piramidal 14 comprende ademas, en el lado de la base mayor de la estructura 14B, un marco de base 22 que permite unir el citado armazon a la estructura del avion espacial 1. Las barras articuladas 18 de la estructura de base 14B estan articuladas al marco de base 22 alrededor de ejes 23 ortogonales a la direccion de deformacion 13. El gato 16 esta articulado a la vez al marco de base 22 sobre el cual el mismo se apoya y a una barra articulada 18, de modo que puede hacer bascular la estructura tronco-piramidal 4B en los dos sentidos 13.1 y
13.2 de la direccion de deformacion 13, por rotacion alrededor de los ejes 19 y 23 ortogonales a esta ultima direccion de deformacion.
En el lado de su base menor opuesta a la estructura de base 14B, la estructura de soporte 14A lleva, de modo rlgidamente solidario, el motor cohete 4. A tal efecto, esta base menor esta materializada por un plato terminal 24, del cual el citado motor cohete es hecho solidario por la parte de la tobera 8 proxima al cuello de tobera 9, de modo que la camara de combustion 7 se encuentra en el interior del armazon 14. Las barras articuladas 20 de la estructura de soporte 14A estan articuladas al plato terminal 24 alrededor de ejes 25 ortogonales a la citada direccion de deformacion 12. El gato 15 esta articulado a la vez al marco intermedio 17 sobre el cual el mismo se apoya y a una barra articulada 20, de modo que puede hacer bascular la estructura tronco-piramidal 4A en los dos sentidos 12.1 y
12.2 de la direccion de deformacion 12 por rotacion alrededor de los ejes 21 y 25 ortogonales a esta ultima direccion de basculamiento.
Asl, por mando de los gatos 15 y 16, es posible orientar el motor cohete 4 en el espacio.
En posicion de orientacion neutra P0 que sirve de posicion de referencia (veanse las figuras 2, 4 y 5), el eje del motor cohete 4 ocupa una posicion mo - mo que es ortogonal al orificio de eyeccion de los gases 10 de la tobera 8 y pasa por el centro C del citado orificio. Esta posicion mo - mo sirve de eje de referencia con respecto al cual bascula el motor cohete 4.
Como ilustra la figura 6, alargandose o acortandose, el gato 15 deforma la estructura de soporte tronco-piramidal 14A en uno o el otro sentido 12.1, 12.2 de la direccion de deformacion 12. Tales deformaciones de la estructura de soporte 14A provocan el basculamiento del plato terminal 24, de modo que el motor cohete 4 toma posiciones basculadas P1 en los sentidos 12.1, 12.2 de la direccion 12, en las cuales su eje toma posiciones m12 - m12 inclinadas con respecto al eje de referencia mo - mo. En estas posiciones basculadas P1, la camara de combustion 7 y la tobera 8 basculan en sentidos inversos debido a que el motor fijo 4 es hecho solidario del plato terminal 24 por la parte de la tobera 8 proxima al cuello de tobera 9. Gracias a este hecho y a la constitucion de la estructura de soporte 14A, el centro C del orificio de eyeccion de los gases de la tobera 10 puede, en estas posiciones P1 basculadas en la direccion de deformacion 12, permanecer en la proximidad del eje de referencia mo - mo, si este no esta en el mismo. El desplazamiento de la tobera 10 en la direccion de deformacion 12 puede ser por tanto pequeno.
De modo analogo, como ilustra la figura 7, alargandose o acortandose, el gato 16 deforma la estructura de base tronco-piramidal 14B en uno o el otro sentido 13.1, 13.2 de la direccion de deformacion 13. Tales deformaciones de la estructura de base 14B provocan el basculamiento del plato intermedio 17, de modo que el motor cohete 4 toma posiciones basculadas P2 en el sentido 13.1, 13.2 de la direccion de deformacion 13, en las cuales su eje toma posiciones m13 - m13 inclinadas con respecto al eje de referencia mo -mo. En estas posiciones basculadas P2, la camara de combustion 7 y la tobera 8 basculan igualmente en sentido inverso debido a que el motor fijo 4 es hecho solidario del plato terminal 24 por la parte de la tobera 8 proxima al cuello de tobera 9. Gracias a este hecho y a la constitucion de la estructura de base 14B, el centro C del orificio de eyeccion de los gases de la tobera 10 puede, en estas posiciones P2 basculadas en la direccion de deformacion 13, permanecer en la proximidad del eje de referencia mo - mo, si este no esta en el mismo. El desplazamiento de la tobera 10 en la direccion de deformacion 13 puede ser por tanto pequeno.
Naturalmente, como ilustra la figura 8, los gatos 15 y 16 pueden actuar simultaneamente para conferir al motor cohete 4 posiciones P3, basculadas, a la vez, en la direccion de deformacion 12 y en la direccion de deformacion 13.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de motor cohete orientable para vehlcuio aereo, comprendiendo el citado motor cohete (4) una camara de combustion (7) y una tobera (8) unidas por un cuello de la citada tobera (9) y permitiendo el citado sistema orientar el citado motor cohete (4) con respecto a una posicion de referencia (Po) que define un eje de referencia (mo - mo) que, cuando el citado motor cohete (4) esta en la citada posicion de referencia (Po), es ortogonal al orificio (10) de eyeccion de los gases de la tobera y pasa por el centro (C ) del citado orificio (10) de eyeccion de los gases
    caracterizado por que el mismo comprende medios de basculamiento (11):
    • de los cuales el citado motor cohete (4) es hecho solidario por la parte de la citada tobera (8) proxima al citado cuello de tobera (9) y,
    • que son aptos para hacer bascular en sentidos opuestos la citada tobera (8) y la citada camara de combustion (7) y que son tales que el citado motor cohete toma, con respecto a la citada posicion de referencia (Po), posiciones basculadas (P1, P2, P3) en las cuales el centro (C ) del citado orificio (10) de eyeccion de los gases de la tobera (8) se encuentra en el citado eje de referencia (mo - mo),
    comprendiendo los citados medios de basculamiento (11) una estructura de soporte (14A) hueca de forma tronco- piramidal:
    • que es deformable en los dos sentidos (12.1, 12.2) de una primera direccion de deformacion (12), bajo la accion de primeros medios de accionamiento (15),
    • que lleva el citado motor cohete (4) por su base menor (24), y
    • en el interior de la cual esta alojada la citada camara de combustion (7).
  2. 2. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la citada estructura de soporte deformable hueca (14A) esta formada por un enrejado de barras articuladas (20).
  3. 3. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que los citados medios de basculamiento (11) comprenden una estructura de base hueca (14B), de forma tronco-piramidal:
    • que esta montada por su base mayor (22) sobre el citado vehlculo,
    • que es deformable en los dos sentidos (13.1 y 13.2) de una segunda direccion de deformacion (13) ortogonal a la citada primera de de deformacion (12), bajo la accion de segundos medios de accionamiento (16), y
    • que lleva la citada estructura de soporte deformable hueca (14A) por su base menor (17).
  4. 4. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado por que la citada estructura de base deformable hueca (14B) esta formada por un enrejado de barras articuladas (18).
  5. 5. Sistema de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 4, caracterizado por que los citados enrejados de la citada estructura de base (14B) y la citada estructura de soporte (14A) estan superpuestos para formar un armazon tronco- piramidal hueco (14) para los citados medios de basculamiento (11).
  6. 6. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que los citados medios de basculamiento (11) comprenden un marco intermedio (17) para el ensamblaje de los enrejados de la citada estructura de base (14B) y de la citada estructura de soporte (14A), marco intermedio (17) al cual:
    • las barras (20) de la citada estructura de soporte (14A) estan articuladas alrededor de primeros ejes de rotacion (21) ortogonales a la citada primera direccion de deformacion (12), y
    • las barras (18) de la citada estructura de base (14B) estan articuladas alrededor de segundos ejes de rotacion (19) ortogonales a la citada segunda direccion de deformacion (13).
  7. 7. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que los citados primeros medios de accionamiento
    (15) para la deformacion de la citada estructura de soporte se apoyan sobre el citado marco intermedio (17).
  8. 8. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que los citados medios de basculamiento (11) comprenden un marco de base (22) para el ensamblaje del enrejado de la citada estructura de base (14B) al vehlculo aereo, estando las barras del enrejado (18) de la citada estructura de base articuladas al citado marco de base (22) alrededor de segundos ejes de rotacion (23) ortogonales a la citada segunda direccion de deformacion.
  9. 9. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que los citados segundos medios de accionamiento
    (16) para la deformacion de la citada estructura de base (14B) se apoyan sobre el citado marco de base (22).
  10. 10. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado por que los citados medios de basculamiento (11) comprenden un plato terminal (24) para la fijacion del citado motor cohete (4) a la citada estructura de soporte (4A), estando las barras (20) de la citada estructura de soporte articuladas al citado plato terminal (24) alrededor de primeros ejes de rotacion (25) ortogonales a la citada primera direccion de deformacion.
    5 11. Vehlculo aereo, caracterizado por que el mismo comprende un sistema de motor cohete orientable tal como el
    especificado en una de las reivindicaciones 1 a 10.
ES14725212.6T 2013-04-23 2014-04-22 Sistema de motor cohete orientable Active ES2630527T3 (es)

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