FR2586455A1 - Cone extensible de sortie de tuyere de moteur-fusee et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN CONE EXTENSIBLE DE SORTIE POUR TUYERE DE MOTEUR-FUSEE. LE CONE 10 EST CONSTITUE D'UNE MEMBRANE 16 DE FORME INCURVEE QUI, AVANT LA MISE A FEU DU MOTEUR-FUSEE 12, EST REPLIEE SYMETRIQUEMENT PAR RAPPORT A SON AXE 22 AFIN DE FERMER HERMETIQUEMENT LA TUYERE 14 DU MOTEUR-FUSEE 12. LORS DE LA MISE A FEU DE CE DERNIER, L'ECOULEMENT DES GAZ PROVOQUE LE DEPLOIEMENT DE LA MEMBRANE 16 QUI SE DEPLIE SUIVANT LES LIGNES SELON LESQUELLES ELLE A ETE PRECEDEMMENT PLIEE. DOMAINE D'APPLICATION: MOTEURS-FUSEES POUR MISSILES BALLISTIQUES, SONDES SPATIALES, ETC.

Description

L'invention concerne un perfectionnement apporté à un cône extensible de

sortie de tuyère pour

moteurs-fusées conçus pour fonctionner dans des condi-

tions de vide ou voisines du vide.

Des systèmes de missiles ballistiques spa- tiaux ou des sondes à satellite exigent des dispositifs de propulsion primaires à haute performance, légers et pouvant être conditionnés dans des dimensions très réduites. A l'exclusion des réservoirs de propulseur,

l'élément de plus grande dimension du système de propul-

sion est la tuyère d'échappement du moteur-fusée. La

tuyère du moteur-fusée occupe une grande partie de l'es-

pace disponible par rapport à sa masse.

Le cône de sortie d'une tuyère classique de moteur-fusée est conçu pour une performance optimale à l'altitude moyenne de la trajectoire prévue. L'une des fonctions du cône de sortie est de présenter une surface inclinée contre laquelle le panache d'échappement en cours de détente du moteur-fusée puisse porter, de façon à fournir une partie de la poussée vers l'avant du moteur-fusée. Le panache d'échappement augmente de volume avec l'altitude croissante du moteur-fusée du fait de la diminution de la pression de l'atmosphère ambiante lorsque l'altitude croit. A de basses altitudes, le panache d'échappement est trop petit pour la surface utilisable du cône de sortie. En conséquence, un vide partiel tend à se former sur les bords intérieurs du

cône de sortie, engendrant ainsi une traînée atmosphèri-

que sur la fusée. A de hautes altitudes, le panache d'échappement est trop important pour le cône de sortie,

de sorte que la plus grande partie de l'énergie poten-

tielle n'est pas utilisée. Une tuyère de moteur-fusée suffisamment grande pour utiliser totalement les gaz d'échappement en détente d'un moteurfusée aux basses pressions existant aux altitudes élevées occuperait

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normalement une proportion extraordinairement grande de l'espace de stockage disponible dans des silos, des sous-marins et entre les étages d'un missile à plusieurs étages. Diverses propositions ont été établies dans l'art antérieur pour offrir une tuyère présentant un rapport d'expansion élevé, pouvant être repliée dans une configuration de longueur réduite et pouvoir ainsi

se placer dans un espace minimal, et pouvant être dé-

ployée vers une configuration convenant à un fonctionne-

ment à haute altitude après la mise à feu du moteur

et le décollage. Ces propositions ont porté sur l'utili-

sation de: (a) un cône ou une jupe de prolongement de la tuyère d'un moteur-fusée, qui

est plié en une seule couche vers l'inté-

rieur et vers l'avant de la tuyère du moteur-fusée lorsqu'il est en position

de repli, et qui est actionné, c'est-

à-dire déployé vers une position d'expan-

sion complète, par l'écoulement de

l'avant vers l'arrière des gaz du moteur-

fusée, comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 358 933 et N 4 272 956;

(b) un cone ou une jupe gonflable de prolon-

gement du moteur-fusée, qui est plié

vers l'avant de la tuyère du moteur-

fusée, c'est-à-dire replié autour de la tuyère, à l'extérieur de celle-ci et ultérieurement gonflé par les gaz du moteur-fusée pour prendre une forme tronconique souhaitée en arrière de la tuyère du moteur-fusée, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique

N 3 596 465;

(c) un cône ou une jupe de prolongement

du moteur-fusée, qui est plié vers l'a-

vant de la tuyère du moteur, c'est-

à-dire replié autour de cette tuyère,

à l'extérieur de celle-ci, et qui com-

prend un ensemble à capot fixé sur l'ex-

trémité arrière ou de sortie de la jupe et fermant le cône de prolongement, et, à la suite de la mise en marche du moteur, qui retient de façon étanche la pression des gaz à l'intérieur du moteur, suffisamment pour que la jupe se déroule vers sa configuration déployée,

comme décrit dans les brevets des Etats-

Unis d'Amérique N 3 711 727 et

N 3 784 109;

(d) un cône prolongateur de moteur-fusée qui est plié vers l'avant de la tuyère du moteur, c'est-à-dire replié autour

de la tuyère, à l'extérieur de celle-

-ci, et qui comprend plusieurs actionneurs mécaniques provoquant le déroulage de la jupe jusque dans sa configuration déployée, comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 346 186,

N 4 125 224, N 4 162 040, N 4 184 238,

N 4 387 564, N 4 213 566, N 4 383 407

et N 4 489 889; (e) un cône prolongateur du moteur-fusée tel que décrit au point (d), comprenant en outre une jupe fixée à l'extrémité arrière du cône prolongateur, évasée vers l'intérieur de ce cône lorsque ce dernier est dans sa position repliée,

et actionnée vers sa configuration dé-

ployée par l'écoulement de l'avant vers l'arrière des gaz du moteur-fusée, comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 4 125 244, N 4 162 040,

N 4 184 238 et N 4 387 564 précités.

L'obtention de performances élevées sur toute l'étendue de la trajectoire prévue soulève des

problèmes dans le cas des propositions de l'art antérieur.

Ces derniers ne permettent pas d'obtenir le grand rapport d'expansion, c'est-à-dire le rapport de l'aire du plan de sortie du cône extensible de tuyère à l'aire de la gorge de la tuyère, demandé pour un vol de fusée à haute altitude, tout en restant en-deçà des contraintes de

limitation de longueur, de poids et de cofût.

Ainsi, en ce qui concerne l'art antérieur mentionné au point

(a) ci-dessus, lequel art antérieur est représenté sché-

matiquement sur la figure 1 des dessins annexés et dé-

crits ci-après, il est évident que, étant donné que la longueur L mesurée le long du méridien droit du s tronçon conique déployé 1 d'un cône rigide 2 ne peut pas dépasser le rayon Rf de l'ouverture de sortie du

cône 2, la longueur La mesurée le long de l'axe longitu-

dinal 3 du prolongement 1 du cône doit être inférieure

à Ls. Ceci limite gravement le rapport d'expansion pou-

vant être obtenu par la réalisation de l'art antérieur

conforme au point (a), car la longueur Ls doit être suffi-

samment courte pour être contenue à l'intérieur du cône

2 dans l'état replié.

L'art antérieur du point (b) consiste à utiliser un cône prolongateur gonflable comprenant deux panneaux d'acier inoxydable tissé, reliés entre eux et comportant une tubulure de liaison pour décharger

les gaz du moteur-fusée entre les panneaux afin de gon-

fler le cône. Le panneau double et la tubulure de liaison ajoutent tous deux de façon indésirable au poids, au

volume et à la complexité de la construction.

En ce qui concerne l'art antérieur du point

(c), la nécessité de l'ensemble à capot fixé à l'extré-

mité de sortie de la jupe de prolongement ajoute de façon indésirable au poids du cône prolongateur, à la charge transversale qui y est appliquéeet à la complexité

de la construction.

L'art antérieur des points (d) et (e) consis-

te à utiliser des actionneurs mécaniques tels que des cylindres pneumatiques, et ajoute de façon indésirable

au poids, au volume et à la complexité de la construc-

tion.

La demande de brevet des Etats-Unis d'Améri-

que No 762 472 déposée le 5 Août 1985, sous le titre "Rocket motor extendible nozzle; exit cone"

décrit un cône extensible de sortie de tuyère de moteur-

fusée qui est plié sur lui-même vers l'intérieur, en couches multiples à partir de l'extrémité arrière, afin de présenter un très grand rapport d'aires au plan de sortie, pour être replié dans une enveloppe très réduite en comparaison de l'art antérieur précité. En conséquence de la longueur réduite de la partie avant du cône et du fait que la partie arrière repliée conserve la forme à l'interface, le cône, dans son état replié, est très rigide. La présente invention a trait en particulier, dans une première forme de réalisation, à une forme de cône extensible de sortie de moteur-fusée dans lequel une partie arrière de la membrane du prolongement de

la tuyère est repliée en une seule couche de forme canne-

lée, en étant pliée vers l'intérieur d'elle-même et con-

tenue entre deux plans perpendiculaires à l'axe du cône, et dans lequel la partie avant de la membrane du cône

est largement pliée. Dans la première forme de réalisa-

tion, la réduction globale maximale de longueur est inférieure à celle pouvant être obtenue avec le cône

de sortie extensible de moteur-fusée de la demande préci-

tée, mais la partie avant du cône est plus rigide dans l'état replié. Dans une seconde forme de réalisation, on obtient une réduction d'enveloppe quelque peu plus petite que celle obtenue avec le cône extensible de sortie du moteur-fusée de la demande précitée, mais

la configuration repliée de la partie avant de la membra-

ne est plus rigide grâce aux plis.

L'invention a pour objet de proposer un procédé perfectionné de fabrication d'un cône de sortie

extensible de moteur-fusée possédant un très grand rap-

port d'aires, ce cône étant réalisé à partir d'une feuil-

le ou d'une membrane plate de métal réfractaire ou d'une autre matière convenable, la partie arrière de ce cône extensible de sortie pouvant être rabattue en étant pliée vers l'intérieur pour être repliée avec la partie avant du cône, en particulier dans l'état replié, la caractéristique étant la rigidité de ce cône et son déploiement qui se prête de lui-même à être déclenché par un écoulement de gaz de l'avant vers l'arrière dans

le cône à la suite de la mise en marche du moteur.

Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de pliage d'une feuille de matière (métal, etc.) développée en membrane découpée et incurvée, sous la forme d'un cône ou d'un tronc de cône, à méridien droit, de manière que la zone arrière ou de plus grand diamètre du cône, réalisée par fixation bord à bord des extrémités opposées, puisse être rabattue pour être repliée sous une longueur globale réduite, un diamètre minimal et avec une rigidité sensiblement accrue dans l'état replié, la matière qui constitue la partie arrière de la membrane étant disposée par rapport à sa partie

avant afin qu'un déploiement puisse être déclenché par l'écou-

lement des gaz de l'avant vers l'arrière à l'intérieur

du cône.

Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé perfectionné pour la fabrication d'un cône de sortie extensible de tuyère à partir de membranes très minces, caractérisé par le fait que, dans la forme repliée, la partie avant du cône de sortie extensible

de la tuyère est très rigide.

Un autre objet de l'invention est de proposer un cone extensible perfectionné de sortie de tuyère

pour moteurs-fusées, dans lequel la partie arrière extrê-

me de la membrane du cône de sortie extensible peut être pliée vers l'intérieur du cône en au moins une couche et une partie arrière adjacente de cette membrane peut être repliée en une seule couche de forme cannelée entre deux plans perpendiculaires à l'axe du cône, et dans lequel une partie avant de la membrane peut être largement pliée afin que le cône puisse être replié dans une enveloppe réduite et qu'il soit très rigide

dans la forme repliée.

Pour la réalisation de ces objets et autres, dans une forme de réalisation, l'invention comprend un système de pliage d'une feuille développée de matière (métal réfractaire ou autre matière réfractaire résistant à la chaleur et à l'érosion), convenablement coupée, constituée d'une membrane découpée et incurvée sous la forme d'un cône ou d'un tronc de cône, à méridien droit, de manière que la zone arrière ou de plus grand diamètre du cône, qui est réalisée par la jonction des deux corps droits opposés, puisse être rabattue pour être repliée sous une longueur globale et un diamètre maximal très réduits, et avec une rigidité sensiblement

accrue par rapport au dispositif totalement déployé.

Dans l'état replié, la membrane constituant une première

partie arrière du cone, dans une première forme de réali-

sation de l'invention, est disposée en une seule couche de forme cannelée à l'intérieur d'une partie avant du

cône afin que le déploiement puisse être aisément déclen-

ché par l'écoulement des gaz de l'avant vers l'arrière à partir du moteurfusée, à l'intérieur du cône. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, il est proposé, en outre, entre la couche unique de forme cannelée et le plan de sortie du cône, une seconde partie arrière disposée en au moins une couche unique de forme cannelée à l'intérieur d'une partie avant du cône afin

--------que --son- déploiement --puisse être effectué par un écoule-

ment de l'avant vers l'arrière, dans cette seconde partie, des gaz du moteur-fusée. La partie avant de la membrane dans les formes de réalisation de l'invention est très

rigide, étant considérablement pliée.

L'invention comprend des moyens facultatifs pour renforcer localement le cône afin d'accrottre la raideur dans la direction des méridiens et de diminuer

ainsi sa sensibilité au flambage sous la charge de com-

pression, dans la direction des méridiens, produite

par l'élévation interne de la pression après le déploie-

ment pendant le fonctionnement du moteur.

L'invention comprend en outre un agencement facultatif de réductions d'épaisseur de la feuille à l'emplacement des plis ou replis, afin de permettre aux zones de la membrane du cône déployé d'être plus résistantes aux oscillations pendant le fonctionnement

du moteur que si la totalité de la feuille avait l'épais-

seur maximale pouvant être pliée.

L'invention sera décrite plus en détail

en regard des dessins annexés à titre d'exemples nulle-

ment limitatifs et sur lesquels:

- la figure 1 est une vue schématique par-

tielle illustrant certaines relations d'un prolongement

de tuyère de l'art antérieur, tel que décrit précédem-

ment; - la figure 2 est une élévation, avec coupe partielle, d'un moteurfusée comportant une première forme de réalisation du cône extensible de sortie de tuyère selon l'invention, le cône de sortie étant repré- senté dans son état replié;

- les figures-3 à 5 sont des vues en perspec-

tive montrant le cône de sortie extensible de tuyère de la figure 2 dans diverses étapes de son déploiement; - la figure 6 est une vue de l'extrémité arrière du cône extensible dans son état replié; - la figure 7 est une vue partielle en plan montrant en particulier un quart de la surface extérieure développée du cône de sortie extensible de tuyère des figures 2 à 6;

- la figure 8 est une vue schématique illus-

trant une section du cône extensible des figures 2 à 6 dans l'état totalement déployé;

- la figure 9 est une vue partielle en pers-

pective montrant comment une pièce de métal endfeuille mince peut être positionnée sur la table d'une presse à frein afin que des lignes de pliage ou de plissage puissent y être formées; - la figure 10 est une vue partielle en perspective montrant, en variante, comment une mince feuille de métal peut être placée sur une plaque de matrice et plissée à la presse pour que des lignes de pliage ou de plissage y soient formées; - la figure 10A est une coupe transversale partielle illustrant le fonctionnement de la presse à matricer de la figure 10; - la figure 11 illustre une pièce en métal en feuille mince découpée, incurvée et travaillée à

la presse à frein, obtenue préliminairement à la pour-

suite du formage pour constituer le cône de sortie exten-

sible de tuyère selon l'invention;

- la figure 12 est une vue partielle illus-

trant un système de support retenu pour la tuyère exten-

sible selon l'invention; - la figure 13 est une vue en perspective d'une seconde forme de réalisation du cône extensible de sortie de tuyère du moteur-fusée selon l'invention, le cône étant représenté dans un état replié; - les figures 14 et 15 sont des vues en perspective montrant le cône extensible de sortie de

tuyère de la figure 13 dans différentes étapes de son -

déploiement; - la figure 16 est une vue partielle en plan montrant en particulier un quart de la surface développée du cône extensible de sortie de tuyère des figures 13 à 15; - la figure 17 est une vue en plan illustrant une manière de plier la membrane suivant une symétrie

d'axe, en plusieurs lignes de pliage commençant à l'ex-

trémité arrière du cône étendu et en rabattant l'extrémi-

té arrière du cône pour la replier dans une partie avant de celui-ci; - la figure 18 est un schéma illustrant certaines relations du cône extensible de sortie de

tuyère selon l'invention, à comparer aux relations cor-

respondantes de l'art antérieur illustré sur la figure 1; et

- les figures 19 et 20 sont des vues partiel-

les illustrant l'utilisation de raidisseurs qui peuvent être employés pour donner une rigidité locale aux plis de la tuyère extensible des figures 1 à 5 et des figures

13 à 15.

Conformément à l'invention, il est proposé

un procédé perfectionné de fabrication d'un cône extensi-

ble de sortie de tuyère destiné à être fixé à l'extré -

ll mité de sortie d'une tuyère de moteur-fusée. Une partie de l'extrémité arrière du cône est initialement pliée vers l'intérieur d'une partie avant de ce même cône afin que ce dernier soit rabattu pour être replié sous un faible volume. L'extrémité arrière pliée vers l'inté- rieur est conçue pour être dépliée, à la suite de la mise à feu du moteur-fusée, sous l'effet de l'écoulement de l'avant vers l'arrière des gaz du moteur- fusée à travers le cône extensible de sortie de la tuyère. Cet allongement du cône extensible de sortie de la tuyère élève le rapport de l'aire utile du plan de sortie de la tuyère extensible du moteur à l'aire de la gorge

de la tuyère du moteur-fusée. En pliant une partie impor-

tante de l'extrémité arrière à l'intérieur de l'extrémité avant du cône extensible de sortie dans son état rabattu, on obtient une plus grande aire dans le plan de sortie

lors de la mise à feu du moteur-fusée afin qu'une éléva-

tion suffisante de la pression soit obtenue à l'intérieur du cône pour le déplier et donc le déployer rapidement

et en douceur jusqu'à sa position en extension.

Le procédé de l'invention comprend plusieurs étapes consistant à découper une pièce de matière ductile, résistant à la chaleur, comme décrit ciaprès, afin d'obtenir, vue en plan, une forme incurvée de dimension appropriée, comme illustré sur les figures 7 et 11, la pièce présentant des extrémités droites opposées qui peuvent être disposées bord à bord pour former un tronc de cône. La forme incurvée de la pièce est choisie de façon que l'extrémité de petit rayon du tronc de cône convienne à la fixation à l'extrémité de sortie de la tuyère du moteur-fusée et que l'extrémité de grand rayon du tronc de cône soit d'une dimension permettant

d'obtenir l'accroissement souhaité du rapport des aires.

Après l'étape de découpage de la pièce de forme incurvée en matière mince, résistant à la chaleur,

la pièce est déformée sur une partie importante à proxi-

mité immédiate du grand côté incurvé afin que l'on obtien-

ne, sur cette partie, un dessin comprenant deux jeux de plis ou de fronces dans chacun de douze secteurs sensiblement égaux divisant la pièce. Le premier groupes de fronces est orienté vers l'observateur à partir de l'extérieur de la pièce, lorsqu'il est ensuite mis sous la forme du tronc de cône. Le second groupe est orienté dans la direction s'éloignant de l'observateur. Les deux groupes de fronces, comme montré sur les figures 7 et 11, sont formés sur la surface de la pièce d'une manière telle et dans une disposition mutuelle telle que, lorsque les extrémités droites opposées de la pièce incurvée sont fixées l'une à l'autre pour former un tronc de cone, l'extrémité arrière du cène puisse être pliée radialement vers l'intérieur en une seule couche cannelée contenue entre deux plans perpendiculaires à l'axe du cône, la partie avant du cône comprenant plusieurs panneaux globalement plats dans la direction longitudinale, reliés entre eux par des plis. Bien que

la pièce soit décrite comme étant divisée en douze sec-

teurs, il est bien entendu qu'un nombre de secteurs supérieur à douze, tous les secteurs étant de la même dimension, peut être réalisé si cela est souhaité. Un nombre de secteurs supérieur à 4 est cependant nécessaire pour que le pliage et le dépliage de la membrane soit possibles. - Une autre étape de la fabrication du cône sensible de sortie de tuyère selon l'invention consiste à fixer bord à bord les extrémités droites opposées de la pièce incurvée, par exemple par une seule soudure, afin de former un tronc de cône. Cet étape est suivie

d'une étape consistant à effectuer un pliage vers l'inté-

rieur, suivant une symétrie d'axes, par exemple à la main, d'une partie de la surface située immédiatement: en avant de l'extrémité arrière ou de grand diamètre du cône, en une seule couche de forme cannelée entre deux plans perpendiculaires à l'axe du c6ne, et à plier de façon étendue la partie avant du cône pour rabattre le cône afin qu'il soit replié sous un faible volume. Les figures 2 à 6 représentent une forme de réalisation particulière du cône extensible 10 de

sortie selon l'invention, destiné à un moteur-fusedési-

gné par la référence numérique 12 et comportant une tuyère noyée 14. Le cône 10 peut être réalisé, comme décrit précédemment, par pliage d'une feuille ou d'une membrane plate 16 de métal réfractaire ou autre matière résistant à la chaleur et à l'érosion, convenablement découpée. A titre d'exemple non limitatif, il convient de noter que dans chacune des formes de réalisation décrites de l'invention, la tuyère 14 du moteur-fusée

12 peut avoir une gorge 18 d'un diamètre de 9,78 cm.

La membrane 16 du c6ne extensible 10 de sortie de tuyère

à l'état déployé ou en extension peut avoir un demi-

angle de 17 et elle est fixée de manière classique et convenable au c6ne 14 du moteur-fusée, en matière

plus épaisse, à un diamètre de l'ordre de 58,4 à 68,6cm.

Un mode préféré de fixation du cône extensible de sortie de tuyère au c6ne 14 du moteur-fusée est montré sur la figure 2 et sera décrit en détail en regard de la figure 12. Le cône plus épais 14, dont le rapport des aires est plus petit, peut avoir un demi-angle supérieur

à 17 .

Sur le c6ne extensible 10 de sortie à membra-

ne de la première forme de réalisation de l'invention, les rapports des aires sont de 100 au plan 20 de sortie et de 61 en un point de départ, désigné en 30, à partir

de la forme globalement conique. En ce point intermédiai-

re 30, la vue de l'extrémité arrière dans la configura-

tion repliée apparaît telle que montrée sur la figure 6.

En ce qui concerne la seconde forme- de réali-

sation de l'invention, les rapports des aires sont de 148 au plan 114 de sortie, tel que montré sur la figure , et de 61 au point de départ 118 à partir de la forme

globalement conique.

La figure 7 représente un quart de la surface développée du cône de la première forme de réalisation,

montrant des lignes de plis ou de fronces et des direc-

tions de pliage.

La figure 2 illustre le cône extensible de sortie dans son état totalement replié.Danscettemiore forme de réalisation, la réduction globale de longueur suivant l'axe longitudinal 22 du cône extensible 10 est d'environ 74% du rayon du plan de sortie, et de plus de 95% du rayon déployé au point intermédiaire 30. Dans la seconde forme de réalisation de l'invention,

la réduction globale de longueur suivant l'axe longitudi-

nal du cOne extensible est d'environ 115% du rayon du plan de sortie 114 et d'environ 181% du rayon déployé

au point intermédiaire 118. Ceci est notablement supé-

rieur à ce qui a été réalisé dans l'art antérieur, tel que représenté par la figure 1. Dans chacune des première et seconde formes de réalisation, la longueur libre

de la membrane conique 16, entre le point o elle s'éloi-

gne de la fixation à la tuyère 14 du moteur-fusée et le point 30 ou 118, respectivement, de départ à partir

de la forme globalement conique, est d'environ 40,6cm.

Ainsi que l'homme de l'art le comprendra, on peut obtenir des réductions d'enveloppes de l'état déployé à l'état replié, plus grandes ou plus petites, et des formes présentant des rapports d'aires au plan de sortie plus grands ou plus petits, en modifiant la fréquence angulaire, le nombre de plis approximativement circonférentiels et les distances comprises entre plis adjacents. Dans l'état totalement replié tel que montré sur les figures 2 et 6, les plis situés à l'extrémité arrière du cône extensible 10 forment une pyramide 26 dont le sommet est situé sur l'axe longitudinal 22, laquelle pyramide 26 ferme l'extrémité de sortie du cône 10. Cette fermeture du cône 10 est suffisamment hermétique pour que, à la suite de la mise en marche ou de la mise à feu du moteur-fusée 12, la mise sous

O10 pression qui en résulte à l'intérieur du cône et l'écou-

lement des gaz de l'avant vers l'arrière provoquent le dépliage des plis du cône 10 et le déploiement de ce dernier vers son état en extension complète, en une

séquence régulière de dépliage des nombreux plis.

La figure 3 illustre la situation au commen-

cement du déploiement. Les éléments ou plis approximati-

vement radiaux, indiqués en 28, qui retiennent le gaz au commencement de l'écoulement de l'avant vers l'arrière, sont nettement visibles. Chaque côté de ces éléments radiaux 28 est constitué d'une zone située entre le

plan de sortie 20 et une ligne de pliage circonférentiel-

le, indiquée en 24, au milieu de la largeur du quart de la zone totalement développée montrée sur la figure 7. Chaque élément radial 28 est constitué d'une seule

couche formée d'une membrane 16.

Les figures 4 et 5 illustrent les éléments

approximativement radiaux 28 qui continuent à être expo-

sés pendant le déploiement. Ces éléments radiaux 28

retiennent lesgaz qui obligent le dépliage et le déploie-

ment à continuer. Sur la figure 4, tout ce qui reste à effectuer pour arriver à un déploiement complet est l'établissement, à l'intérieur de la membrane 16 du cône 10 de sortie, d'un débit d'écoulement suffisant du gaz de l'avant vers l'arrière pour obliger cette membrane à prendre la forme circulaire stable montrée

sur la figure 5.

La figure 8 illustre schématiquement une

section du cône totalement déployé 10.

Dans le développement partiel en plan de la surface extérieure du côneextensible 10 de sortie tel que montré sur la figure 7, les lignes de pliage sont représentées soit en traits pleins, soit en traits pointillés. Les lignes en traits pleins ont leur sommet

dirigé vers l'observateur. Les lignes en traits pointil-

lés ont leur sommet dans la direction s'éloignant de

l'observateur. Les longueurs L1 et L2 montrées sur la fi-

gure 7 correspondent aux longueurs portant les références

similaires sur la figure 8.

Conformément à l'invention, le dessin des plis ou fronces, comme montré sur les figures 7 et 11, peut être réalisé dans une membrane 16 découpée de façon appropriée, de forme incurvée, formant une pièce 32,

au moyen d'un presse 34 à frein, comme illustré schémati-

quement sur la figure 9. Une presse à frein est un dispo-

sitif bien connu dans la technique et est largementutilisée pour le pliage et la production de formes à partir de

plaques et de feuilles en métaux ferreux et non ferreux.

Les avantages particuliers d'une presse à frein sont sa souplesse, la facilité et la vitesse avec lesquelles on peut passer d'un outillage à un autre, et les faibles coûts d'outillage. Une presse à frein est une presse à découper et emboutir à faible vitesse, comportant un lit ou une table long et relativement étroit et un

ou plusieurs coulisseaux montés entre des bâtis extrêmes.

Les coulisseaux peuvent être actionnés mécaniquement

ou hydrauliquement.

Pour faciliter le fonctionnement de la presse à frein, il peut être souhaitable d'utiliser une presse à frein classique 34 modifiée d'une manière bien connue de l'homme de l'art. Ainsi, il est nécessaire de régler la longueur de l'arête sur la table 36 de la presse à frein 34, comme montré sur la figure 9, pour convenir aux diverses longueurs des différentes fronces. Il est donc prévu-de modifier la presse à frein 38 en utilisant plusieurs tables 36 ayant chacune une arête de la lon- gueur demandée et pouvant être substituées les unes aux autres pour la formation des plis ou des fronces

dans la membrane 16.

Ainsi que l'homme de l'art le comprendra, le dessin des plis ou des fronces peut également être formé dans la membrane 16 au moyen d'une presse 38 à matricer, comme montré sur les figures 10 et 10A, la membrane 16 étant posée sur une plaque de matrice et plissée à la presse. Autrement dit, la membrane 16 est

placée entre.des pièces d'outillage supérieure et infé-

rieure 40 et 42, comme montré sur la figure 10A. Les configurations des surfaces des pièces 40 et 42 sont complémentaires l'une de l'autre de manière que la presse

matricée déforme la pièce 32 pour former le dessin sou-

haité de plis ou de fronces. La presse matricée 38 peut

être choisie, comme souhaité, afin de réaliser les fron-

ces demandées sur les deux faces de la feuille ou pièce

32, comme montré sur la figure 10A, en une seule opéra-

tion de matriçage, ou en plusieurs de ces opérations, par exemple un quart des fronces, comme montré sur la

* figure 7, au cours de chacunede quatre opérations succes-

sives de matriçage.

En référence aux figures 7 et 11, on voit que le dessin des lignes de fronces ou de plis formé sur la pièce 32 de la figure 11, à partir de laquelle le cône 10 est réalisé, comprend des premier et second groupes. Le premier groupe de lignes de fronces est représenté en traits pleins et le second groupe en traits pointillés. Le premier groupe de lignes de fronces pour

une section de un-douzième de la pièce complète 32 com-

prend des lignes de fronces 48, 50, 52, 54 et 56. La ligne de fronces 48 s'étend transversalement dans une première zone transversale ou partie extérieure, désignée en 49, de la pièce 32, perpendiculairement à son bord incurvé ou longitudinal extérieur 58. A son extrémité intérieure, à une jonction 60, la ligne de fronces 48 rejoint l'extrémité de chacune de deux lignes de fronces

50 et 52 qui forment une paire de configurations diver-

gentes longitudinalement à la pièce 32. Chacune des autres extrémités des lignes de fronces 50 et 52 est reliée à une extrémité respective associée des lignes de fronces

54 et 56 qui forment une paire de configurations conver-

gentes traversant une partie intérieure ou seconde zone transversale, désignée en 53, de la pièce 32. Les lignes

de fronces 54 et 56 se rejoignent à une jonction 62.

Les lignes de fronces 50 et 52 forment une interface entre la première zone 49 et la deuxième zone 53. La largeur d'une troisième zone, désignée en 64, entre la jonction 62 et le bord intérieur incurvé 59 de la pièce 32, peut être choisie de façon à faciliter la fixation de la pièce 32, lorsqu'elle est mise en forme de cône extensible 10, à la tuyère noyée 14 du moteur

fusée 12, comme montré sur les figures 2 et 12.

Le second groupe de lignes de fronces sur

une section de un-douzième d'une pièce complète 32 com-

prend des lignes de fronces 66, 68 et 70. La ligne de fronces 66 se trouve dans la première zone 49 et s'étend

du bord incurvé extérieur 58 de la pièce 32, perpendicu-

lairement à ce bord, jusqu'à la jonction 72 de la ligne

de fronces divergente 50 et de la ligne de fronces con-

vergente 54, à l'interface de la première zone 49 et de la seconde zone 53. De façon similaire, la ligne de fronces 68 s'étend dans la première zone, du bord extérieur 58 de la pièce, perpendiculairement à ce bord, jusqu'à la jonction 74 de la ligne de fronces divergente 52 et de la ligne de fronces convergente 56. La ligne de fronces 70 s'étend dans la seconde zone 53, entre

les jonctions 60 et 62.

Il convient de noter que chacune des lignes de fronces 66 et 68 est commune àun section de un-douzième

de la pièce 32, sur le côté adjacent à celle-ci.

La figure 11 illustre une feuille ou pièce 32 constituée d'une membrane découpée, travaillée à la presse au frein ou matricée, dans laquelle les divers

plis ou fronces ont été formés. Après l'opération exécu-

tée par la presse à frein ou la presse à matricer, les extrémités droites opposées 44 et 46 sont fixées l'une à l'autre de toute manière convenable, par exemple par une soudure unique, afin de former le cône extensible

de sortie.

Lorsque l'opération de soudage est achevée, le cône extensible ainsi formé peut être placé dans son état replié par pincement des panneaux 76 et 78 de chaque côté des lignes de fronces 48 pour plisser

la membrane 16 dont le cône 10 est formé, vers l'inté-

rieur et sur elle-même, progressivement et suivant une symétrie d'axe de l'extrémité arrière vers la ligne de plis circonférentiels formés par les lignes de fronces divergentes 50 et 52. Les panneaux plats 80 et 82 de sections adjacentes d'un-douzième de la pièce 32, comme montré sur la figure 11, peuvent ensuite être pincés pour qu'un plissage soit réalisé suivant les lignes de fronces 70, afin de réduire le diamètre et d'augmenter la rigidité du cône 10 dans son état replié. Un tel

plissage peut être effectué la main.

La figure 12 représente une coupe partielle du cône extensible et repliable 10 avec un système 84 de support bridé. En particulier, la partie avant 64

du cône extensible 10 est bridée entre la surface arriè-

re extérieure 86 du cône de la tuyère noyée 14 du moteur-

fusée 12 et une bande annulaire isolante 88 en matière plastique. Un anneau 90 de fermeture en titane entoure la bande annulaire isolante 88 et présente une surface intérieure 92 qui s'ajuste étroitement sur la surface

extérieure de la bande 88 en matière plastique.

Pour supporter le prolongement 10 du cône dans une disposition convenable par rapport au cône de la tuyère 14 du moteur-fusée, il est prévu un anneau 94 en matière plastique de section pentagonale. L'anneau

94 en matière plastique peut être avantageusement consti-

tué de quatre parties séparées pour faciliter l'assembla-

ge du système 84 de support bridé. Sur son côté arrière, tel que vu sur la figure 12, l'anneau 94 en matière plastique est en butée contre la bande annulaire isolante

88 en matière plastique et l'anneau 90 de fermeture.

Sur son côté avant, l'anneau 94 en matière plastique à cinq côtés est en butée contre un épaulement annulaire 96 du cône 98 du moteur-fusée. Une bague 100 en titane présentant une gorge circonférentielle 102, est glissée

sur les surfaces circonférentielles adjacentes de l'an-

neau 90 de fermeture en titane et de l'anneau 94 en matière plastique. Une bague torique 104, qui peut être réalisée en caoutchouc ou autre matière élastomérique convenable, est logée dans la gorge 102 afin d'assurer l'étanchéité de l'interface entre l'enveloppe 106 du moteurfusée et l'ensemble 84. Une bande annulaire 108 en matière plastique peut être fixée par un adhésif

convenable aux surfaces adjacentes du cône 98 du moteur-

fusée, de l'anneau 94 en matière plastique et de la

bague 100 en titane.

La membrane 16 utilisée dans la fabrication du cône extensible 10 de tuyère peut être constituée de tout métal ou alliage ductile convenable, résistant à la chaleur et à l'érosion. Des alliages métalliques avantageusement utilisés dans cette réalisation sont: niobium et 10% d'hafnium niobium et 10% de tungstène, 10% d'hafnium et 0,1% d'yttrium (point de fusion d'environ 2400 C) Tantale et 10% de tungstène (point de fusion d'environ 3040 C)

Chacun de ces alliages métalliques est dispo-

nible sous forme de feuilles. Pour une épaisseur de 0,127 mm, le poids de la première feuille à base de niobium équivaut à environ 0,84 mm de carbone-carbone 2D et le poids de la feuille à base de tantale équivaut à environ 1,47 mm de carbone-carbone 2D (le terme 2D

signifiant bidimensionnel).

Les figures 13 à 16 représentent une seconde

forme de réalisation de l'invention. La figure 13 illus-

tre l'état totalement replié d'un cône de sortie extensi-

ble 110 de cette forme de réalisation. La figure 14 illustre la situation telle qu'elle se présente lorsque

commence le déploiement du cône sensible 110 de sortie.

Les éléments ou plis approximativement radiaux 112, qui retiennent les gaz lorsque commence l'écoulement de l'avant vers l'arrière des gaz du moteur-fusée, sont nettement visibles. Chaque côté de ces éléments radiaux 112 est constitué d'une zone ou région située

entre le plan de sortie 114, telle que vue sur les figu-

res 15 et 16, et une ligne de pli ou première interface approximativement circonférentielle 116. Les panneaux plats 76 et 78 s'étendent entre la première interface

116 et une ligne de pli ou seconde interface approximati-

vement circonférentielle 118 qui est formée par les

lignes de fronces divergentes 50 et 52.

Chaque élément radial 112, comme montré sur la figure 14, est constitué de deux couches formées d'une membrane 16. La figure 15 illustre les éléments approximativement radiaux 117 qui continuent d'être mis à découvert pendant le déploiement. Ces éléments radiaux retiennent les gaz du moteur-fusée, ce qui oblige le déploiement à se poursuivre. Sur la figure 15, tout ce qui reste à effectuer pour un déploiement complet du cône extensible 110 de sortie est l'établissement, à l'intérieur de la membrane 16 du cône 110 de sortie, d'un débit d'écoulement de gaz de l'avant vers l'arrière suffisant pour obliger cette membrane à arriver dans

sa forme conique stable.

Un développement partiel en plan d'un quart de la surface extérieure du cône extensible 110 de sortie illustré sur les figures 13 à 15 est représenté sur la figure 16. Sur la figure 16, les lignes de plis sont

illustrées soit en traits pleins, soit en traits pointil-

lés comme sur les figures 7 et 11. Les lignes illustrées

en traits pleins ont leur sommet dirigé vers l'observa-

teur, tandis que celles illustrées en traits pointillés

ont leur sommet s'éloignant de l'observateur.

En comparant les figures 7 et 16, on voit que la seconde forme de réalisation de l'invention est obtenue par l'addition, à la pièce 32 de la figure 7 à partir de laquelle le cône 10 de la première forme

de réalisation est obtenu, d'unezone transversale supplé-

mentaire, désignée en 120, située entre les panneaux plats 76 et 78 et le bord extérieur longitudinal ou incurvé 124 de la pièce122 à partir de laquelle le cône

extensible 110 de sortie de la seconde forme de réalisa-

tion est produit. Ainsi, la zone cannelée à une seule couche, représentée repliée dans la première forme de réalisation des figures 2 et 3, devient une zone à deux couches dans la seconde forme de réalisation. La zone située le plus en arrière du cône déployé 110 est repliée

sur le côté avant de la zone cannelée.

Ainsi que l'homme de l'art le comprendra,

une ou plusieurs sections supplémentaires, correspon-

dant à la section 120, peuventêtre prévues, si cela est souhaité, -pour augmenter encore plus la longueur du cône extensible 110. Il convient de noter qu'en utilisant de telles sections supplémentaires, il faut prendre soin de s'assurer que les lignes de plis ou de fronces de la section ajoutée complètent celles de la section précédente. Autrement dit, les lignes de fronces des diverses sections qui sont en alignement entre elles

doivent être alternativement orientées vers l'observa-

teur et dans la direction opposée.

Pour plus de commodité dans la description

de la figure 16, les lignes de plis et de fronces corres-

pondant à celles des figures 7 et 11 ont été désignées

par les mêmes références numériques.

Sur la figure 16, les lignes de fronces et de plis de la zone supplémentaire 120 de la pièce 122 comprennent deux groupes, un groupe représenté en traits pleins et l'autre en traits pointillés. Comme précédemment, le sommet des traits pleins est tourné vers l'observateur et le sommet des traits pointillés

est tourné dans la direction s'éloignant de l'observa-

teur. Le premier groupe ou groupe de lignes de plis ou de fronces en traits pleins de chaque section d'un quart de la pièce 122 montrée sur la figure 16 comprend, dans la zone supplémentaire 120, trois lignes

de fronces 126, 127 et 128 qui s'étendent perpendiculai-

rement au bord extérieur incurvé 124 de la pièce 122 et qui sont an alignement avec les lignes pointillées 66, 67 et 68, respectivement. Un second groupe de lignes de fronces de la zone supplémentaire 120 comprend quatre lignes de fronces 130, 131, 132 et 133 s'étendant chacune perpendiculairement au bord extérieur ou incurvé 124 de la pièce 122 et chacune en alignement avec une ligne de froncesassociée 48 du premier groupe. Le second groupe

de lignes de fronces de la zone supplémentaire 120 com-

prend en outre trois paires de lignes de fronces 134, 135; 136, 137; et 138,-139 qui convergent en une jonc- tion respective associée 140, 141 et 142, les lignes

126, 66; 127, 67; et 128, 68 formant une seconde inter-

face 143.

Comme également représenté sur la figure 16, des paires de lignes de plis ou de fronces 146,

147; 148, 149; et 150, 151 du second groupe, qui diver-

gent vers l'intérieur dans la première zone 49 de la

pièce 122, à partir des jonctions 140, 141 et 142, res-

pectivement, peuvent être facultativement prévues, le

sommet de chacune d'elles s'éloignant de l'observa-

teur, afin de minimiser la torsion des panneaux plats

76 et 78.

La figure 17 illustre comment la pièce 122 à membrane de la figure 16, lorsqu'elle est façonnée en un cône de sortie 110, peut être pliée versl'intérieur sur elle-même progressivement et suivant une symétrie d'axe, de l'extrémité arrière vers la seconde ligne approximativement circonférentielle 118 de pliage, de

façon à placer le cône extensible10 dans son état replié.

Ce pliage peut être effectué à la main.

Pour faciliter l'illustration, les lignes de plis pour le commencement du pliage vers l'intérieur du cône extensible 110 suivant la ligne approximativement circonférentielle 116 de pli ont été indiquées par les lettres A à L sur la figure 17. Certains, convenablement espacés, des plis, par exemple les plis A, F, K, D, I, B, G, L, E, J, C et H, sont pincés tour à tour à partir de la surface extérieure de la membrane 16. En particulier, le pincement des panneaux plats situés de part et d'autre de la ligne de plis A provoque un pliage

de la membrane vers l'extérieur suivant cette ligne.

Ceci facilite le pliage vers l'intérieur suivant les lignes de fronces adjacentes 134 et 135. Le pincement des panneaux plats de part et d'autre de chacune des autres lignes de pliage F, K, D, I, B, G, L, E, J, C et H, tour à tour, permet à la membrane 16 d'être pliée de façon similaire dans les secteurs o se trouvent ces lignes de plis. Les plis pincés peuvent ensuite être pliés vers l'intérieur, l'un après l'autre, suivant la ligne de plis approximativement circonférentielle 116. L'ordre de ce pliage vers l'intérieur peut être le même que celui dans lequel les lignes de plis identifiées par des lettres ont été pincées. Une première couche intérieure ayant été ainsi réalisée, l'aspect du cône 10 est sensiblement le même que celui montré

sur la figure 14.

Un processus sensiblement identique peut être suivi pour effectuer le pliage vers l'intérieur de l'extrémité arrière du cône extensible 110 de sortie

suivant la ligne de plis approximativement circonféren-

tielle 118. Ainsi, comme montré sur la figure 17, les plis pour effectuer cette opération. sont désignés; par les lettres M à X. Le pincement des panneaux plats situé de part et d'autre de la ligne de pli M provoque un pliage de la membrane 16 vers l'extérieur suivant cette ligne. Ceci facilite le pliage de la membrane

16 vers l'intérieur suivant les lignes de fronces adja-

centes 66 et 67. Ici, comme précédemment, le pliage

de certains, convenablement espacés, des plis est effec-

tué, par exemple dans l'ordre M, R, W, P, U, N, S, X, Q, V, 0 et T. A la fin de ce pliage, les lignes de plis M à X peuvent ensuite être pliées vers l'intérieur,

l'une après l'autre, suivant la ligne de pli approximati-

vement circonférentielle 118. Ce pliage vers l'intérieur des lignes de plis peut être effectué dans le même ordre que celui de leur pincement. L'aspect du cône 110 dont

la seconde couche est pliée vers l'intérieur, est sensi-

blement le même que celui montré sur la figure 13.

Le mode précédent de pliage vers l'intérieur du cône extensible de sortie est appelé pliage "à symé-

trie d'axe".

La figure 18 est un schéma illustrant certai-

nes relations du cône 110 de prolongement de tuyère selon, notamment, la seconde forme de réalisation de

l'invention décrite en regard des figures 13 à 17, les-

quelles relations sont nettement distinctes des relations

correspondantes, telles que décrites précédemment, con-

cernant l'art antérieur représenté sur la figure 1.

En référence à la figure 18, on voit que, étant donné que la longueur L du méridien est pliée en plusieurs s fois, cette longueur L peut être très supérieure au s rayon R-f au plan 114 de sortie de la partie du cône f qui n'est pas pliée. Cette partie, telle que vue sur les figures 13 à 15, est la partie comprise entre le bord longitudinal intérieur ou avant, coupé 144 de la membrane 16 de la pièce 122 et la seconde ligne de pli approximativement circonférentielle 118. Il convient de noter que, si cela est souhaité, la longueur Ls peut être supérieure à R qui est le rayon du cône extensible e 110 au plan de sortie 114. Comme décrit précédemment pour l'art antérieur représenté sur la figure 1, la

longueur Ls ne peut pas dépasser Rf dans l'art antérieur.

Conformément à l'invention, il est prévu que le cône extensible 10 de sortie de la première forme de réalisation et le cône extensible de sortie de la seconde forme de réalisation puissent être réalisés en feuille d'une épaisseur-supérieure à.celle demandée par la résistance circonférentielle de la membrane et

que cette feuille soit usinée (classiquement ou chimique-

ment) suivant la totalité des lignes de plis ou de fron-

ces représentées en traits pleins et en traits pointil-

lés. Ainsi, les zones de plis sont suffisamment flexibles

pour le pliage, tandis que la membrane possède une rigi-

dité à la flexion assez grande pour résister aux oscilla-

tions ou aux battements.

Il est en outre prévu que de- chaque côté de chaque pli plein de longueur L3, tel que vu sur la figure 7, un raidisseur 152 et 154 puisse être soudé à la feuille, comme illustré sur la figure 19. En variante, des plis doubles et un seul raidisseur 156 peuvent être prévus, comme montré sur la figure 20. Des raidisseurs similaires peuvent être prévus à chaque pli plein de longueur L2, comme montré sur la figure 7. Il convient de noter que ces raidisseurs, lorsqu'ils sont utilisés,

se chevauchent sur une distance L3-L1.

Dans l'état totalement déployé, la rigidité en torsion de la zone comprise entre les raidisseurs

L3 et L2 (c'est-à-dire l'aptitude à supporter des rota-

tions de plans R-Z dans des positions circonférentielles

successives) apporte une contrainte de moment aux raidis-

seurs adjacents. La rigidité en torsion est affectée par la résistance angulaire entre plis. Ces raidisseurs

servent à minimiser le risque de flambage sous une com-

pression suivant la direction d'un méridien.

En résumé, il convient de noter que la pre-

mière forme de réalisation de l'invention telle que décrite ici apporte un perfectionnement à l'art antérieur par le fait que:

(a) elle supprime la contrainte selon la-

quelle la longueur d'un méridien du prolongement plié doit être inférieure au rayon présenté par le c6ne de

sortie au point de fixation à la structure située davan-

tage en avant; (b) elle améliore sensiblement la raideur et la résistance de la structure repliée vis-à-vis des charges transversales, c'est-à-dire des charges orientées transversalement à l'axe du moteur; et (c) elle supprime la nécessité d'une struc- ture de support relativement massive à l'extrémité avant de la partie du prolongement qui est repliée à peu près

perpendiculairement à l'axe du moteur.

La seconde forme de réalisation de l'inven-

tion telle que décrite ici, en particulier, permet à une quantité suffisante de matière sous forme de membrane d'établir un rapport d'aires très grand au plan de sortie pour permettre un repli dans une enveloppe très réduite en comparaison avec l'art antérieur. Ainsi, comme montré sur la figure 1 qui représente l'art antérieur, étant donné que la longueur Ls suivant le méridien du cône extensible ne peut pas dépasser le rayon Rf dans la zone

de fixation du cône extensible à la tuyère du moteur-

fusée, la longueur La mesurée suivant l'axe longitudinal du cône extensible doit être inférieure à la longueur Ls S Avec la seconde forme de réalisation de l'invention telle que représentée par le schéma de la figure 18, on voit que, étant donné que la longueur Ls est repliée plusieurs fois, elle peut être beaucoup plus grande que le rayon Rf de la zone de fixation du cône extensible à la tuyère du moteur-fusée, ou même être plus grande que le rayon Re au plan de sortie du

cône extensible.

Dans les formes de réalisation illustrées, de l'invention, en raison de la longueur réduite et de la structure cannelée de la partie avant du cône

et en raison du fait que la partie arrière repliée main-

tient la forme à l'interface, la forme repliée du cône est très rigide. Le cône de sortie à membrane ne peut' absolument pas être utilisé en l'absence d'une telle rigidité, car il est alors trop flasque avant la mise

à feu du moteur.

Etant donné que la raideur demandée à la membrane non pliée du cône de sortie est déterminée

par la charge inertielle précédant l'utilisation (c'est-

à-dire avant l'établissement de la pression interne

qui rigidifie la structure pendant l'utilisation), l'in-

vention rend possible d'utiliser des membranes pour cône de sortie plus minces et donc plus légères qu'il ne serait autrement possible. Ainsi, le diamètre de sortie maximal pouvant être atteint en pratique (avant

qu'un accroissement du poids exige un plus grand accrois-

sement de l'impulsion que le ne le permet les rapports

des aires) est augmenté.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au cône extensible de sortie de tuyère décrits et représentéis sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un cône extensible

de sortie de tuyère (14) destiné à être fixé à l'extré-

mité de sortie de la tuyère d'un moteur-fusée (12), une partie au moins dudit cône extensible de sortie de tuyère étant initialement pliée vers l'intérieur de ce

cône pour être repliée sous un faible volume par rap-

port à la tuyère du moteur-fusée et étant conçue pour

être dépliée à la suite de la mise à feu du moteur-

fusée, sous l'effet de l'écoulement de l'avant vers l'arrière des gaz du moteur-fusée à travers le cône afin d'accroltre notablement le rapport de l'aire utile de l'ensemble tuyère de moteur-fusée/plan de sortie du cône extensible à l'aire utile de la gorge de la tuyère du moteur fusée, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste: (a) à découper une pièce (32) dans une feuille mince de matière ductile, résistant à la chaleur, afin qu'elle présente, vue en plan, une forme incurvée possédant des première (49) et seconde (53) zones transversales

entre des bords incurvés intérieur et exté-

rieur, le bord incurvé extérieur (58) étant plus long que le bord incurvé intérieur (59), la pièce présentant des extrémités opposées (44, 46) qui peuvent être disposées bord à bord pour former un tronc de cône dont l'extrémité de faible rayon convient à une fixation à l'extrémité de sortie d'une

tuyère (14) de moteur-fusée et dont l'extré-

mité de grand rayon est dimensionnée pour établir l'accroissement souhaité du rapport des aires;

(b) à déformer la pièce (32) incurvée à proxi-

mité immédiate du grand côté incurvé, d'une extrémité à l'autre de ladite pièce incurvée

et afin d'introduire, dans la première zone in-

curvée de la pièce, plusieurs fronces espacées s'étendant transversalement à cette pièce et

formant des premier et second groupes, le som-

met de chacune des fronces (48-56) du premier groupe étant dirigé vers l'observateur et le sommet de chacune des fronces (66-70) du second

groupe étant orienté dans une direction s'éloi-

gnant de l'observateur, certaines des fronces

des premier et second groupes étant perpendi-

culaires au bord extérieur incurvé de la piece et disposées de façon alternée les unes avec

les autres, ces fronces, lorsqu'elles font par-

tie du premier groupe, étant plus courtes que dans le cas o elles font partie du second

groupe, de façon que ladite seconde zone incur-

vée de la pièce comprennent d'autres fronces du second groupe qui s'étendent uniformément sur une partie de la seconde zone vers le bord incurvé court de la pièce (32), à partir de l'extrémité intérieure de l'une, associée, des fronces du premier groupe, en alignement avec cette fronce, à l'interface des première et seconde zones, et de manière que d'autres des

fronces du premier groupe s'étendent entre l'au-

tre extrémité de l'une, associée, de ces autres

fronces du second groupe, et l'extrémité inté-

rieure de l'une, associée, des premières fron-

ces citées du second groupe, et de façon égale-

ment à présenter, à l'interface des première et seconde zones, des fronces du premier groupe qui s'étendent longitudinalement à la pièce afin que, lorsque les extrémités opposées de la pièce sont fixées l'une à l'autre bord-à-bord, la surface du cône, sur au moins une partie de sa longueur puisse être pliée vers l'intérieur et vers l'avant en au moins une couche de forme cannelée entre deux plans perpendiculaires à l'axe longitudinal du cône, une partie avant du cône étant considérablement pliée afin que le cône puisse être replié dans une enveloppe ré- duite et qu'il soit très rigide sous sa forme repliée; (c) à fixer l'une à l'autre les extrémités opposées de la pièce (32) incurvée pour former un tronc de cône; et (d) à progressivement plier vers l'intérieur et vers l'avant de l'extrémité de grand rayon du tronc de cône, la surface arrière dudit cône en une seule couche pliée vers l'intérieur, de forme cannelée, et à plier progressivement une partie avant dudit cône;

afin que le tronc de cône ainsi réalisé soit con-

çu pour être fixé, par son extrémité de faible rayon, à l'extrémité de sortie d'une tuyère (14) de moteur-fusée (12), le cône étant en position repliée par rapport à cette tuyère; et

afin que, à la suite de la mise à feu du moteur-

fusée, le tronc de cône replié puisse se déployer sous l'effet de l'écoulement de l'avant vers l'arrière des gaz du moteur-fusée à travers le cône, pour établir un rapport sensiblement accru

de l'aire utile de l'ensemble tuyère du moteur-

fusée/plan de sortie du cône extensible à l'aire

de la gorge de la tuyère du moteur-fusée.

2. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la pièce (32) est formée d'un alliage

comprenant du niobium et 10 % d'hafnium.

3. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la pièce (32) est formée d'un alliage comprenant du niobium, 10 % de tungstène, 10 % d'hafnium

et 0,1 % d'yttrium.

4. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la pièce (32) est formée d'un alliage

comprenant du tantale et 10 % de tungstène.

5.-Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que, dans l'étape consistant à déformer la pièce incurvée, les fronces sont formées dans cette pièce (32) suivant un dessin qui est répété dans chacun d'au moins cinq secteurs sensiblement égaux divisant la pièce.

6. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que, dans l'étape consistant à déformer la pièce (32) incurvée, les fronces sont formées dans cette

pièce suivant un dessin qui est répété dans douze sec-

teurs sensiblement égaux divisant la pièce.

7. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'étape consistant à découper la pièce (122) comprend la réalisation d'une zone transversale

supplémentaire (120) entre la première zone transver-

sale et le bord extérieur incurvé (124) de la pièce,

et l'étape consistant à déformer la pièce incurvée com-

prend la déformation de l'interface (116) entre ladite

zone supplémentaire et la première zone (49) par l'in-

corporation, entre elles, de plusieurs fronces du pre-

mier groupe, qui s'étendent longitudinalement d'une extrémité de la pièce incurvée à l'autre, et également une déformation de la zone supplémentaire (120) afin

qu'elle comprenne plusieurs fronces espacées des pre-

mier et second groupes, s'étendant transversalement en-

tre l'interface et le bord extérieur de la pièce, per-

pendiculairement à celui-ci et en alignement, respecti-

vement, avec des fronces des second (66-70) et premier (48-56) groupes de la première zone, lesdites dernières fronces du premier groupe rejoignant lesdites fronces s'étendant longitudinalement du premier groupe à une jonction, la zone supplémentaire (120) étant également déformée afin qu'elle présente, de chaque côté de la

fronce transversale du premier groupe, une fronce du se-

cond groupe s'étendant entre le bord extérieur de la pièce incurvée et la jonction des fronces du premier groupe à l'interface entre la première zone et la zone supplémentaire.

8. Procédé selon la revendication 7, caracté-

risé en ce que, dans l'étape consistant à déformer la pièce (32) incurvée, les fronces sont formées dans cette pièce suivant un dessin qui est répété dans au moins

douze secteurs sensiblement égaux divisant la pièce.

9. Procédé suivant la revendication 7, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre l'étape qui consiste à déformer la pièce incurvée (32) afin qu'elle comporte des fronces (66-70) du second groupe qui s'étendent

jusqu'à la jonction, à l'interface des première et se-

conde zones, des fronces du premier groupe (48-56) pro-

venant de la jonction, à l'interface de la seconde

zone et de la zone supplémentaire, des fronces du pre-

mier groupe.

10. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la couche arrière pliée du tronc de cône s'oppose à l'écoulement de l'avant vers l'arrière des gaz provenant du moteur-fusée (12) afin de provoquer une élévation de la pression à l'intérieur du cône à

la suite de la mise à feu du moteur-fusée, cette élé-

vation de pression étant suffisante pour produire une force entrainant fermement le dépliage ou le déploiement

du cône vers sa position d'extension.

11. Cône extensible de sortie de tuyère (14) du moteur-fusée (12) destiné à être fixé à une tuyère de moteur-fusée comportant une gorge (18) et destiné à élever le rapport de l'aire utile de l'ensemble tuyère de moteur-fusée/cône de sortie extensible de la tuyère à l'aire de la gorge de la tuyère du moteur fusée, le cône extensible de sortie étant caractérisé en ce qu'il comporte une membrane (16) de forme incurvée en matière ductile résistant à la chaleur, cette membrane

comportant des bords incurvés opposés intérieur et exté-

rieur, le bord extérieur (58) étant plus long que le bord intérieur (59) et ayant des extrémités (44,46) qui sont conçues pour être amenées en contact bord à

bord afin de former un tronc de coône, la membrane compor-

tant une partie formant l'extrémité arrière et une partie

adjacente de l'extrémité avant du tronc de cone et com-

prenant des première et deuxième zones transversales (49, 53), respectivement, qui se rejoignent à une première interface et qui sont déformées par plusieurs lignes de fronces coopérantes formant des premier et second groupes, le sommet de chacune des lignes de fronces

(48-56) du premier groupe étant orienté vers l'observa-

teur et le sommet de chacune des lignes de fronces (66-

) du second groupe étant orienté dans une direction s'éloignant de l'observateur, certaines des lignes de fronces des premier et deuxième groupes étant présentes dans la première zone, perpendiculaires au bord extérieur incurvé de la membrane et disposées de façon alternées les unes avec les autres, ces lignes de fronces, quand elles font partie du premier groupe, étant plus courtes que dans le cas o elles font partie du second groupe, d'autres des lignes de fronces du second groupe étant

présentes dans la seconde région et s'étendant uniformé-

ment sur une partie de ladite seconde région vers le bord incurvé court de la membrane, en partant de, et en alignement avec, l'extrémité intérieure de l'une, associée, des lignes de fronces du premier groupe dans

la première zone de la membrane, à l'interface des pre-

mière et deuxième zones, d'autres des lignes de fronces du premier groupe s'étendant entre l'autre extrémité de l'une, associée, de ces autres lignes de fronces du second groupe et l'extrémité intérieure de l'une, associée, des lignes de fronces du second groupe dans la première zone, et d'autres des lignes de fronces du premier groupe s'étendant entre les extrémités de la membrane à ladite première interface, de façon que ledit tronc de cône puisse être plié vers l'intérieur à ladite première interface, symétriquement à son axe, pour former une seule couche cannelée partant de l'extré-

mité arrière, et une partie avant du cône étant considé-

rablement pliée de manière que ledit cône puisse être replié dans une enveloppe réduite, sa partie avant étant

très rigide.

12. Cône extensible de sortie de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 11, caractérisé en ce que la membrane présente en outre une troisième zone (64) exempte de lignes de fronces, située en avant de la deuxième zone et conçue pour être fixée à la tuyère

du moteur-fusée.

13. Cône extensible de sortie de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacune desdites autres des lignes de fronces du premier groupe qui s'étendent entre les extrémités de la membrane à ladite première interface est reliée à la jonction (74) d'une ligne de fronces située dans la première zone et d'une ligne de fronces située dans la deuxième zone, l'une des dernières lignes de fronces citées étant une ligne de fronces du premier groupe et l'autre des dernières lignes de fronces citées étant

une ligne de froncesdu second groupe.

14. Cône extensible de sortie de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des raidisseurs (152,

154, 156) disposés fonctionnellement par rapport à chacu-

ne des lignes de fronces du second groupe dans ladite

deuxième zone.

15. Cône extensible de sortie de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un raidisseur (152, 154) est soudé à la membrane de chaque côté des lignes de fronces du second groupe

dans ladite deuxième zone.

57A 2586455

16. Cône extensible de sortie de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 14, caractérisé

en ce qu'un raidisseur unique (156) est soudé à la mem-

brane le-long d'au moins une partie de la longueur de chacune des lignes de fronces du second groupe dans

ladite deuxième zone.

17. Cône extensible de sortie de tuyère du moteur-fusée selon la revendication 13, caractérisé

en ce que la déformation de la membrane (16) par les-

0 dites lignes de fronces coopérantes des premier et second groupes forme un dessin qui est répété dans au moins cinq secteurs égaux divisant la membrane de forme incurvée.

18. Cône extensible de sortie de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 13, caractérisé en ce que la déformation de la membrane (16) par les lignes de fronces coopérantes des premier et second groupes forme un dessin qui est répété dans au moins

douze secteurs égaux divisant la membrane de forme in-

curvée.

19. Cône extensible de sortie de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 13, caractérisé

en ce que la membrane comprend en outre une zone trans-

versale supplémentaire (120) située entre la première zone transversale et le bord extérieur incurvé (124) de la membrane, cette zone supplémentaire et la première zone se rejoignant à une seconde interface (143) qui s'étend entre les extrémités de la membrane, la seconde interface et la zone supplémentaire étant déformées

par plusieurs lignes de fronces faisant partie des pre-

mier et second groupes, plusieurs lignes de fronces (126, 127, 128) du premier groupe s'étendant le long de ladite seconde interface, d'une extrémité à l'autre de la membrane, des lignes de fronces transversales de chacun des premier et second groupes étant disposées perpendiculairement au. bord extérieur de la membrane et à ladite seconde interface, en alignement, chacune, -'5aD 2586455 avec une ligne de fronces associée du groupe opposé dans la première zone, et des lignes de fronces (130, 131, 132, 133) du second groupe étant situées de chaque côté de la ligne de fronces transversale du premier groupe dans la zone supplémentaire, et s'étendant entre le bord extérieur de la membrane et la jonction des lignes

de fronces du premier groupe à ladite seconde interface.

20. Cône extensible de tuyère de moteur-fusée selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, dans la première zone, plusieurs lignes de fronces du second groupe s'étendant chacune entre la jonction des lignes de fronces à la seconde interface (118) et une jonction des lignes de fronces à la première interface (116) d'une ligne de fronces du premier groupe dans la première zone et d'une ligne

de fronces du second groupe dans la deuxième zone.