FR2657685A1 - Installation d'acceleration pour engin volant. - Google Patents

Abstract

L'installation d'accélération comprend un accélérateur (7) renfermant sur toute sa longueur, sauf au moins du côté de la bouche, une piste d'accélération, un corps (1) subissant le mouvement d'accélération et de guidage le long de la piste d'accélération et constitué par un engin volant (2) ainsi que, de préférence, un boîtier de lancement (3, 4) renfermant au moins partiellement ce dernier et en prise avec lui. Suivant l'invention, au moins deux rails de guidage rectilignes ou deux rainures de guidage rectilignes (6) sont prévus dans l'accélérateur (7), qui présentent de préférence une même distance angulaire réciproque par rapport à l'âme de l'accélérateur et dans lesquels est enclenché le corps d'accélération (1) soit directement soit indirectement par l'intermédiaire de patins de guidage (5). En outre, un dispositif de dégagement est placé dans la zone de la bouche, permettant d'assurer la séparation de tous les éléments (3, 4) du corps d'accélération, et de les écarter de l'engin volant (2) par l'effet de la composante de leur mouvement perpendiculaire au sens d'accélération. L'engin sert de préférence de maquette à des mesures effectuées à l'extérieur de l'accélérateur.

Description

La présente invention concerne une installation d'accélération comprenant:

un accélérateur renfermant sur toute sa longueur, sauf au moins du côté de la bouche, une piste d'accélération; un corps subissant le mouvement d'accélération et de guidage le long de la piste d'accélération et constitué par un engin volant, ainsi que, de préférence un boîtier de lancement renfermant au

moins partiellement ce dernier et en prise avec lui.

Une telle installation d'accélération comporte à l'intérieur de l'accélérateur, qui est dans la plupart des cas de forme tubulaire, une piste d'accélération le long de laquelle un corps d'accélération est soumis à une

accélération.

Ce corps d'accélération peut être lui-même l'engin à accélérer, mais en règle générale, il forme un boîtier de lancement qui renferme un engin pendant toute

la durée de l'accélération commune.

Un accélérateur d'un tel type bien connu comporte en règle générale un canon à poudre muni d'un

tube lisse, qui permet de tirer un projectile sous-

calibré muni d'un sabot de lancement.

Après l'accélération dans le tube due aux effets de la pression de la poudre en combustion sur le sabot de lancement, les éléments du sabot se séparent de

l'engin proprement dit après la sortie de la bouche.

Cet engin peut être, pour sa part, un projectile destiné à combattre une cible, mais il peut également constituer une maquette qui est accélérée afin d'être lancée à une vitesse élevée à travers l'air ambiant pour réaliser des observations des courants d'air

après la sortie de la maquette de la bouche.

La séparation des éléments du sabot de lancement, ou de l'enveloppe de lancement, s'effectue conformément à la trajectoire de l'engin d'une façon relativement irrégulière, les éléments détachés de l'engin se déplaçant initialement essentiellement le long

de la trajectoire de l'engin.

Une séparation irrégulière des éléments de l'enveloppe de lancement peut influencer la trajectoire de l'engin En outre, les degrés de liberté dans le cas de la réalisation de l'enveloppe de lancement sont limités, car tous ses éléments doivent se séparer

simultanément de l'engin.

Plus la masse volumique de l'engin est faible, plus l'action des forces parasitaires de l'air sur l'engin est forte Il est vrai que les engins conçus comme barreaux à énergie cinétique élevée, peuvent

s'arrêter d'osciller après avoir subi une perturbation.

Ceci n'est cependant pas toujours le cas, pour des maquettes aérodynamiques, des engins réalisés en matériau composite renforcé par des fibres, et des engins

comportant des cavités.

En partant de l'hypothèse d'un processus de dégagement relativement régulier, le dispositif précité et bien connu est parfaitement adapté, par exemple, au canon d'un char Par contre, lorsque l'on veut effectuer des mesures sur un engin servant de maquette, il faut également tenir compte du fait que les éléments de l'enveloppe de lancement ne découvrent pas la surface à observer de l'engin; en outre, ces éléments induisent des courants d'air qui perturbent les mesures, ou ils butent contre des dispositifs de mesure Il est vrai que l'on peut maîtriser ces problèmes, mais des difficultés

subsistent.

De même, lorsqu'un tel dispositif est utilisé à bord d'un aéronef, il faut craindre des dommages causés par les éléments du boîtier de lancement lors de leur vol

désordonné après la séparation.

Dans le cas de l'utilisation d'un accélérateur appelé accélérateur à effet stato, un engin est tiré dans un tube rempli de gaz combustible Ce gaz est comprimé et amorcé entre la paroi du tube et l'engin Il brûle ensuite derrière l'engin en accélérant celui-ci en

douceur, mais de façon continue, comme un statoréacteur.

Un tel accélérateur à effet stato est décrit

dans le document DE-OS 38 08 655.

Le mode de fonctionnement d'un tel accélérateur à effet stato conditionne dans de très étroites limites la forme extérieure du projectile à accélérer; dans le cas o la forme d'un engin à accélérer diffère de celle requise pour un accélérateur à effet stato du point de vue mécanique des fluides, l'engin doit être entouré d'un bottier de lancement de forme appropriée qui doit se séparer de l'engin aussi rapidement que possible et sans

créer des perturbations après la phase d'accélération.

Par ailleurs, il n'a pas été possible jusqu'à présent d'utiliser un tel accélérateur à effet stato pour la post-accélération d'un engin libéré de son sabot de lancement, car le trajet requis pour un détachement fiable des éléments du sabot est trop long En outre, les éléments du sabot de lancement butent contre l'accélérateur à effet stato et constituent ainsi une

menace pour les personnels servants.

Un problème inhérent à l'accélération de maquettes et de porteurs d'instruments s'explique par le fait que pour atteindre la vitesse terminale requise, des accélérations démesurément élevées doivent être acceptées qui sont susceptibles d'endommager l'engin; ce problème est aggravé par le fait que dans le cas d'un canon à poudre ou d'un canon à gaz léger, l'accélération se

produit d'une façon irrégulière.

Enfin se pose le problème commun à tous les accélérateurs, à savoir que le pivotement précis par rapport à l'axe de la trajectoire ne peut être déterminé avec exactitude Il ne peut donc être exclu qu'une maquette lancée adopte une position en vol qui est

inadaptée à la mesure à effectuer.

La présente invention a pour but d'éliminer, au moins en partie, ces inconvénients et de créer en particulier une installation d'accélération destinée à l'accélération de maquettes et de porteurs d'instruments, qui assure une accélération en douceur, et qui ne compromette pas les relevés sur l'engin en vol et évite la détérioration de l'instrumentation de mesures par la dispersion incontrôlée des éléments du sabot de lancement. Ce but est atteint de manière générale par l'installation d'accélération qui, selon l'invention, est caractérisée en ce que dans l'accélérateur ( 7), au moins deux rails de guidage rectilignes ( 6) ou deux rainures de guidage rectilignes ( 6) sont disposés qui présentent de préférence une même distance angulaire réciproque par rapport à l'âme de l'installation d'accélération, et dans lesquels est enclenché le corps d'accélération ( 1), soit directement soit indirectement par l'intermédiaire de patins de guidage ( 5), et en ce qu'un dispositif de dégagement est placé dans la zone de la bouche, permettant d'assurer la séparation de tous les éléments ( 3, 4) du corps d'accélération, et de les écarter de l'engin volant ( 2) par l'effet de la composante de leur

mouvement perpendiculaire au sens d'accélération.

Ces guidages longitudinaux ont pour effet que le corps d'accélération occupe une position bien définie aussi bien à l'intérieur de l'accélérateur qu'après sa

sortie de l'accélérateur.

Les rails de guidage rectilignes étant placés de façon telle qu'ils présentent de préférence une même distance angulaire réciproque par rapport à l'âme de l'accélérateur, ils assurent un guidage rectiligne tout à

fait régulier du corps d'accélération de sorte que celui-

ci, après sa sortie de l'accélérateur, adopte un mouvement parfaitement reproductible; des mouvements de

roulis ou tangage sont ainsi pratiquement exclus.

Le cas échéant, il peut cependant être avantageux de disposer les rails de guidage de telle sorte que la distance angulaire qui les sépare soit différente. Après avoir suivi la piste d'accélération, le corps d'accélération poursuit sa course dans un dispositif de dégagement auquel le boîtier d'accélération

reste asservi par l'intermédiaire des patins de guidage.

Ce dispositif assure l'écartement, entre eux, des éléments du boîtier de lancement Par l'effet de la composante radiale du mouvement par rapport à l'âme de l'accélérateur, les éléments du boîtier de lancement sont ainsi séparés de l'engin Dans le cas présent, le mouvement des éléments du boîtier de lancement se produit en un endroit bien défini et dans une direction bien définie à l'extrémité de la piste de mouvement de telle sorte que l'engin en vol libre après sa sortie de l'accélérateur ne soit plus perturbé, dans son mouvement, par les éléments du boîtier de lancement, comme c'était

le cas jusqu'à présent.

Un avantage important découle également du fait que les éléments du boîtier de lancement, qui se sont détachés de l'engin, quittent l'ensemble du dispositif toujours exactement aux mêmes endroits, en suivant toujours dans une large mesure la même direction, forment toujours un angle par rapport à l'âme de l'accélérateur et s'écartent du dispositif immédiatement à l'extrémité de la piste d'accélération L'angle varie en fonction de la vitesse et de la résistance des éléments du boîtier de lancement et, dans l'absolu, il peut être relativement petit; dans le cas d'une vitesse de dégagement de 5000 m/s, par exemple, la longueur requise de la trajectoire doit être de 40 m environ afin de pouvoir écarter latéralement de 20 cm les éléments du boîtier de lancement, sans que ces éléments soient détruits sous les effets de l'accélération transversale auxquels ils sont exposés La déviation latérale et par conséquent l'angle doivent dans ce cas également être aussi grands que possible. D'autres dispositifs destinés à une accélération supplémentaire de l'engin ou à l'accomplissement d'observations et de mesures sur l'engin, peuvent être placés dans le sens du vol devant la piste d'accélération; c'est ainsi qu'un engin accéléré dans un accélérateur à effet stato peut être libéré de son boîtier de lancement d'une façon telle que ce boîtier ne puisse plus agir sur l'engin lui-même De même, un

projectile muni d'un sabot de lancement peut être post-

accéléré dans un accélérateur à effet stato dès qu'il est sorti du canon à poudre et dès que les éléments du sabot se sont séparés du projectile Par une disposition appropriée des guidages longitudinaux à l'intérieur de l'accélérateur, et par une mise en place appropriée du dispositif de dégagement, il est en outre possible de guider les éléments éjectés du boîtier de lancement d'une façon telle qu'ils ne butent pas contre des instruments de mesure, contre des composants de l'aéronef porteur du

canon et contre des membres de l'équipage.

De même, des objets constitués du seul engin à lancer, donc sans boîtier de lancement, peuvent être guidés avec une plus grande précision que par le passé grâce aux effets des patins de guidage emboîtés dans les guidages longitudinaux; l'intervention du dégagement de l'engin dès l'intérieur du dispositif de dégagement met l'engin à l'abri des perturbations accidentelles au niveau de la bouche, qui agiraient sur ses positions de vol. Par "patins de guidage", on entend tout élément de guidage coulissant d'une part contre des rails ou rainures de guidage avec un minimum de surface de contact, et d'autre part fixé à l'engin directement, ou indirectement par l'intermédiaire d'un boîtier de lancement A la limite, les patins peuvent être des

éléments de l'engin lui-même.

Comme il a déjà été indiqué plus haut, l'installation d'accélération conforme à la présente invention est parfaitement adaptée aux usages les plus divers; suivant des versions préférentielles de la présente invention, l'engin est cependant conçu comme une maquette destinée à l'étude de l'écoulement contre le corps induit sous l'effet de l'air ambiant qui circule à une vitesse relativement très élevée, ou comme un porteur d'instruments qui présente à peu près la forme d'un projectile à étudier et qui permet de déterminer, par exemple, la répartition de la température, les mouvements de l'axe longitudinal, et qui permet d'effectuer un grand nombre d'autres mesures, car en raison de la reproductibilité très précise et non perturbée de la position en vol, il est possible d'accomplir des mesures particulièrement précises qui ne sont pas influencées par des conditions limites gênantes, d'autant plus que les éléments du boîtier de lancement ne risquent pas de buter contre les dispositifs de mesure en provoquant des dégâts. L'installation d'accélération conforme à la présente invention peut être utilisée comme une soufflerie pour l'accomplissement de certaines mesures, un écoulement contre la maquette à une vitesse dépassant de loin la célérité du son pouvant être engendré en mettant en oeuvre des moyens techniques relativement modestes. En outre, compte tenu des vitesses très élevées (supérieures à 2000 m/s> et des durées de mesure prolongées (plusieurs dixièmes de seconde), il est plus économique sur le plan énergétique d'accélérer quelques kilogrammes de maquette qu'un nombre élevé de kilogrammes

d'air, comme c'est le cas en soufflerie.

Comme il a déjà été indiqué plus haut, le dispositif de dégagement peut comporter des sorties destinées à éjecter en une direction prédéterminée les éléments du bottier de lancement qui se sont séparés de l'engin. Pour empêcher plus efficacement tout dommage au personnel et au matériel se trouvant dans la zone du dispositif de dégagement, et pour permettre sans risque la poursuite des activités à proximité immédiate de l'installation d'accélération, une autre configuration conforme à la présente invention comporte un dispositif d'interception permettant de récupérer les éléments qui se sont séparés de l'engin L'installation d'accélération ainsi conçue se prête également à un usage en laboratoire. Un agencement approprié du dispositif d'interception permet également la réutilisation des éléments du boîtier de lancement de sorte que les dépenses affectées à des séries d'expériences répétitives

se trouvent considérablement réduites.

Le dispositif de réception comprend de préférence une fosse relativement courte qui est fermée à son extrémité, s'étend à partir de chaque point d'éjection du dispositif de dégagement, dans le sens du mouvement des éléments éjectés du boîtier de lancement, et qui permet de récupérer ces éléments après un nombre limité voire après chaque processus de lancement; le dispositif d'interception peut cependant comporter une fosse d'éjection à la place de chaque fosse d'interception, qui fait dévier les éléments du bottier de lancement dans une direction exempte de danger, et qui éjecte ces éléments, par exemple, à partir du dessous

d'un aéronef vers le bas.

Le dispositif de dégagement peut être formé par un élargissement de l'accélérateur pratiqué du côté de la bouche La paroi de cet élargissement comprend des canaux destinés à la déviation du gaz propulseur assurant l'accélération, et conçus de manière telle que ce gaz propulseur provoque et favorise le détachement des

éléments du boîtier de lancement.

Suivant une autre version privilégiée de la présente invention, le dispositif de dégagement est formé par une partie terminale des rainures de guidage ou des rails de guidage, dans laquelle la distance qui sépare les éléments de guidage de l'âme de l'accélérateur, se trouve agrandie de façon continue Dans ce cas, les patins de guidage qui sont en contact avec les rails de guidage ou avec les rainures de guidage, sont de préférence conçus de sorte à pouvoir être écartés de force, au moins dans la zone du dispositif de dégagement, de l'âme de l'accélérateur vers l'extérieur lorsque le corps d'accélération est en mouvement Les patins de guidage résistants à la traction sont fixés, de manière à résister à la traction, sur les éléments à dégager du boîtier de lancement de telle sorte que ces derniers soient tirés vers l'extérieur lors du mouvement vers

l'extérieur des patins de guidage.

Il serait possible et avantageux, le cas échéant, d'utiliser les gaz qui propulsent le corps d'accélération et agissent sur le culot de celui-ci, pour pousser les éléments du corps de lancement vers l'extérieur; dans un tel cas, on pourrait renoncer au système de guidage et aux pantins de guidage nécessaires à la transmission de la force de traction vers

l' extérieur.

Pour éviter toute influence irrégulière sur l'engin, le dispositif de dégagement et les patins de guidage sont en principe conçus et disposés de manière à aboutir à une poussée simultanée vers l'extérieur des éléments de l'enveloppe de lancement qui présentent, dans

la mesure du possible, tous la même forme.

Or, dans certains cas, essentiellement dans le cas o l'enveloppe de lancement entoure une maquette de forme compliquée dont la section n'est pas de forme polysymétrique, il est avantageux suivant une autre version préférentielle de la présente invention, de former le dispositif de dégagement de telle sorte que la séparation des éléments du boîtier de lancement se fasse dans un ordre fixé d'avance Dans ce cas, un dispositif de dégagement présentant des guidages dont la distance à l'axe s'agrandit, pourra être conçu de façon telle que les guidages soient disposés de manière asymétrique l'un par rapport à l'autre, la distance de l'un de ces guidages à l'âme de l'accélérateur augmentant avant l'autre; à la place d'un dispositif ou en complément d'un tel dispositif, il est également possible et avantageux, le cas échéant, d'agir en sorte que les patins de guidage d'éléments différents de l'enveloppe de lancement soient décalés les uns par rapport aux autres dans le sens de l'accélération Avec le même dispositif de dégagement de structure symétrique, il serait ainsi possible d'obtenir au choix le mouvement simultané vers l'extérieur ou le mouvement vers l'extérieur décalé dans le temps des éléments de l'enveloppe de lancement, suivant que les patins de guidage sont décalés les uns par rapport aux

autres ou non.

En procédant à la séparation des éléments du boîtier de lancement dans un ordre fixé d'avance, dans le cas de maquettes ou de porteurs d'instruments, il est ainsi possible de soutenir de manière appropriée, des éléments qui, non soutenus, ne pourraient résister à l'accélération. En principe, le cas peut cependant se produire que de telles maquettes ou de tels porteurs d'instruments, lorsqu'ils occupent leur position de vol après être sortis de l'installation d'accélération, ne

résistent pas à l'accélération sans subir des dommages.

Le cas peut également se produire que dans leur position de vol demandée, les maquettes ou les porteurs d'instruments ne soient pas adaptés à la section du tube

de l'accélérateur.

Dans le cas présent, une version avantageuse de la présente invention permet de choisir pour la maquette ou le porteur d'instruments une position particulièrement favorable en vue d'une bonne résistance à l'accélération subie durant le processus d'accélération; en outre, avant d'avoir atteint la fin de la piste d'accélération, la maquette ou le porteur d'instruments sont placés en position de vol, soit après avoir quitté le dispositif de dégagement soit, de préférence, à l'intérieur de ce dispositif Il est ainsi également possible d'accélérer des maquettes ou des porteurs d'instruments dont les dimensions perpendiculairement à la direction de vol envisagée sont supérieures au diamètre du tube de

l'accélérateur.

C'est ainsi que suivant une version préférentielle de la présente invention,la mise en place d'un dispositif est prévue devant ou derrière le dispositif de dégagement, qui assure l'orientation de l'engin, ou le dispositif de dégagement lui-même est

conçu de manière à pouvoir assurer cette fonction.

Par exemple, pour l'éjection échelonnée des éléments du boîtier de lancement, le premier élément à éjecter est relié à l'engin de telle sorte que celui-ci est entraîné dans le processus d'éjection et braqué sur la direction de vol; l'engin bute ensuite contre un autre élément du boîtier de lancement o il est arrêté de manière à se trouver dans une position de vol stable lors de l'éjection des autres éléments du boîtier de

lancement.

Il est également possible de placer une came fixe à proximité de la fin de la piste d'accélération; cette came est en contact avec une excroissance aménagée sur le boîtier de lancement, qui, à son tour contribue à mettre l'engin en position de vol. Il a déjà été indiqué plus haut que l'accélérateur peut être conçu comme le tube d'un canon à poudre ou d'un canon à gaz léger; à l'instant du départ

du coup, ce tube est fermé à l'exception de la bouche.

L'accélérateur peut cependant également être conçu comme un tube sans recul dont l'extrémité opposée à la bouche est au moins partiellement ouverte durant le

départ du coup.

Toutefois, il est également possible d'accélérer le corps d'accélération à l'aide d'un propulseur; dans ce cas, on peut obtenir par réglage une accélération particulièrement faible telle qu'elle est indiquée pour des maquettes ou des porteurs d'instruments

particulièrement sensibles.

La piste d'accélération doit dans ce cas être plus longue si l'on veut atteindre une vitesse terminale identique à celle atteinte dans le tube d'un canon à poudre, mais il n'est pas nécessaire de concevoir l'accélérateur comme un tube résistant à la compression; il peut également avoir la forme d'un tube comportant des

parois en grille.

Suivant une autre version avantageuse qui constitue une solution de rechange, l'accélérateur est conçu comme un accélérateur à effet stato Un tel accélérateur à effet stato est décrit en détail dans les documents suivants: A Herzberg, A P Bruckner, D W Bogdanoff, "The Ram Accelerator", 37 th ARA Meeting, Quebec, Canada, 1986, et G Smeets, "Ram-Accelerator und seine MÈglichkeiten zur Erreichung sehr hoher

Geschossgeschwindigkeiten", ISL N 601/88, 1988.

On sait qu'un tel accélérateur à effet stato est conçu comme un tube ouvert des deux côtés, qui est rempli d'un gaz combustible ou d'un mélange de gaz combustibles et qui est fermé des deux côtés par une

membrane solide pour empêcher l'échappement du gaz.

Le gaz peut présenter une surpression pour augmenter le pouvoir d'accélération Dans ce cas, l'accélération augmente proportionnellement à la pression de remplissage, mais la pression de pointe induite lors du processus de combustion augmente également proportionnellement à la pression de remplissage Des surpressions utiles peuvent être comprises entre 10 et 50 bars environ Des surpressions plus faibles ou plus

élevées sont possibles et avantageuses, le cas échéant.

Le tube est équipé des guidages précités.

Le corps d'accélération forme en règle générale une fente périphérique en direction de la paroi du tube, dans laquelle le gaz peut circuler autour du corps; le gaz ne brûle complètement que derrière le corps d'accélération Le corps d'accélération a une pointe généralement conique et un arrière-corps conique, éventuellement tronqué L'amorçage du gaz se fait spontanément mais au plus tôt à l'endroit le plus épais

du corps d'accélération.

Suivant une autre version de la présente invention, il est également avantageux de concevoir le corps d'accélération comme un corps au calibre et d'aménager à l'intérieur du tube un certain nombre de rainures qui, suivant leur nombre et leur section, sont en mesure d'assurer l'écoulement du gaz propulseur en

combustion autour du corps d'accélération.

Avec un tel accélérateur à effet stato, il est possible d'atteindre, au moins théoriquement, une vitesse allant jusqu'à 10 000 m/s, l'accélération maximale restant cependant toujours à un niveau relativement faible En outre, un aspect particulièrement avantageux de l'invention découle du fait que l'accélération susceptible d'être atteinte peut être choisie librement

dans de larges limites.

Un tel accélérateur à effet stato est donc tout particulièrement approprié pour l'accélération d'un objet expérimental comme, par exemple, une maquette ou un

porteur d'instruments.

L'accélération maximale susceptible d'être atteinte et la vitesse à la bouche peuvent être réglées d'avance par l'intermédiaire de la nature et de la pression initiale du gaz ou du mélange gazeux à

l'intérieur du tube.

Compte tenu des vitesses très élevées atteintes dans le cas d'un accélérateur à effet stato, des ondes aériennes et leurs effets, produits par les éléments du boîtier, peuvent se propager latéralement par rapport au sens d'accélération et créer ainsi le risque d'une perturbation aérodynamique de l'engin libéré, perturbation induite par les éléments du boîtier de lancement Pour parer à ce danger, une autre version préférentielle de la présente invention comporte une chambre à vide disposée devant la bouche de l'accélérateur et munie d'un canal qui s'étend dans le sens de l'accélération et qui est fermé à ses deux extrémités par une membrane; le corps à accélérer pénètre

dans ce canal et l'engin quitte celui-ci.

Le dispositif de dégagement et de préférence le dispositif d'interception sont logés dans la chambre à vide Dans la mesure o le dispositif d'interception est équipé de fosses d'éjection, l'ouverture d'éjection respective de ces fosses est fermée par une membrane; toutefois, des fosses déjection fermées sont de préférence prévues dont le volume agrandit celui de la chambre à vide et augmente par conséquent l'efficacité de celle-ci. La chambre à vide empêche également des gaz engendrés lors du départ du coup, de suivre l'engin libéré, d'agir sur la position en vol de l'engin et de

perturber des instruments de mesure.

Suivant une autre version conforme à la présente invention, une sortie pour le gaz propulseur qui peut être formée à peu près par une fente annulaire, est aménagée entre la fin de la piste d'accélération et le

dispositif de dégagement.

Après que l'objet accéléré ait dépassé cette sortie, le gaz propulseur qui le suit peut se détendre à travers elle de sorte qu'il n'arrive qu'en quantité très faible dans le dispositif de dégagement o tout au plus il ne peut plus agir que très faiblement sur le processus

de dégagement et sur la position en vol de l'engin.

Suivant une autre version préférentielle de la présente invention, un accélérateur à effet stato équipé d'une chambre à vide placée de préférence en aval, comprend entre ces éléments une tubulure qui s'étend dans le sens de l'accélération; les deux extrémités de cette tubulure sont en contact avec l'une des membranes de fermeture de l'accélérateur à effet stato et avec l'une

des membranes de fermeture de la chambre à vide.

Par analogie avec l'accélérateur lui-même, cette tubulure comprend des rails de guidage ou des rainures de guidage qui forment une surface plane avec les rails ou rainures de l'accélérateur, d'une part, et avec les rails ou rainures du dispositif de dégagement, d'autre part, pour assurer également dans la tubulure le

guidage sans interruption du corps d'accélération.

La paroi de cette tubulure est trouée ou entaillée, plusieurs trous ou entailles s'étendant de préférence suivant le sens longitudinal d'une manière telle qu'en fonction de la longueur de la tubulure, un échappementsoit aménagé pour le gaz propulseur, d'une section suffisamment importante pour qu'une détente notable du gaz soit produite au culot du corps d'accélération quand celui-ci perfore la membrane à l'entrée de la chambre à vide La pression résiduelle du gaz propulseur au culot du corps d'accélération est complètement compensée par la dépression existant dans la chambre à vide de sorte que dans le dispositif de dégagement, le corps d'accélération se libère du boîtier de lancement sans être gêné par les gaz environnants, que la haute précision de position en vol, requise pour les mesures de précision, soit assurée, ainsi que l'absence de perturbation d'une distance de mesure, dès avant

l'installation d'accélération.

Par "patins de guidage" évoqués plus haut, on entend tous les éléments susceptibles d'être mis en prise avec des guidages longitudinaux dans l'accélérateur et susceptibles de favoriser le détachement du boîtier de

lancement dans le dispositif de dégagement.

Comme indiqué plus haut, le dispositif de dégagement est placé à l'extrémité avant de l'accélérateur, mais il est possible d'obtenir, le cas échéant, une post-accélération de l'engin après sa libération; il peut donc être avantageux, le cas échéant, de placer le dispositif de dégagement à l'intérieur de

l'accélérateur à une certaine distance de son extrémité.

L'invention concerne non seulement explicitement une installation pour l'accélération précise et non perturbée d'un corps d'accélération destiné notamment à des mesures effectuées sur un engin en vol rapide, mais encore explicitement un procédé permettant la réalisation d'une telle accélération et

l'initiation de telles mesures.

Dans ce qui suit, l'objet de l'invention est expliqué plus en détail à l'aide de la représentation schématique ci-jointe On trouvera en figure 1, la coupe longitudinale d'un tronçon d'accélérateur à effet stato et un corps d'accélération placé dans l'accélérateur; figure 2, la coupe transversale de l'accélérateur représenté dans la figure 1 le long de la ligne A-A montrée dans la figure 1; figure 3, la coupe longitudinale de la zone de la bouche de l'accélérateur à effet stato montré dans les figures 1 et 2 et équipé d'une chambre à vide placée en amont dans laquelle est logé un dispositif de dégagement, les longueurs montrées dans la figure n'étant pas à l'échelle; et figure 4, une représentation similaire à celle de la figure 3, la coupe longitudinale étant représentée par une chambre à vide modifiée qui n'est pas

à l'échelle.

Les figures 1 et 2 montrent la coupe longitudinale du tronçon d'une piste d'accélération d'un accélérateur à effet stato; le tronçon est formé par un tube 7 rempli de gaz combustible 8 et muni, dans sa paroi, de deux rainures longitudinales 6 opposées l'une à

l'autre et contre-dépouillées chacune des deux c 8 tés.

Le tube 7 comporte un corps d'accélération 1 formé par deux éléments 3 et 4 du boîtier de lancement

qui renferment et supportent un engin 2.

Les deux éléments 3, 4 du boîtier de lancement sont conçus de manière à former un boîtier de lancement comprenant dans l'ensemble une pointe conique, un secteur central cylindrique et un arrière-corps à rétreint tronconique Le secteur central cylindrique conditionne -le calibre du corps d'accélération 1 et présente une distance à la paroi intérieure du tube 7 qui est

déterminée par les exigences de la compression.

Dans le schéma présenté, la surface de contact des deux éléments 3 et 4 du boîtier de lancement forme un plan situé approximativement dans l'axe de l'âme du tube 7; mais cet axe peut également ne pas se situer dans le

même plan.

Dans le plan de ladite surface de contact, les deux éléments 3 et 4 du bottier de lancement s'élargissent pour former deux lames d'appui étroites contiguës qui sont en contact avec la paroi intérieure du

tube 7 et qui servent de support.

Des lames de tirage sont disposées au centre

entre les lames d'appui et perpendiculairement à celles-

ci; elles servent également à l'appui du corps d'accélération 1, mais elles comportent à leurs extrémités respectives un patin de guidage 5 qui glisse dans le rainurage contre-dépouillé de la rainure

correspondante 6.

La figure 1 montre que la longueur axiale des lames d'appui et des lames de tirage correspond à peu près à la moitié de la longueur totale du corps d'accélération qui, à son tour, présente une longueur de

juste quatre calibres.

La figure 3 montre la zone de la bouche de

l'accélérateur représenté dans les figures 1 et 2.

La bouche du tube 7 est fermée par une membrane solide 9 qui n'oppose pas de résistance notable au mouvement du corps d'accélération, mais qui résiste à la pression intérieure du gaz combustible 8 présent dans le

tube 7.

Le dessin de la figure 3 montre comment la pointe du corps d'accélération 1 est en train de perforer

la membrane 9.

A la bouche du tube 7, est bridée, dans une position coaxiale par rapport au tube, une tubulure 10 dont la paroi contient des trous 13 sur pratiquement

toute son étendue en longueur.

Deux rainures longitudinales, l'une opposée à l'autre, sont aménagées dans la paroi de la tubulure 10, qui sont le prolongement à fleur des rainures longitudinales 6 dans le tube 7 et qui ont la même

section que les rainures 6.

La représentation de la tubulure 10 est fortement raccourcie La tubulure 10 a pour but de diriger vers l'extérieur les gaz de combustion 11 qui suivent le corps d'accélération 1; la déviation de ces gaz 11 vers l'extérieur s'obtient via les trous 13 qui se trouvent derrière le corps d'accélération 1 Les trous 13 se trouvant devant le corps d'accélération 1, constituent la sortie pour l'air déplacé sous l'effet du corps, sauf quand l'air circule autour du corps, de sorte telle que

des pertes d'écoulement soient réduites à un minimum.

La tubulure 10 est bridée à une chambre à vide 12 qui occupe une position coaxiale par rapport à la tubulure; le point de jonction est fermé par une membrane 9, analogue à la membrane 9 placée à la bouche du tube 7, et qui a pour but d'empêcher l'air extérieur de pénétrer dans la chambre à vide via les trous 13 et la tubulure 10. La sortie 14 de la chambre à vide est fermée

par une membrane identique.

A l'intérieur de la chambre à vide 12, les deux rainures longitudinales 6 du tube 7 et de la tubulure 10 se prolongent en ligne droite à l'entrée de cette chambre; elles divergent cependant ensuite de façon continue et prennent fin dans la zone de la bouche de la chambre à vide, chacune à l'entrée d'une fosse d'interception 16, s'écartant de l'âme en formant un

angle aigu avec celle-ci.

La chambre à vide représentée dans la figure 3

a en réalité une longueur nettement plus grande.

La figure 3 montre, à proximité de la chambre à vide 12, des cavités disposées de façon radiale à l'extérieur des rainures longitudinales 6 Ces cavités ont pour but d'agrandir l'intérieur des chambres à vide et d'aspirer le mélange air/gaz en combustion qui suit le corps d'accélération, afin d'empêcher ce mélange d'interférer dans le processus de séparation des éléments 3 et 4 du boîtier de lancement de la maquette 2 De telles cavités ne sont cependant nécessaires que dans le cas o la vitesse du corps d'accélération 1 n'est pas supérieure à la vitesse de l'air lors de la pénétration de celui-ci dans le vide, vitesse qui, elle, est de

l'ordre de 770 m/s.

Compte tenu de la construction relativement simple de cette version d'exécution, il est cependant avantageux, dans le cas d'un corps d'accélération évoluant relativement rapidement, de donner à la chambre

à vide, comme indiqué plus haut, une forme cylindrique.

La figure 3 montre que les patins de guidage 5 d'un corps d'accélération 1 lancé dans l'intérieur de la chambre à vide, se déplacent progressivement le long des rainures 6 vers l'extérieur en entraînant vers l'extérieur, par l'intermédiaire des lames de tirage, les éléments respectifs 3 et 4 du boîtier de lancement et en écartant ces éléments de la maquette 2 de sorte que celle-ci, comme on le voit dans la figure 3 à gauche, se détache et se déplace en vol libre vers la sortie 14 Au cours de ce déplacement, l'engin ou la maquette 2 n'est influencé par aucun écoulement affluant, car il se

déplace dans le vide.

Les éléments séparés 3 et 4 du boîtier de lancement, guidés par leurs patins de guidage 5, continuent à se déplacer le long des rainures de guidage 6 qui divergent de plus en plus, jusqu'à ce qu'ils se libèrent aux extrémités des rainures, et avec une direction de mouvement inclinée par rapport à l'âme de l'accélérateur, pénètrent dans la fosse d'interception 16

et butent contre le fond de ces fosses.

Ces fosses sont des caissons inclinés de forme allongée qui forment un angle avec l'âme de l'accélérateur; elles comportent des parois résistantes aux éclats, sont le prolongement des extrémités des rainures longitudinales 6 et leur intérieur communique

avec la chambre à vide 12.

Le fond respectif des fosses d'interception 16 présente une solidité telle qu'il résiste à l'impact direct des éléments 3 et 4 du boîtier de lancement tout en étant situé en amont de la membrane qui ferme la sortie 14 On évite ainsi que des éclats éventuellement en rebond des éléments 3 et/ou 4 du boîtier de lancement viennent agir sur le vol de la maquette 2 ou perturber des mesures effectuées sur cette maquette; en effet, ces éléments ne peuvent suivre la maquette 2 qu'à une distance relativement grande, si jamais ils arrivent à

suivre la maquette.

La sortie 14 elle-même est un tronçon de tube présentant la forme d'une tuyère, qui traverse la paroi frontale de la chambre à vide 12; ce système de montage rend plus difficile la dispersion d'éclats en dehors de

la chambre à vide 12.

Avant chaque tir, les membranes 9 disposées à l'entrée et à la sortie de la chambre à vide 12 et du tube 7 doivent être renouvelées, le vide doit être fait dans la chambre à vide 12 et dans le tube 7, et le tube 7 doit être rempli du gaz combustible choisi jusqu'à ce

qu'une pression fixée d'avance soit atteinte.

A l'aide d'un pré-accélérateur électromagnétique ou d'un canon à gaz comprimé, le corps d'accélération 1 est ensuite tiré le long de l'âme de l'accélérateur à travers la membrane du tube 7 opposée au sens du mouvement, dans le tube 7; le corps 1 comprime avec sa pointe conique le gaz combustible 8 qui circule autour du corps d'accélération 1 guidé par les lames de guidage et les lames de tirage, et qui brûle à la face latérale et au culot du corps d'accélération; c'est ainsi qu'un coussin de pression composé de gaz de combustion 11 est engendré et accéléré en même temps que le corps d'accélération 1 en communiquant à celui-ci une poussée

en douceur.

Devant la sortie 14 de la chambre à vide, une base de mesure est installée à l'air libre ou à l'intérieur d'un tunnel de mesure. La figure 4 montre une chambre à vide correspondant dans une large mesure à celle représentée

dans la figure 3 La description de la figure 3 est donc

aussi valable pour la figure 4; c'est pourquoi les caractéristiques de la chambre à vide décrites en

référence à la figure 3 ne sont plus exposées en détail.

A l'inverse de la chambre à vide 12 représentée dans la figure 3, la chambre à vide 12 de la figure 4 est munie d'un dispositif de dégagement qui a pour but de placer l'engin 2, lors du détachement des éléments 3 et 4

du boîtier de lancement, en une position de vol demandée.

Juste devant le point qui marque le début de la divergence des deux rainures 6, la rainure représentée dans la partie supérieure du dessin commence à s'éloigner de l'âme de l'accélérateur à l'endroit 18; la rainure représentée dans la partie inférieure du dessin se rapproche, par contre, de l'âme de sorte que la distance réciproque des rainures 6 reste la même La rainure 18 continue à s'éloigner de l'âme de l'accélérateur en décrivant une courbe continue, plate La rainure 17, par contre, décrit une courbe qui à partir d'un certain

point, s'inverse et diverge ensuite de l'autre rainure.

Pendant une courte durée, le corps d'accélération s'écarte donc latéralement de sa trajectoire, les éléments 3 et 4 du boîtier de lancement se séparant ensuite de l'engin Par l'intermédiaire de la déviation latérale de courte durée, l'engin est mis dans sa position en vol dans laquelle il est maintenu de façon stable par les forces aérodynamiques après sa sortie de

la chambre à vide 12.

Caractéristiques préférentielles: Longueur du tube 7: Calibre du tube 7: Composition du gaz servant au remplissage du tube 7 Longueur du corps d'accélération 1: Calibre du corps d'accélération 1: Dimensions de l'engin 2: Poids de l'engin 2: Longueur de la tubulure 10: Longueur de la chambre à vide 12: Volume de la chambre à vide 12: Longueur du trajet de divergence des rainures 6: Angle formé entre les extrémités du trajet de divergence des rainures 6 et l'âme de l'accélérateur: Ecart entre les extrémités du trajet de divergence des rainures 6 et l'âme de l'accélérateur: Longueur des fosses d'interception 16: à 200 m à 500 mm = D H 2, N 2, 02, He, CH 4

3 D à 6 D

0,7 D à 0,85 D

l'envergure est inférieure à D (lors du passage dans le tube); la longueur est inférieure à 3 D 0,5 à 5 kg 3 à 20 m à 50 m compris entre moins de 0,2 m 3 et 50 m 3 à 50 m

1 à 50

supérieur à D 2 à 20 m

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Installation d'accélération comprenant: un accélérateur renfermant sur toute sa longueur, sauf au moins du côté de la bouche, une piste d'accélération: un corps subissant le mouvement d'accélération et de guidage le long de la piste d'accélération et constitué par un engin volant, ainsi que, de préférence, un bottier de lancement renfermant au moins partiellement ce dernier et en prise avec lui, caractérisée en ce que dans l'accélérateur ( 7), au moins deux rails de guidage rectilignes ( 6) ou deux rainures de guidage rectilignes ( 6) sont disposés qui présentent de préférence une même distance angulaire réciproque par rapport à l'âme de l'installation d'accélération, et dans lesquels est enclenché le corps d'accélération ( 1), soit directement soit indirectement par l'intermédiaire de patins de guidage ( 5), et en ce qu'un dispositif de dégagement est placé dans la zone de la bouche, permettant d'assurer la séparation de tous les éléments ( 3, 4) du corps d'accélération, et de les écarter de l'engin volant ( 2) par l'effet de la composante de leur

mouvement perpendiculaire au sens d'accélération.

2 Installation d'accélération conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que l'engin est conçu comme une maquette ( 2) destinée à des mesures effectuées

à l'extérieur de l'accélérateur ( 7).

3 Installation d'accélération conforme à l'une

des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'engin

( 2) peut servir de porteur d'instruments.

4 Installation d'accélération conforme à l'une

des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que du côté

de la bouche, un dispositif d'interception ( 16) est placé latéralement et devant le dispositif de dégagement afin de récupérer les éléments ( 3, 4) du corps d'accélération

( 1) qui se sont séparés de l'engin ( 2).

Installation d'accélération conforme à l'une

des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le

dispositif de dégagement est formé par une partie terminale des rails de guidage ou des rainures de guidage ( 6), dans laquelle la distance qui sépare les éléments de

guidage de l'âme de l'accélérateur se trouve agrandie.

6 Installation d'accélération conforme à l'une

des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le

dispositif de dégagement est conçu pour assurer que les éléments ( 3, 4) du bottier de lancement se séparent de

l'engin ( 2 > dans un ordre fixé d'avance.

7 Installation d'accélération conforme à l'une

des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le

dispositif de dégagement ( 17, 18) est conçu pour assurer la mise de l'engin ( 2) en une position de vol fixée d'avance. 8 Installation d'accélération conforme à l'une

des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que devant

ou derrière le dispositif de dégagement, un dispositif supplémentaire est prévu pour la mise de l'engin ( 2) en

une position de vol fixée d'avance.

9 Installation d'accélération conforme à l'une

des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que

l'accélérateur se présente sous la forme du tube ( 7) d'un canon à poudre, de préférence sans recul, ou d'un canon à

gaz léger.

Installation d'accélération conforme à

l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un

propulseur assure l'accélération du corps d'accélération

( 1).

11 Installation d'accélération conforme à

l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que

l'accélérateur se présente sous la forme du tube ( 7) rempli de gaz combustible d'un accélérateur à effet

stato.

12 Installation d'accélération conforme à

l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que

le corps d'accélération ( 1), de préférence l'engin ( 2) lui-même, est au calibre dans le cas d'un tube d'accélération ( 7) équipé de rainures de guidage. 13 Installation d'accélération conforme à

l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que

le dispositif de dégagement est placé dans une chambre à

vide ( 12).

14 Installation d'accélération conforme à la revendication 13, caractérisée en ce que le dispositif d'interception comporte des fosses de réception ( 16) qui assurent la récupération des éléments ( 3, 4) du boîtier de lancement et qui sont en liaison avec la chambre à

vide ( 12).

Installation d'accélération conforme à

l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce

qu'une sortie latérale ( 13) pour le gaz propulseur est aménagée entre la piste d'accélération et le dispositif

de dégagement.

16 Installation d'accélération conforme à la revendication 15, caractérisée en ce qu'une tubulure ( 10) est disposée entre la bouche de l'accélérateur à effet stato ( 7) et la chambre à vide ( 12), la paroi de cette tubulure ( 10) comportant des ouvertures ( 13) qui

constituent la sortie pour le gaz propulseur.