FR2749272A1 - Dispositif d'actionnement perfectionne, destine plus particulierement a des unites de declenchement d'ejecteurs - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'actionnement mécanique actionné par pression de fluide, du type à piston et cylindre. Il est actionné par du gaz sous pression dégagé par combustion d'une charge de propulsif liquide dans une chambre de combustion (18). Pendant la course de travail du dispositif d'actionnement, le propulsif liquide contenu dans la chambre de combustion est continuellement remplacé par le jeu d'un petit piston (11) accouplé au piston principal (9) qui envoie le reste de la charge de propulsif liquide vers la chambre de combustion. Après une course de travail, une soupape (45) à solénoïde (6) peut être manoeuvrée pour mettre le dispositif d'actionnement en communication avec une source de propulsif liquide pour introduire une charge fraîche de propulsif liquide.

Description

Dispositif dactiornement perfectionne. destine plus partlcullerement 9 des unités de déclenchement à' e necteurs
La presente invention se rapporte à des dispositifs d'actionnement pour des unites de déclenchement d'ejecteurs (UDE) que l'on utilise pour éJecter du matériel d'un avion. Le matériel que l'on doit lancer en vol d'un avion est, en général, transporté tout prés de la cellule de l'avion & son contact, à demi rentre dans celle-ci et, pour ces raisons, ainsi que pour d'autres raisons, il doit être éjecté dans une position extérieure dégagée de la structure de l'avion, avant de pouvoir etre lancé.

Dans la plupart des UDE courantes, le matériel est éjecté par la sortie simultanée de deux pistons actionnés par gaz, séparés par un intervalle dans le sens longitudinal, le gaz d'activation étant fourni par une ou plusieurs cartouches pyrotechniques dans lesquelles une matière propulsive solide est brûlée en engendrant un gaz sous haute pression. Malgré cet usage répandu, l'utilisation de telles cartouches présente un certain nombre d'inconvénients. Du fait que la source du gaz devant actionner les pistons contient une quantité limitée de matière propulsive, la pression gazeuse est initialement très elevée, mais elle diminue pendant la course du piston d'actionnement. La variation de pression gazeuse a pour conséquence que la charge du dispositif d'actionnemenht subit une accélération variable, et en outre, le dispositif d'actionnement doit etre conçu pour supporter la pression de culasse maximale engendrée par les cartouches.

Un autre inconvénient des cartouches génératrices de gaz consiste en ce que leur utilisation necessite un travail considérable d'entretien au sol, du fait que, non seulement il faut remplacer les cartouches elles-memes apres chaque sortie au cours de laquelle 1'UDE a été manoeuvrée, mais il faut également un travail 'entretien pour remedier à l'encrassement éventuel de pièces actives et de passage de gaz, en raison des residus de combustion. La condition de raccourcir de plus en plus le temps de maintenance entre les sorties de l'avion amène les opérateurs au point où le temps d'entretien provenant de i'utilisation de cartouches de gaz devient inacceptable.

Une autre raison pour laquelle il faut trouver une solution de remplacement des cartouches å gaz est que, tandis qu'avec des UDE actionnées par cartouches, il faut prévoir un volume d'accès pour leur remplacement, ce qui est le cas actuellement, la demande actuelle est d'avions plus petits difficiles å détecter au moyen d'un radar Cet, dans un petit avion, l'accès nécessaire pour remplacer les cartouches peut entrainer une perte de place inacceptable).

Pour remplacer les cartouches å gaz, on a envisagé un actionnement hydraulique. cependant, une installation hydraulique pouvant fournir l'ordre de grandeur d'effort nécessaire pour actionner une UDE, typiquement de 22 Kw (3 CV) en un dixième de seconde, est beaucoup trop important pour etre mis en oeuvre sur un petit avion, et les problèmes de viscosité avec le fluide hydraulique se posent, en raison de la gamme des températures subies en cours de fonctionnement.

On a également propose d'utiliser du gaz froid sous pression, par exemple de l'azote, du fait que les avions comportent dèj & de tels systemes extincteurs d'incendie à une pression adéquate de, par exemple, 27
KPa. Cependant, une installation à gaz froid n'est pas viable dans le cas où l'installation doit servir une pluralité d'UDE sur un avion et où il faut la possibilité d'une série de déclenchements, c'est- & -dire le lanc.ement de tous les matériels immédiatement les uns après les autres, du fait que la quantité de gaz devant hêtre transporté sur l'avion est trop importante.

La presente invention vise une nouvelle approche de l'actionnement d'UDE, qui ne présente pas les problemes ci-dessus.

Selon la présente invention, on propose un dispositif d'actionnement dans lequel l'énergie nécessaire pour l'actionnement est obtenue par combustion d'une charge de propulsif liquide introduite dans le dispositif d'actionnement à partir d'une source de ce propulsif liquide qui lui est reliée, le dispositif d'actionnement pouvant etre rechargé apres avoir fonctionné d'une nouvelle charge de propulsif liquide à partir de la source, ce qui permet des actionnements répétés.

Dans l'agencement préféré, le dispositif d'actionnement comprend une chambre de combustion devant contenir seulement une proportion de la charge de propulsif liquide et dans laquelle le propulsif est enflammé et, pendant la course du dispositif d'actionnement, le propulsif qui brule dans la chambre de combustion est remplacé par du propulsif frais provenant du reste de la charge qui est injecté dans la chambre de combustion par l'effort du dispositif d'actionnement.

Cela permet la combustion de la quantité correcte de propulsif liquide dans le dispositif d'actionnement, proportionnellement au déplacement du dispositif d'actionnement. Le résultat de la combustion progressive du propulsif est une pression uniforme pendant toute la course du dispositif d'actionnement et, par conséquent, une accélération constante de la charge du dispositif d'actionnement.

Un tel type de dispositif d'actionnement convient de façon idéale comme source d'énergie pour alimenter un système d'éjection mécanique de matériel pour avions. Cependant, le dispositif d'actionnement selon l'invention peut également etre utilisé pour satisfaire n'importe quelle exigence d'actionnement rapide a fort débit.

Un agencement de dispositif d'actionnement à propulsif liquide selon l'invention, va être maintenant décrit en détail au moyen d'un exemple, en se référant au dessin annexé.

Le dispositif d'actionnement comprend des pistons 9, 11, respectivement de grand et de petit diamètre, coulissant dans deux alesages coaxiaux, bout à bout, constituant des chambres cylindriques de grand et de petit diamètre 22, 13 qui sont contenues dans un collecteur 1. Une soupape å tiroir 4, 5, un clapet de non retour 17 et un allumeur 8 sont également contenus dans le collecteur et reliés entre eux et aux chambres cylindriques par l'intermédiaire de conduits d'interconnexion 12, 14, 15, 16, 19. La soupape å tiroir est manoeuvrée par des signaux électriques fournis & un solénoïde 6, le tiroir étant maintenu dans une position contrainte par un ressort de compression 21.

Du propulsif liquide est envoyé sous pression au collecteur par l'intermédiaire d'un tuyau 3. Un signal électrique parvenant au solenoïde 6 actionne le tiroir 4 dans la soupape, ce qui permet au propulsif de rejoindre, en s'écoulant par le conduit 14, la chambre cylindrique 13 de plus petit diamètre. Le pistons en tandem sont, å ce moment, dans la position entierement rétractée et la pression d'alimentation en propulsif exerce une force axiale sur le piston 11 de plus petit diametre, ce qui déplace les pistons vers la gauche sur la figure en les amenant dans la position sortie représentée.

Le mouvement de sortie final du piston 11 découvre le conduit 12, ce qui permet au propulsif de pénétrer dans le conduit 16 en passant par le conduit 12. Le propulsif parvient alors, par le clapet 17 et un étranglement 7, dans une chambre de combustion 18. De la chambre de combustion, le propulsif rejoint, en passant par le conduit 19, la soupape a tiroir qui le dirige vers un tuyau de retour 2.

L'écoulement de propulsif liquide par ce circuit purge le système d'air et de produits de combustion résiduels. Apres une courte période de "rinçage", le solénoïde 6 de la soupape à tiroir cesse d'être alimenté, ce qui coupe l'alimentation en propulsif du collecteur et enferme une charge de propulsif liquide dans les conduits et les chambres du collecteur. Le dispositif d'actionnement est alors pret & l'allumage.

L'allumage est provoqué dans la chambre de combustion par un arc électrique entre deux electrodes de l'allumeur 8. Cela provoque un chauffage local du propulsif jusqu' & un degré où une combustion entretenue a lieu. La chambre de combustion 18 communique avec la chambre cylindrique 22 de plus grand diamètre & gauche du piston 9 de plus grand diamètre et l'augmentation de pression gazeuse dans la chambre 18 réagit derrière le piston 9 ; provoquant la retraction du piston 9 en méme temps que celle du piston 11. La différence des aires des pistons provoque une intensification de pression dans la chambre 13, qui aboutit au refoulement de propulsif liquide de la chambre 13 vers la soupape å tiroir, par l'intermédiaire du conduit 15, d'où il est envoyé, par l'intermédiaire du conduit 16, au clapet de non retour et å l'étranglement, et dans la chambre de combustion 18. Le propulsif nouvellement injecté remplace le propulsif initial dans la chambre 18, ce qui maintient le processus de combustion. Ce processus d'injection de propulsif liquide régénérateur se poursuit Jusqu'a ce que les pistons en tandem aient atteint la fin de leur course < soient entierement retractés), l'injection de propulsif s'arretant alors et la flamme de combustion s'éteignant sous l'effet de l'arrivée brusque de gaz sous pression de la chambre cylindrique 22, par un ou plusieurs évents 2.

On peut recharger le dispositif d'actionnement pour un nouvel allumage en alimentant le solénoïde de la soupape à tiroir. Cela permet a la pression gazeuse résiduelle contenue derriere le piston 9 de se décharger vers le tuyau de retour 2, par l'intermédiaire du conduit 19. Comme on l'a décrit précédemment, du propulsif liquide remplira la chambre 13, en faisant ainsi passer les pistons en tandem dans la position entièrement sortie. Enfin, le remplissage et le rinçage du collecteur expulsera les produits de combustion résiduels, en le préparant au nouvel allumage.

Le dispositif d'actionnement décrit péut constituer la source d'énergie pour un éjecteur mécanique de matériel, tel que celui décrit dans le brevet britannique n' 2155597, où la tige de piston serait reliée à la tringlerie d'éjection, au lieu d'un système alimenté par cartouche de propulsif solide. Le propulsif liquide peut être l'un de ceux mis au point pour les systèmes d'armement. Ces propulsifs sont extrêmement sûrs jusqu'a ce qu'ils soient enflammés à haute pression et produisent des résidus de combustion relativement bénins, ce qui permet au dispositif d'actionnement de fonctionner un grand nombre de fois sans avoir å etre nettoyé.

Comme exemples de propulsifs liquides appropries, il y a lieu de citer le nitrate d'ammonium hydroxyle < H.A.N.), le nitrate d'isopropyle (I.P.J.), le combustible de torpille OTTO et le nitrométhane. Ce sont des monergols qui ne nécessitent pas de mélange et peuvent être enflammés par un arc électrique à la tension normale d'un réseau électrique d'avion. Le propulsif peut être stocke dans un réservoir sous pression situé dans n'importe quelle position appropriée sur l'avion. Un réservoir de dix litres, par exemple, pourrait contenir suffisamment de propulsif liquide pour alimenter plusieurs dispositifs d'actionnement pour des allumages répétés.

Bien que, dans l'exemple décrit, le dispositif d'actionnement soit une unité pratiquement autonome comportant une tige de piston qui sort pour appliquer un effort rectiligne à un mécanisme externe, il est clair qu'il entre dans le cadre de l'invention d'intégrer le dispositif d'actionnement avec une UDE en injectant d rectement le propulsif liquide dans des chambres de combustion associées aux pistons ou situées au niveau de la culasse.

Tout à fait indépendamment de la suppression des inconvénients des UDE actionnées par cartouche déjà examinés, le dispositif d'actionnement à propulsif liquide selon l'invention est également beaucoup moins couteux. Il y a également, comme possibilité interessante, celle de pouvoir commander l'injection du propulsif liquide par le calculateur de bord de l'avion ou par un microprocesseur affecté å cet effet.

Claims (9)

Revendications

1. Dispositif d'actionnement mecanique actionne par pression de fluide, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (6) pour introduire une charge de propulsif liquide a partir d'une source de celui-ci, des moyens (8) pour bruler ladite charge pour fournir du fluide sous pression pour actionner le dispositif d'actionnement, et des moyens de recharge, après fonctionnement, par une charge fraiche de propulsif liquide à partir de la source, ce qui permet d'effectuer des opérations répétées.

2. Dispositif d'actionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour brûler la charge de propulsif liquide comprennent une chambre de combustion (18) ne devant contenir qu'une proportion de la charge et dans laquelle le propulsif est enflammé, le propulsif brûlant dans la chambre de combustion étant remplacé, pendant la course du dispositif d'actionnement, par du propulsif frais provenant du reste de la charge, qui est injecté dans la chambre de combustion (18) par l'effort du dispositif d'actionnement.

3. Dispositif d'actionnement selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un grand piston (9) et un piston plus petit (ll) accouplés entre eux et fonctionnant respectivement dans un cylindre de plus grand diamètre (22) et un cylindre de plus petit diamètre < 13), le cylindre le plus grand recevant le fluide sous pression provenant de la chambre de combustion (18) alors que la charge de propulsif liquide brûle, ce qui fait effectuer au plus grand piston (9) la course de travail pendant laquelle le plus petit piston < 11) expulse du propulsif liquide du cylindre le plus petit, en le faisant s'écouler à destination de la chambre de combustion.

4. Dispositif d'actionnement selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à la fin de la course de travail, la flamme de combustion est eteinte par l'arrivee soudaine de gaz du plus grand cylindre (22) par un ou plusieurs évents (2) decouverts par le plus grand piston (9).

5. Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble de soupape (4, 5) présentant un premier état dans lequel il ouvre la communication avec la source de propulsif liquide et des conduites de retour pour charger le dispositif d'action de propulsif liquide et un second état dans lequel il coupe la communication avec lesdites conduites pour enfermer une charge de propulsif liquide dans le dispositif d'actionnement.

6. Dispositif d'actionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble de soupape (4, 5) est une soupape & tiroir actionnee par un solénoïde (6).

7. Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'ensemble de soupape (4, 5) est agencé, lorsqu'il est actionné, pour laisser passer du propulsif liquide sous pression dans le plus petit cylindre < 13), en faisant rejoindre à la fois au plus grand piston (9) et au plus petit piston (11) les positions qu'ils occupent au début de la course de travail du dispositif d'actionnement et en remplissant le plus petit cylindre (13) de propulsif liquide, le plus petit piston (11) découvrant un orifice å la fin de cette course, de sorte que du propulsif liquide peut ensuite circuler a travers la chambre de combustion (18) et revenir dans la conduite de retour de propulsif liquide, Jusqu'à ce que l'ensemble de soupape ne soit plus actionné.

8. Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 2 & 7, caractérisé en ce que le propulsif liquide est admis dans la chambre de combustion (18) par l'intermédiaire d'un clapet de non retour (17) et d'un étranglement (7?.

9. Dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, constituant un cylindre d'éjection d'une unite de déclenchement d'éjecteur.