FR2945580A1 - Chambre de combustion de moteur pour un vehicule capable de se deplacer dans l'air ou dans l'espace et son procede de fabrication. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une chambre de combustion (20) de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace. De façon caractéristique, elle comporte une paroi externe (28) formée d'une tôle externe (28a) et une paroi interne (26) formée de deux tôles ondulées comportant une tôle interne (26a) et une tôle intermédiaire (26b), les ondulations étant parallèles aux méridiens (25) de la chambre de combustion (20) et en opposition de phase entre les deux tôles ondulées, les deux tôles ondulées étant reliées l'une à l'autre par les sommets des ondulations qui se trouvent en contact, ce par quoi des canaux (27) parallèles aux méridiens (25) du divergent (20) sont délimités entre les deux tôles ondulées de la paroi interne (26) pour la circulation d'un fluide de refroidissement. La paroi externe (28) et la paroi interne (26) sont reliées l'une à l'autre. Application à un moteur-fusée.

Description

L'invention concerne une chambre de combustion de moteur et son procédé de fabrication. Notamment, l'invention concerne une chambre de combustion de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace (ou vide).

En particulier, l'invention porte sur une chambre de combustion pour un moteur d'aéronef, d'astronef ou de fusée, et notamment sur une chambre de combustion pour un moteur-fusée. Dans le cas d'un moteur-fusée, ces chambres de combustion présentent globalement sensiblement une forme extérieure de diabolo avec deux quasi-cônes opposés par les sommets (ces quasi-cônes possèdent une ligne génératrice, qui est par exemple courbe en tout ou partie, notamment avec une partie courbe dont la courbure est dirigée en direction de l'intérieur). Plus précisément, ces chambres de combustion présentent une symétrie de révolution autour d'un axe de révolution, avec une ligne génératrice définissant les méridiens et dont la distance par rapport à l'axe de révolution est plus grande pour l'entrée que pour le col et pour la sortie que pour le col de la chambre. Ainsi, globalement cette distance diminue entre l'entrée et le col de la chambre puis augmente entre le col et la sortie de la chambre. Une telle diminution (augmentation) de la distance par rapport à l'axe de révolution concernant la ligne génératrice peut être monotone ou non et répondre à une multitude de profils. Une telle chambre de combustion forme une enceinte dans laquelle se produit une combustion entre ergols.

Plus précisément, la chambre de combustion, qui est placée dans la partie supérieure de la tuyère, est l'emplacement où les propergols, le comburant et le combustible, provenant des réservoirs, sont mélangés et brûlés pour libérer l'énergie qui sert à propulser l'engin. Ces gaz brûlés sont ensuite accélérés dans la chambre de combustion, formant la partie inférieure de la tuyère, ce qui crée la poussée du moteur. L'échauffement extrêmement important induit par la combustion des ergols nécessite un refroidissement des parois de la chambre de combustion, qui sinon seraient détruites. Actuellement, en particulier dans les moteurs cryotechniques, on rencontre des chambres de combustion réalisées par des techniques d'électrodéposition. Ces chambres sont généralement réalisées en un matériau à base cuivre et revêtues d'une épaisse couche de nickel pur. On utilise notamment des procédés d'électrodéposition in situ qui mettent en oeuvre un bain électrolytique dans lequel la pièce entière est immergée. Afin d'obtenir une couche homogène, présentant l'épaisseur désirée dans toutes les portions de la pièce, on doit réaliser plusieurs dépôts successifs interrompus par des phases d'usinage qui gomment les irrégularités engendrées par les effets de coin liés au champ électrique.

La mise en oeuvre de ces étapes successives est longue et coûteuse. En outre, ces techniques d'électrodéposition entraînent des problèmes liés à la géométrie et au maintien constant de la chimie du bain électrolytique.

La présente invention a pour objectif de fournir une chambre de combustion de moteur, notamment une chambre de combustion de moteur-fusée, pouvant être réalisée selon un cycle de fabrication plus court et pour des coûts moindres que dans l'art antérieur A cet effet, selon la présente invention, la chambre de combustion de moteur est caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi externe formée d'une tôle externe et une paroi interne formée de deux tôles ondulées comportant une tôle interne et une tôle intermédiaire, les ondulations étant parallèles aux méridiens de la chambre de combustion et en opposition de phase entre les deux tôles ondulées, les deux tôles ondulées étant reliées l'une à l'autre par les sommets des ondulations qui se trouvent en contact, ce par quoi des canaux parallèles aux méridiens de la chambre de combustion sont délimités entre les deux tôles ondulées de la paroi interne pour la circulation d'un fluide de refroidissement et en ce que la paroi externe et la paroi interne sont reliées l'une à l'autre.

Ainsi, on comprend que la chambre de combustion est délimitée par cette paroi externe simple et par cette paroi interne double ondulée. Une telle structure est à la fois légère et suffisamment rigide pour résister aux sollicitations thermomécaniques auxquelles la chambre de combustion est soumise pendant le fonctionnement du moteur.

Cette structure permet en outre de faire circuler un fluide de refroidissement entre les deux tôles ondulées de la paroi interne, et éventuellement entre la paroi interne et la paroi externe. En outre, le procédé de fabrication d'une telle chambre de 5 combustion est simple à mettre en oeuvre. A cet effet, la présente invention porte sur un procédé de fabrication d'un élément destiné à former un secteur angulaire de chambre de combustion de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace, caractérisé en ce que l'on met en 10 oeuvre les étapes suivantes : - on fournit trois portions de tôle plate comprenant une portion de tôle externe, une portion de tôle interne et une portion de tôle intermédiaire, chaque portion de tôle présentant une forme de double trapèze avec un écart identique et constant entre les côtés parallèles du double trapèze, 15 lesdits côtés parallèles étant orthogonaux à une direction longitudinale dudit élément ; - on emboutit chaque portion de tôle plate selon un profil tridimensionnel correspondant au profil tridimensionnel du secteur angulaire de la chambre de combustion et présentant un bord supérieur et un bord 20 inférieur parallèles entre eux et auxdits côtés parallèles du double trapèze, le profil tridimensionnel utilisé pour emboutir la portion de tôle interne et le profil tridimensionnel utilisé pour emboutir la portion de tôle intermédiaire présentant en outre des ondulations parallèles entre elles et s'étendant entre les bords supérieur et inférieur du profil tridimensionnel, 25 de sorte qu'après emboutissage la portion de tôle interne et la portion de tôle intermédiaire forment deux portions de tôles ondulées, - les trois portions de tôles embouties sont superposées selon le profil tridimensionnel, les ondulations des deux portions de tôles ondulées étant disposées en opposition de phase l'une contre l'autre et la portion de tôle 30 externe étant tournée vers la portion de tôle intermédiaire, et - les trois portions de tôles embouties superposées sont assemblées par soudage, d'une part par les sommets des ondulations des deux portions de tôles ondulées qui se trouvent en contact, ce par quoi des canaux sont délimités entre les deux portions de tôles ondulées, et d'autre part entre la portion de tôle externe et la portion de tôle intermédiaire.

Egalement, la présente invention porte sur un procédé de fabrication d'une chambre de combustion de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre les étapes suivantes : - on fournit des éléments fabriqués selon le procédé précédemment décrit, et - on assemble lesdits éléments par soudage le long du bord latéral de chaque portion de tôle emboutie correspondante de deux éléments voisins.

De cette manière, on comprend que par le fait que l'on fabrique des éléments identiques destinés chacun à former un secteur angulaire de chambre de combustion de moteur, du fait de leur taille plus faible que celle de la chambre de combustion complète, il est facile de manipuler ces éléments lors de leur fabrication de sorte que leur fabrication est aisée et plus précise. Cet avantage est d'autant plus marqué pour les chambres de combustion de grande taille, notamment pour les chambres de combustion de moteur-fusée. Ainsi, on obtient des éléments destinés chacun à former un secteur angulaire de chambre de combustion de moteur qui sont tout à fait identiques (les parois sont d'épaisseur constante) et qui résulte d'étapes facilement automatisables par des procédés industriels classiques. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront 25 à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale en perspective d'une chambre de combustion selon l'invention, - la figure 2 est une vue en projection axiale de la chambre 30 de combustion selon la direction II de la figure 1, - la figure 3 est une vue agrandie du détail III de la figure 2, - la figure 4 représente la forme des portions de tôle plate utilisées pour la fabrication d'un élément destiné à former un secteur angulaire de chambre de combustion, - la figure 5 est une vue en perspective illustrant la déformation appliquée à chaque portion de tôle lors de l'opération d'emboutissage du procédé de fabrication d'un élément, - la figure 6 est une vue en perspective représentant la 5 superposition des trois portions de tôles embouties pendant le procédé de fabrication d'un élément, - les figures 7A, 7B et 7C représentent des détails agrandis des zones VIIA, VIIB et VIIC de la figure 6, - la figure 8 est une vue en coupe transversale déployée d'un 10 élément après soudage des trois portions de tôles embouties et superposées, déployée selon une direction rectiligne, - la figure 9 est une vue en coupe depuis la direction IX de la figure 8, - la figure 10 illustre un exemple de position utilisée entre les 15 bords latéraux des portions de tôles correspondantes de deux éléments voisins lors de l'assemblage des éléments constituant la chambre de combustion, - la figure 11 représente une vue en perspective de deux éléments voisins assemblés, 20 - la figure 12 illustre le profil d'un méridien (à gauche) et la variation de l'écart ou longueur d'onde des ondulations des tôles ondulées le long de l'axe de la chambre de combustion (à droite), - la figure 13 représente l'évolution qualitative de la pression et de la température à l'intérieur de la chambre de combustion (à gauche) 25 et entre les deux tôles ondulées de la paroi interne (à droite), ainsi que (au milieu) le profil du méridien de la chambre de combustion, et - la figure 14 illustre un autre exemple de position utilisée entre les bords latéraux des portions de tôles correspondantes de deux éléments voisins lors de l'assemblage des éléments constituant la chambre 30 de combustion. Si l'on se reporte à la figure 1, est représentée une chambre de combustion de moteur fusée 20 selon l'invention qui présente une forme de révolution autour de l'axe X-X' et dont le diamètre diminue entre son entrée 22 et un col 23, puis augmente entre le col 23 et sa sortie 24. Plus 35 précisément, queUe que soit la configuration, le diamètre de l'entrée 22 est plus grand que le diamètre du col 23 et le diamètre de la sortie 24 est plus grand que le diamètre du col 23. L'entrée 22 est, dans le cas d'une chambre de combustion pour moteurs-fusée, fermée par une plaque qui peut constituer également le lieu d'implantation des injecteurs pour le mélange combustible/comburant. La sortie 24 est ouverte pour le passage des gaz brûlés. La chambre de combustion 20 résulte de l'assemblage par soudage de plusieurs éléments 30 identiques délimitant chacun un secteur angulaire de la chambre de combustion s'étendant sur un angle au centre A. A titre d'exemple non limitatif, A est de l'ordre de 60° de sorte que dans ce cas six éléments 30 permettent de constituer la chambre de combustion 20. Les éléments 30 sont assemblés entre eux par soudage le long de leurs bords latéraux qui correspondent à un méridien 25 de la chambre de combustion, ce méridien 25 suivant la ligne génératrice qui définit le profil de la chambre de combustion 20. L'espace intérieur de la chambre de combustion 20 est délimité (voir les figures 2 et 3) par une paroi interne 26 formée de deux tôles ondulées assemblées et comportant une tôle interne 26a et une tôle intermédiaire 26b. Les deux tôles ondulées 26a et 26b sont pratiquement identiques : elles présentent la même longueur d'onde pour les ondulations qui sont parallèles aux méridiens 25 de la chambre de combustion et qui sont placées en opposition de phase entre la tôle interne 26a et la tôle intermédiaire 26b. Les deux tôles ondulées 26a et 26b peuvent présenter ou non la même épaisseur. De préférence, chacune des tôles parmi la tôle externe 28a, la tôle interne 26a et la tôle intermédiaire 26b présente une épaisseur sensiblement constante sur toute sa surface. Dans ce cas, on a, de préférence, une épaisseur de tôle différente entre la tôle externe 28a, la tôle interne 26a et la tôle intermédiaire 26b. De préférence, les deux portions de tôles ondulées 36a et 36b sont reliées l'une à l'autre tout le long des sommets des ondulations qui se trouvent en contact par des zones de soudage 48 (voir la figure 9). Ainsi, la tôle interne 26a et la tôle intermédiaire 26b forment deux tôles ondulées qui sont assemblées entre elles par soudage tout le long des sommets des ondulations qui se trouvent en contact (zones de soudage 48, voir également les figures 8 et 9). A titre d'alternative à des zones de soudage 48 continues (Figure 9), il est possible de réaliser entre les sommets des ondulations en contact de la tôle interne 26a et de la tôle intermédiaire 26b, des zones de soudage 48 ponctuelles ou par tronçons. Une telle alternative peut s'avérer suffisante pour permettre un refroidissement convenable de la paroi interne 26. De cette façon, la paroi interne 26 délimite des canaux 27 s'étendant globalement en direction axiale et qui sont parallèles aux méridiens 25 de la chambre de combustion 20, entre les deux tôles ondulées 26a et 26b, pour la circulation d'un fluide de refroidissement, notamment de l'hydrogène liquide. La paroi interne 26 est recouverte d'une paroi externe 28 15 formée d'une tôle externe 28a dont les faces sont parallèles entre elles et suivent le contour de la chambre de combustion 20. La paroi interne 26 et la paroi externe 28 sont reliées l'une à l'autre par des zones de soudage 46 (ponctuelles, par tronçons -voir les figures 8 et 9- ou continues) dirigées suivant l'axe X-X' de la chambre de 20 combustion 20. Cette liaison est mise en oeuvre par soudage comme il sera exposé ci-après plus en détails. On va maintenant présenter le procédé de fabrication d'un élément 30. On découpe dans une tôle lisse, généralement plane d'une part 25 une portion de tôle interne 36a' et une portion de tôle intermédiaire 36b' présentant une première forme de double trapèze B et d'autre part une portion de tôle externe 38a' présentant une deuxième forme de double trapèze C (voir figure 4). Ces tôles de départ sont avantageusement réalisées dans le même matériau conducteur s'agissant de la découpe de 30 la portion de tôle interne 36a' et de la portion de tôle intermédiaire 36b' (par exemple un alliage à base de cuivre), la portion de tôle externe 38a' étant plutôt réalisée dans un matériau différent sélectionné pour son aptitude à la tenue thermomécanique et à la reprise des efforts (par exemple un alliage à base de nickel).. 35 De préférence, la portion de tôle interne 36a' et la portion de tôle intermédiaire 36b' présentent un contour identique et de même dimension (première forme de double trapèze B). Comme illustré sur la figure 4 représentant la forme préférentielle, ces portions de tôle 36a' 36b' et 38a' présentent un contour en forme de polygone à six côtés. Ce polygone à six côtés correspond à deux trapèzes dont les petits côtés, parmi les deux côtés parallèles, sont confondus (longueur 11 pour la première forme de double trapèze B et longueur 14 pour la deuxième forme de double trapèze C), les grands côtés des trapèzes, parmi les deux côtés parallèles, étant situés aux extrémités du polygone et étant de longueur différente (longueurs 12 et 13 pour la première forme de double trapèze B et longueurs 15 et 16 pour la deuxième forme de double trapèze C). Les dimensions du polygone à six côtés délimitant les portions de tôles 36a', 36b' et 38a' sont les suivantes : - la portion de tôle externe 38a' présente la deuxième forme de 15 double trapèze C qui est inscrite dans la première forme de double trapèze B, - entre les deux côtés parallèles formant les extrémités du polygone (première forme de double trapèze B et deuxième forme de double trapèze C), la longueur L est plus grande que la hauteur H de la 20 chambre de combustion 20 et correspond sensiblement à l'étendue longitudinale des parois de la chambre de combustion 20 suivant un méridien 25. Pour la deuxième forme de double trapèze C : - la longueur 14 du petit côté parmi les deux côtés parallèles de 25 chacun des deux trapèzes constituant le polygone à six côtés, est sensiblement égale à l'étendue circonférentielle de la portion de secteur angulaire correspondant au col 23 de la chambre de combustion 20, - la longueur 16 du plus grand côté parmi les deux côtés parallèles formant les extrémités du polygone à six côtés, est sensiblement 30 égale à l'étendue circonférentielle de la portion de secteur angulaire correspondant à la sortie 24 de la chambre de combustion 20, - la longueur 15 du plus petit côté parmi les deux côtés parallèles formant les extrémités du polygone à six côtés, est sensiblement égale à l'étendue circonférentielle de la portion de secteur angulaire 35 correspondant à l'entrée de la chambre de combustion 20, et - 14<15 et I4< 16 (15<, = ou >16).

Pour la première forme de double trapèze B, la longueur des différents côtés est plus grande que dans le cas de la deuxième forme de double trapèze C car l'étape d'emboutissage va engendrer la création d'ondulations qui vont réduire de façon importante les dimensions initiales de la portion de tôle interne 36a' et de la portion de tôle intermédiaire 36b' : - la longueur 11 du petit côté parmi les deux côtés parallèles de chacun des deux trapèzes constituant le polygone à six côtés, est donc largement plus grande que l'étendue circonférentielle de la portion de 10 secteur angulaire correspondant au col 23 de la chambre de combustion 20, - la longueur 13 du plus grand côté parmi les deux côtés parallèles formant les extrémités du polygone à six côtés, est largement plus grande que l'étendue circonférentielle de la portion de secteur 15 angulaire correspondant à la sortie 24 de la chambre de combustion 20, - la longueur 12 du plus petit côté parmi les deux côtés parallèles formant les extrémités du polygone à six côtés, est largement plus grande que l'étendue circonférentielle de la portion de secteur angulaire correspondant à l'entrée de la chambre de combustion 20, et 20 - I1<12 et Il< 13 (12>,= ou<I3). Ensuite, comme illustré sur la figure 5, les trois portions de tôle plate 36a', 36b' et 38a' sont embouties selon un profil tridimensionnel 40 identique dont le contour s'inscrit dans le secteur angulaire d'angle au centre A. 25 Ce profil tridimensionnel 40 est formé successivement, le long de sa direction longitudinale qui est parallèle à l'axe X-X' après formation de la chambre de combustion, d'une première portion de profil 40a et d'une deuxième portion de profil 40b, de part et d'autre d'une ligne transversale centrale 45 qui correspond au col 23 et qui présente la 30 longueur minimale du profil tridimensionnel 40, dans la direction transversale perpendiculaire à l'axe X-X'. Globalement, ce profil tridimensionnel 40 présente des bords latéraux 41 et 42 s'appuyant sur les deux plans passant par l'axe X-X' et définissant le secteur angulaire d'angle au centre A, un bord supérieur 43 35 (grand côté de l'un des trapèzes) qui va définir une portion de l'entrée 22 et forme un arc de cercle du diamètre de l'entrée 22, et un bord inférieur 44 (grand côté de l'autre trapèze) qui va définir une portion de la sortie 24 et forme un arc de cercle du diamètre de la sortie 24. La première portion de profil 40a, qui correspond à la partie de la chambre de combustion s'étendant entre l'entrée 22 et le col 23, qui forme une portion de coque, est délimitée, en section perpendiculaire à l'axe X-X', par un arc de cercle orienté vers l'axe X-X' dont le diamètre va en diminuant entre le bord supérieur 43 et la ligne transversale centrale 45. La deuxième portion de profil 40b, qui correspond à la partie de 10 la chambre de combustion s'étendant entre le col 23 et la sortie 24, qui forme une portion de coque, est délimitée, en section perpendiculaire à l'axe X-X', par un arc de cercle orienté vers l'axe X-X' dont le diamètre va en augmentant entre la ligne transversale centrale 45 et le bord inférieur 44. 15 Lors de cette étape d'emboutissage, les trois portions de tôle 36a, 36b et 38a sont mises en forme selon le profil tridimensionnel 40 dans lequel l'étendue du bord supérieur 43 est égale à la longueur 16 de départ d'un des côtés d'extrémité de la deuxième forme de double trapèze C et l'étendue du bord inférieur 44 est égale à la longueur 15 de départ 20 de l'autre côté d'extrémité de la deuxième forme de double trapèze C (avec 15≤ 16 ou 15-16). Lors de cette déformation, la portion de tôle externe 38a' ne subit pas d'étirement latéral ou longitudinal significatif, son épaisseur n'étant pas significativement modifiée : c'est l'écart entre la longueur 15 25 (petit côté d'extrémité) et la longueur 16 (grand côté d'extrémité) de la deuxième forme de double trapèze C qui permet de prendre en considération l'éventuelle variation du diamètre entre l'entrée 22 et la sortie 24 de la chambre de combustion 20. Il faut relever que lors de l'opération d'emboutissage, les 30 portions de tôle interne 36a' et de tôle intermédiaire 36b' sont déformées selon un profil tridimensionnel 40 modifié car il comporte, outre la courbure d'ensemble de la portion de divergent (Figure 5) résultant de la première portion de profil 40a et de la deuxième portion de profil 40b, des ondulations de la paroi interne 26, et ce pour parvenir aux portions de 35 tôles embouties 36a, repr(%entées sur la figure 6 :on voit alors que la portion de tôle interne 36a, et la portion de tôle intermédiaire 36b ont alors la même forme (et sensiblement les mêmes dimensions) que la portion de tôle externe emboutie 38a issue de la portion de tôle externe plate 38a'. En effet, les longueurs Il, 12 et 13 ont été prévues pour qu'après formation des ondulations pendant l'étape d'emboutissage, elles aient rétrécies respectivement jusqu'aux valeurs 14, 15 et 16 des côtés parallèles de la portion de tôle externe plate 38a', qui sont elles-mêmes égales aux valeurs 14, 15 et 16 des côtés parallèles de la portion de tôle externe emboutie 38a.

Il s'ensuit (voir la figure 12) une variation de longueur d'onde des ondulations de la portion de tôle interne 36a et de la portion de tôle intermédiaire 36b, le long de la direction longitudinale de chaque élément 30 (parallèlement à l'axe X-X', ou d'amont en aval si l'on considère le sens d'écoulement des gaz).

En fait, on comprend que le nombre d'ondulations reste identique le long de la direction longitudinale de la portion de tôle interne 36a. De la même façon, le nombre d'ondulations reste identique le long de la direction longitudinale de la portion de tôle intermédiaire 36b. De préférence, le nombre d'ondulations de la portion de tôle interne 36a est le même que le nombre d'ondulations de la portion de tôle intermédiaire 36b. C'est le cas des deux portions de tôles ondulées 36a et 36b représentés sur les figures : elles présentent le même nombre d'ondulations et une variation de longueur d'onde identique. La profondeur des ondulations de la portion de tôle interne 36a (et de la portion de tôle intermédiaire 36b) peut être constante ou varier : le choix de la longueur d'onde et de la profondeur va conditionner la section droite du canal de refroidissement qui est choisi par calcul, et peut varier d'amont en aval, tout en ayant une surface constante ou qui varie de l'amont à l'aval.

Dans le cas des portions de tôles ondulées (portion de tôle interne 36a et portion de tôle intermédiaire 36b), les ondulations sont parallèles aux méridiens 25. En outre, les ondulations des deux portions de tôles ondulées 36a et 36b présentent la même longueur d'onde et les portions de tôles ondulées 36a et 36b présentent la même épaisseur.

Cependant, on peut disposer de tôles ondulées 36a et 36b qui présentent une épaisseur différente.

L'étape suivante, visible sur la figure 6 et sur les figures 7A, 7B et 7C, consiste à superposer exactement les trois portions de tôle 36a, 36b et 38a embouties selon le profil tridimensionnel 40 : la portion de tôle interne 36a est placée sous la portion de tôle intermédiaire 36b, les sommets de toutes ou partie des ondulations de la portion de tôle intermédiaire 36b venant en contact avec les sommets de toutes ou partie des ondulations de la portion de tôle interne 36a, et la portion de tôle intermédiaire 36b est placée sous la portion de tôle externe 38a qui va délimiter la surface extérieure de la chambre de combustion.

Ensuite, intervient l'étape de soudage entre les trois portions de tôle 36a, 36b et 38a embouties et superposées. Le résultat est visible sur les figures 8 et 9 (sur ces figures, les trois portions de tôle 36a, 36b et 38a ont été représentées déployées à plat, c'est-à-dire comme si elles étaient parallèles à un plan) qui sont décrites ci-après. La portion de tôle externe 38a et la portion de tôle intermédiaire 36b sont reliées l'une à l'autre par des zones de soudage 46 qui sont dirigées suivant la direction longitudinale dudit élément 30, qui est parallèle à l'axe X-X' de la chambre de combustion 20 lorsque cette dernière est constituée. Ces zones de soudage 46, qui relient la face interne de la portion de tôle externe 38a aux sommets de toutes ou partie des ondulations de la portion de tôle intermédiaire 36b en contact avec cette face interne, sont soient ponctuelles, soit d'étendue longitudinale limitée (cas de la figure 9), soit continues sur toute la hauteur (direction longitudinale) des portions de tôle 38a et 36b. La portion de tôle interne 36a et la portion de tôle intermédiaire 36b sont reliées l'une à l'autre par des zones de soudage 48 qui sont dirigées suivant la direction longitudinale dudit élément 30. Ces zones de soudage 48, qui relient entre eux les sommets, en contact, des ondulations de la portion de tôle interne 36a et de la portion de tôle intermédiaire 36b, sont soit ponctuelles, soit d'étendue longitudinale limitée, soit continues sur toute la hauteur (direction longitudinale) des portions de tôle 36a et 36b (voir la figure 9).

De cette façon, on délimite par ces zones de soudage 48 les canaux 27 de chaque élément 30 entre les portions de tôle 36a et 36b.

Les soudures peuvent être réalisées par différentes techniques classiques et notamment : - les zones de soudage 48 peuvent par exemple être réalisées par soudage par point ou par soudage à la molette ; elles nécessitent alors un accès par les deux faces de l'empilement (paroi interne 26) constitué par les portions de tôles interne 36a et intermédiaire 36b de sorte que ces zones de soudage 48 qui permettent de constituer les canaux de refroidissement 27 doivent être réalisées avant de relier par soudure cet empilement (paroi interne 26) à la portion de tôle externe 38a (paroi externe 28) ; - les zones de soudage 46 étant effectuées après obtention, par les zones de soudage 48, de l'empilement précité (paroi interne 26 constituée par les portions de tôles interne 36a et intermédiaire 36b), elles doivent être rendues possibles avec accès d'un seul côté (face extérieure d'un élément 30) : du soudage au laser ou un autre type de soudage (faisceau d'électrons....), ou encore du brasage est par exemple utilisé. Alternativement, on peut procéder dans un autre ordre : - en réalisant en premier lieu les zones de soudage 46 entre les portions de tôles externe 38a et intermédiaire 36b, par un accès par les deux faces de l'empilement constitué par les portions de tôles externe 38a et intermédiaire 36b, puis - en réalisant en second lieu les zones de soudage 48 entre les portions de tôles interne 36a et intermédiaire 36b par l'intérieur (face intérieure d'un élément 30) de l'empilement constitué par les trois portions de tôles 36a, 36b et 38a. Pour mettre en oeuvre le procédé de fabrication de la chambre de combustion 20 complète, on fournit des éléments 30 fabriqués selon le procédé qui vient d'être décrit, puis on assemble lesdits éléments 30 par soudage le long des bords latéraux 41 et 42 de chaque portion de tôle 36a, 36b et 38a correspondante de deux éléments 30 voisins. De préférence, avant d'assembler deux éléments 30 voisins par soudage, on superpose le bord latéral (par exemple 41) d'au moins une portion de tôle emboutie 36a, 36b et 38a d'un élément 30 avec l'autre bord latéral (par exemple 42) de la portion de tôle emboutie 36a, 36b et 38a correspondante de l'élément voisin 30 (voir la figure 10 pour les bords latéraux de deux portions de tôle interne 36a de deux éléments voisins 30). On peut prévoir de placer en superposition le bord latéral de chaque portion de tôle emboutie 36a, 36b et 38a d'un élément 30 avec l'autre bord latéral (par exemple 42) de la portion de tôle emboutie 36a, 36b et 38a correspondante de l'élément voisin 30.

Cette superposition facilite la réalisation du soudage entre les éléments 30 qui s'effectue de préférence tout le long des bords latéraux 41, 42 entre les portions de tôle 36a, 36b et 38a correspondantes. Depuis l'extérieur de la chambre de combustion 20, la ligne de soudage entre les éléments 30 voisins est visible en 50 (voir figures 1, 3 et 11) au niveau des liaisons entre les bords latéraux de deux portions de tôle externe 38a de deux éléments voisins 30 (ces lignes de soudage 50 présentent le même profil que les méridiens 25). De façon alternative, comme il apparaît sur la figure 14 représentant un autre exemple de réalisation de cette ligne de soudage 50, on effectue un premier soudage continu le long de la zone de soudage 52, entre les bords 41 et 42 des portions de tôles interne 36a et intermédiaire 36b, ces bords 41 et 42 venant en coïncidence par le fait qu'ils correspondent à une ligne de contact entre les portions de tôles interne 36a et intermédiaire 36b (sommet des ondulations en contact).

L'accès par les deux faces de l'empilement (paroi interne 26) constitué par les portions de tôles interne 36a et intermédiaire 36b, permet d'utiliser une technique de soudage conforme à celle utilisée pour les zones de soudage 48 (soudage avec accès des deux côtés). Ensuite, on utilise une plaque de liaison 54 que l'on accole sur la face extérieure de la paroi externe 28, par-dessus les bords 41 et 42 de deux éléments adjacents (un espace étant prévu entre ces bords 41 et 42 pour permettre l'accès par les deux faces de l'empilement à l'étape précédente), afin de former la continuité de la paroi externe 28 : deux zones de soudage 56 sont obtenues par deux opérations de soudage continues le long d'une part du bord de la plaque de liaison 54 et d'autre part du bord de l'une des portions 38a de tôles externes. De cette façon, on obtient une chambre de combustion 20 entière par soudure entre n (par exemple six) éléments 30 formant n (par exemple six) secteurs angulaires adjacents identiques.

Comme il appa!ait sur la figure 12, la longueur d'onde des ondulations de la paroi interne 26 (tôle interne 26a et tôle intermédiaire 26b) est plus grande du côté de la sortie 24 de la chambre de combustion 20 et du côté de l'entrée 22 de la chambre de combustion 20 qu'au niveau du col 23 de la chambre de combustion 20. En outre, lesdites ondulations sont davantage aplaties du côté de la sortie 24 de la chambre de combustion 20 et du côté de l'entrée 22 de la chambre de combustion 20 qu'au niveau du col 23 où elles sont plus resserrées. Cette configuration est particulièrement avantageuse au vu de l'évolution qualitative axiale de la pression et de la température. Dans la partie de gauche de la figure 13 ont été représentées les évolutions qualitatives axiales de la pression et de la température sur le côté gaz chaud de la paroi 26 de la chambre de combustion 20, c'est-à-dire du côté de la face interne de la paroi 26 : dans la portion supérieure de la chambre de combustion 20 (côté entrée 22), on trouve les valeurs de pression les plus importantes et les valeurs les plus importantes de température correspondent généralement sensiblement à la portion centrale de la chambre de combustion qui contient le col 23. Dans la partie centrale de la figure 13, on a représenté le profil axial de la paroi de la chambre de combustion 20, qui correspond à l'allure générale à double courbure d'un méridien 25 entre l'entrée 22 et la sortie 24 de la chambre de combustion. Dans la partie de droite de la figure 13 ont été représentées les évolutions qualitatives axiales de la pression et de la température à l'intérieur de la paroi interne 26 : dans le cas représenté, la température T décroit régulièrement et la pression P augmente régulièrement depuis l'entrée 22 vers la sortie 24, et ceci par le fait qu'on utilise un refroidissement à contre-courant par le fluide circulant dans les canaux 27. Ainsi, sous l'effet de l'échauffement de la paroi interne 26 de la chambre de combustion, celle-ci se déforme par dilatation, ce qui accentue son aspect incurvé, cette déformation étant facilitée par la souplesse de la paroi interne 26 du fait de sa forme et de sa structure initiales obtenues par des tôles ondulées résultant d'un emboutissage. En outre, le bénéfice apporté par la souplesse de la paroi interne 26 de la chambre de combustion est le plus important dans la région du col 23, là où l'amplitude des ondulations et la plus importante et où la température est également la plus élevée.

Egalement, dans la partie de droite de la figure 13, représentant l'évolution qualitative de la pression et de la température du fluide entre les deux tôles ondulées 26a et 26b de la paroi interne 26, la température T diminue régulièrement depuis l'entrée 22 vers la sortie 24 de la chambre de combustion, de sorte que la portion supérieure de la chambre de combustion 20 (côté entrée 24) est soumise aux plus fortes températures à l'emplacement où les ondulations des tôles 26a et 26b sont plus aplaties et présentent une longueur d'onde plus importante, ce qui correspond à surface d'échange thermique plus importante.

Pendant le fonctionnement, la paroi externe 28 de la chambre de combustion reste nettement plus froide que la paroi interne 26 et assure une grande partie de la rigidité d'ensemble de la structure de la chambre de combustion 20. Cependant, la paroi interne 26 contribue également à la raideur d'ensemble de la structure de la chambre de combustion 20. La raideur de la paroi interne 26 peut être ajustée en jouant non seulement sur l'épaisseur des portions de tôles interne 26a et intermédiaire 26b qui la composent mais également sur la longueur d'onde et la hauteur des ondulations.

En variante (cas non représenté), les zones 46 de soudure relient la paroi externe 28 et la paroi interne 26 de façon étanche car elles s'étendent en continu sur toute la hauteur de la chambre de combustion 20, ce par quoi des canaux secondaires, parallèles aux méridiens 25 de la chambre de combustion 20, sont délimités entre la paroi externe 28 et la paroi interne 26. Ces canaux secondaires peuvent être utilisés en complément des canaux 27 pour le passage séparé d'un fluide de refroidissement (autre débit d'hydrogène liquide par exemple). La chambre de combustion 20 décrite précédemment dans sa structure et par son procédé de fabrication est une chambre de combustion de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace, et constitue de préférence une chambre de combustion de moteur ùfusée. Cependant, la présente invention présente d'autres applications telles que pour des chambres de combustion de moteurs d'avions ou de 35 missiles.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Chambre de combustion (20) de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace, caractérisé en ce qu'elle comporte une paroi externe (28) formée d'une tôle externe (28a) et une paroi interne (26) formée de deux tôles ondulées comportant une tôle interne (26a) et une tôle intermédiaire (26b), les ondulations étant parallèles aux méridiens (25) de la chambre de combustion (20) et en opposition de phase entre les deux tôles ondulées, les deux tôles ondulées (26a, 26b) étant reliées l'une à l'autre par les sommets des ondulations qui se trouvent en contact, ce par quoi des canaux (27) parallèles aux méridiens (25) de la chambre de combustion (20)sont délimités entre les deux tôles ondulées de la paroi interne (26) pour la circulation d'un fluide de refroidissement et en ce que la paroi externe (28) et la paroi interne (26) sont reliées l'une à l'autre.
2. 2. Chambre de combustion (20) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux tôles ondulées (26a, 26b) sont reliées l'une à l'autre tout le long des sommets des ondulations qui se trouvent en contact.
3. 3. Chambre de combustion (20) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la paroi externe (28) et la paroi interne (26) sont reliées l'une à l'autre par des zones dirigées suivant l'axe (X-X') de la chambre de combustion (20).
4. 4. Chambre de combustion (20) selon la revendication3, caractérisée en ce que lesdites zones relient la paroi externe (28) et la paroi interne (26) de façon étanche et s'étendent en continu sur toute la hauteur de la chambre de combustion, ce par quoi des canaux secondaires, parallèles aux méridiens (25) de la de combustion, sont délimités entre la paroi externe (28) et la paroi interne (26).
5. 5. Chambre de combustion (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle résulte de l'assemblage par soudage de plusieurs éléments (30) identiques délimitant chacun un secteur angulaire de la chambre de combustion (20).
6. 6. Chambre de combustion (20)selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur d'onde des ondulations de la tôle interne (26a) et de la tôle intermédiaire (26b) est plus grande du côté de la sortie (24) de la chambre de combustion (20)et du côté de l'entrée (22) de la chambre de combustion (20) qu'au niveau du col (23) de la chambre de combustion (20).
7. 7. Chambre de combustion (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle constitue une chambre de combustion (20) de moteurûfusée.
8. 8. Chambre de combustion (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacune des tôles parmi la tôle externe (28a), la tôle interne (26a) et la tôle intermédiaire (26b) présente une épaisseur sensiblement constante sur toute sa surface.
9. 9. Procédé de fabrication d'un élément destiné à former un secteur angulaire de chambre de combustion (20) de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre les étapes suivantes : - on fournit trois portions de tôle plate comprenant une portion de tôle externe (38a') plane, une portion de tôle interne (36a') et une portion de tôle intermédiaire (36b'), chaque portion de tôle (36a', 36b', 38a') ayant une forme de double trapèze avec un écart identique et constant entre les côtés parallèles du double trapèze, lesdits côtés parallèles étant orthogonaux à une direction longitudinale dudit élément (30); - on emboutit chaque portion de tôle plate (36a', 36b', 38a') selon un profil tridimensionnel (40) correspondant au profil tridimensionnel du secteur angulaire de la chambre de combustion (20) et présentant un bord supérieur (43) et un bord inférieur (42) parallèles entre eux et auxdits côtés parallèles du double trapèze, le profil tridimensionnel utilisé pour emboutir la portion de tôle interne (36a') et le profil tridimensionnel utilisé pour emboutir la portion de tôle intermédiaire (36b') présentant en outre des ondulations parallèles entre elles et s'étendant entre les bords supérieur et inférieur (43, 42) du profil tridimensionnel (40), de sorte qu'après emboutissage la portion de tôle interne (36a) et la portion de tôle intermédiaire (36b) forment deux portions de tôles ondulées (36a, 36b), - les trois portions de tôles embouties (36a', 36b', 38a') sont superposées selon le profil tridimensionnel (40), les ondulations des deux portions de tôles ondulées (36a', 36b') étant disposées en opposition de phase l'une contre l'autre et la portion de tôle externe (38a') étant disposée contre la portion de tôle intermédiaire (36b'), et - les trois portions de tôles (36a, 36b, 38a) embouties superposées sont assemblées par soudage, d'une part par les sommets des ondulations des deux portions de tôles ondulées (36a', 36b') qui se trouvent en contact, ce par quoi des canaux (27) sont délimités entre les deux portions de tôles ondulées(36a, 36b), et d'autre part entre la portion de tôle externe (38a) et la portion de tôle intermédiaire (36b).
10. 10. Procédé de fabrication d'un élément (30) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux portions de tôles ondulées (36a, 36b) sont reliées l'une à l'autre tout le long des sommets des ondulations qui se trouvent en contact.
11. 11. Procédé de fabrication d'un élément (30) selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les deux portions de tôles 15 ondulées (36a, 36b) présentent le même nombre d'ondulations.
12. 12. Procédé de fabrication d'un élément (30) selon la revendication 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que les ondulations des deux portions de tôles ondulées (36a, 36b) présentent la même longueur d'onde. 20
13. 13. Procédé de fabrication d'un élément (30) selon la revendication 9, 10, 11 ou 12, caractérisé en ce que la portion de tôle externe (38a) et la portion de tôle intermédiaire (36b) sont reliées l'une à l'autre par des zones de soudage qui sont dirigées suivant la direction longitudinale dudit élément (30). 25
14. 14. Procédé de fabrication d'une chambre de combustion (20) de moteur pour un véhicule capable de se déplacer dans l'air ou dans l'espace, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre les étapes suivantes : - on fournit des éléments (30) fabriqués selon le procédé de l'une quelconque des revendications 9 à 13, et 30 - on assemble lesdits éléments (30) par soudage le long du bord latéral de chaque portion de tôle emboutie (36a, 36b, 38a) correspondante de deux éléments (30) voisins.
15. 15. Procédé de fabrication d'une chambre de combustion (20) de moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'avant d'assembler les deux éléments (30) voisins par soudage, on superpose le bord latéral d'au moins une portion de tôle emboutie (36a, 36b, 38a) d'un élément (30) avec le bord latéral de la portion de tôle emboutie (36a, 36b, 38a) correspondante de l'élément (30) voisin.