FR3039594A1 - - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide intérieurement pourvue d'une isolation thermique, consistant à apprêter un système d'appui, à déposer un matériau isolant à la face extérieure dudit système d'appui, en vue d'élaborer une couche d'isolation thermique tenant la pression, ou en tant que matériau de départ dévolu à une telle couche, à déposer un matériau en bandes ou en filaments à la face extérieure dudit matériau isolant, au moins le matériau en bandes ou en filaments étant durci afin d'obtenir une région porteuse rigide de l'enveloppe, en applique contre la face extérieure de la couche d'isolation. L'invention concerne, en outre, une enveloppe d'une fusée à combustible solide, une fusée à combustible solide et un dispositif dévolu à la fabrication d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide.
Description
ENVELOPPE D'UNE FUSEE A COMBUSTIBLE SOLIDE, PROCEDE DE FABRICATION DE LADITE ENVELOPPE, FUSEE A COMBUSTIBLE SOLIDE
ET DISPOSITIF L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide, à une enveloppe de ce type, à une fiisée à combustible solide et à un dispositif.
Des fusées à combustible solide sont également désignées par "SRM", une abréviation de "Solid Rocket Motor".
Des fusées à combustible solide sont employées, par exemple, comme des "propulseurs auxiliaires" et sont utilisées en tant que telles, dans des lanceurs, afin de compléter le train propulseur principal de ces derniers en vue de fournir la poussée nécessaire au démarrage. Une fusée à combustible solide comprend une enveloppe intérieurement dotée d'une isolation thermique et dont la structure extérieure porteuse consiste en un métal, notamment en de l'acier dans des fusées classiques à combustible solide. A l'issue de la fabrication, ladite structure extérieure porteuse est intérieurement revêtue de l'isolation thermique constituée d'un élastomère. L'enveloppe isolée emprisonne le combustible solide, l'isolation servant à former une zone d'interface entre la région porteuse de ladite enveloppe et ledit combustible solide. La contrainte thermique imposée à la structure extérieure porteuse doit être maintenue la plus faible possible.
Des fusées classiques à combustible solide, en particulier des propulseurs auxiliaires, font leurs preuves dans la pratique. Néanmoins, il serait souhaitable de fournir une fusée à combustible solide, l'enveloppe de cette dernière, ainsi qu'un procédé de fabrication de ladite enveloppe, aux fins de réduire la masse élevée de ladite fusée à combustible solide qui est conditionnée par l'utilisation d'une enveloppe en acier. Une réduction de la masse du propulseur auxiliaire se traduirait par un accroissement de la charge utile du lanceur. Les coûts globaux considérables inhérents au transport de marchandises (de l'ordre de 104 €/kg dans une fusée Ariane 5) pourraient, de la sorte, être abaissés.
Il serait aussi particulièrement souhaitable que les coûts de fabrication d'une enveloppe pourvue d'une isolation soient maintenus à un faible niveau, par exemple en simplifiant des étapes de fabrication et/ou en faisant l'économie de celles-ci. Les avantages d'un abaissement des coûts et d'une réduction de la masse de l'enveloppe pourraient, dans l'idéal, être conjointement atteints. L'invention est notamment commentée, ci-après, en considérant l'exemple d'un propulseur auxiliaire, mais n'est toutefois pas cantonnée à cette application.
Par "une fusée", il convient présentement d'entendre un engin volant à propulsion par réaction, pouvant évoluer en vol libre ou pouvant être inclus dans un autre engin volant entraîné par la fusée, retenu sur ledit engin ou intégré dans ce dernier.
La présente invention a pour objet de fournir un procédé de fabrication d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide, intérieurement pourvue d'une isolation thermique et présentant une masse réduite, et/ou ledit procédé permet un abaissement des coûts de fabrication.
Conformément à l'invention, cet objet est atteint par un procédé de fabrication d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide intérieurement pourvue d'une isolation thermique, incluant les étapes suivantes : apprêtage d'un système d'appui ; dépôt d'un matériau isolant sur la face extérieure dudit système d'appui, en vue d'élaborer une couche d'isolation thermique tenant la pression, ou en tant que matériau de départ dévolu à une telle couche ; dépôt d'un matériau en bandes ou en filaments sur la face extérieure dudit matériau isolant ; au moins le matériau en bandes ou en filaments étant durci afin d'obtenir une région porteuse rigide de l'enveloppe, en applique contre la face extérieure de la couche d'isolation.
Dans le procédé conforme à l'invention, comparativement à un procédé de fabrication classique, il est prévu d'inverser les étapes ciblant la fabrication de l'enveloppe pourvue de l'isolation. Dans ledit procédé classique, la couche isolante en élastomère doit être introduite, à la face intérieure, dans la région extérieure porteuse achevée de l'enveloppe (également désignée par "structure porteuse" ci-après). A l'inverse, le procédé conforme à l'invention prévoit de déposer le matériau isolant, à l'extérieur, sur un noyau formé par le dispositif d'appui, après quoi le matériau en bandes ou en filaments peut être extérieurement déposé sur ledit matériau isolant, ou sur la couche d'isolation déjà achevée suite à l'utilisation de celui-ci. Cela permet notamment d'éviter des étapes techniques intermédiaires de production, comme dans le procédé classique, sachant que la couche d'isolation située à l'intérieur, et la région extérieure de l'enveloppe, peuvent être produites en employant de préférence le même dispositif. En particulier, ledit procédé autorise la production de l'enveloppe sous la forme d'une douille dans son intégralité. Il est possible de se dispenser d'une production fragmentée en des segments axiaux et/ou cylindriques qui doivent, au stade successif, être assemblés pour donner une enveloppe en forme de douille. Il est possible d'éviter des zones d'interface potentiellement affectées par des problèmes, entre les segments, et la sûreté fonctionnelle peut être accrue.
Le matériau isolant, déposé sur le noyau formé par le système d'appui, peut déjà constituer la couche d'isolation. Il est également possible que ledit matériau isolant soit un matériau de départ dévolu à ladite couche d'isolation, ce qui s'avère propice, en particulier, en cas d'utilisation d'un matériau composite dans le cadre d'un exemple de réalisation avantageux du procédé. Cela fait encore l'objet d'un commentaire ci-après.
Le matériau en bandes ou en filaments, respectivement déposé à l'extérieur sur le matériau isolant ou sur la couche d'isolation, est notamment déformable. Dans le présent cas, l'expression "matériau en bandes ou en filaments" cible spécifiquement un matériau présentant respectivement, dans une ou deux direction(s) spatiale(s), un tracé substantiellement moindre que le tracé dans la ou les deux direction(s) spatiale(s) restante(s). Le matériau en bandes se présente, par exemple, comme des rubans ou des nappes et peut être déposé sous la forme de rubans ou de nappes, par placage ou enroulement. Le matériau en filaments possède, par exemple, une configuration filiforme et se présente, de préférence, comme un stratifil, sachant qu'il peut être préférentiellement déposé par enroulement. Conformément à l'invention, au moins ledit matériau en bandes ou en filaments est durci en vue de former une région porteuse rigide de l'enveloppe en applique contre la face extérieure de la couche d'isolation, un durcissement dudit matériau en bandes ou en filaments pouvant alors être prévu en des couches individuelles et/ou en des couches multiples. L'expression "durcir au moins le matériau en bandes ou en filaments" englobe présentement, en particulier, le cas mentionné ci-après dans le cadre d'un exemple de réalisation avantageux, résidant dans l'utilisation et le durcissement d'un matériau composite préimprégné et infiltré par infusion, et spécifiquement d'un matériau composite fibreux, pour élaborer la structure porteuse de l'enveloppe. Grâce au procédé conforme à l'invention, la possibilité est notamment offerte de fabriquer, à la place d'une enveloppe lourde en métal, une enveloppe à la fois légère et rigide. Dans un exemple de réalisation avantageux du procédé, cela est par exemple possible moyennant l'utilisation d'un matériau composite, et notamment d'un matériau composite fibreux, ce qui permet de réduire considérablement la masse de l'enveloppe, et donc de la fusée à combustible solide.
Dans le procédé conforme à l'invention, il est également avantageux qu'un dépôt respectif du matériau en bandes ou en filaments à l'extérieur, sur le matériau isolant ou sur la couche d'isolation, permette d'obtenir une liaison intime et, spécifiquement, matérielle et/ou par complémentarité de formes avec la région porteuse de l’enveloppe. Il n’est requis aucune étape additionnelle ultérieure de durcissement, comme celle devant être impérativement effectuée dans des isolations classiques en élastomère. Il est possible de se dispenser des mesures corrélatives d'assurance de qualité.
La couche d'isolation est conçue pour tenir la pression, ce qui peut notamment signifier, dans le présent cas, que ladite couche d'isolation peut résister aux pressions habituellement développées, au cours du fonctionnement de la fusée à combustible solide, lors de la combustion dudit combustible solide. Par exemple, la couche d'isolation présente une résistance à la pression d'au moins 50 bar, de préférence d'au moins 70 bar et, de préférence encore, d'au moins 100 bar. Qui plus est, ladite couche d'isolation sert à l'isolation thermique et remplit la fonction d'une protection contre l’érosion afin de protéger l'enveloppe d'un échauffement excessif lors de la combustion dudit combustible solide.
De préférence, un matériau renfermant des fibres, ou constitué par des fibres, est plaqué ou enroulé en tant que matériau en bandes ou en filaments. Il s'agit alors, en particulier, d'un matériau composite fibreux.
Il se révèle propice qu'un matériau renfermant des fibres de carbone, des fibres de verre et/ou des fibres synthétiques, en particulier des fibres d'aramide, soit utilisé en tant que matériau en bandes ou en filaments. Par exemple, moyennant utilisation des fibres, un matériau en carbone à renfort fibreux, en particulier un matériau synthétique renforcé par des fibres de carbone (CFK/CFRP/KFK) peut être utilisé pour réaliser la structure porteuse de l'enveloppe.
Un système de pose de rubans, ou un système d'enroulement, peut être employé pour le placage ou l'enroulement du matériau en bandes ou en filaments. Ces derniers sont également désignés, ci-après, par "systèmes applicateurs".
Il peut être prévu qu'un matériau (prepreg) préimprégné par un matériau matriciel synthétique soit utilisé en tant que matériau en bandes ou en filaments. Par exemple, un matériau renfermant des fibres ou constitué par des fibres peut être respectivement déposé sur le matériau isolant ou sur la couche d'isolation à l'état préimprégné, imprégné par un matériau matriciel synthétique, puis être durci dans l'enchaînement.
Le matériau en bandes ou en filaments peut être préimprégné (prepreg). En variante, il est envisageable d'imprégner ledit matériau en bandes ou en filaments par un matériau matriciel synthétique préalablement au dépôt sous la forme d'une bande.
Il peut également être prévu de déposer le matériau en bandes ou en filaments à l'état sec.
Notamment en présence d'un matériau en bandes ou en filaments déposé à l'état sec, il est concevable qu'à l'issue du dépôt, ledit matériau soit soumis à un procédé d'infusion par un matériau matriciel synthétique, et que ledit matériau en bandes ou en filaments soit durci à l'état imprégné ou infiltré. Un matériau composite fibreux rigide, et relativement léger dans le même temps, peut être formé par durcissement, de sorte que l'enveloppe présente une masse comparativement modeste par rapport à des enveloppes classiques. Par exemple, il est possible d'appliquer un procédé d'infusion sous vide pour canevas secs, dans lequel le matériau matriciel est aspiré par dépression dans le matériau en bandes ou en filaments.
En vue de durcir le matériau en bandes ou en filaments, il peut être prévu un système de durcissement incluant, par exemple, un autoclave ou une étuve. Le système de durcissement peut se présenter séparément du système d'infiltration conçu pour infiltrer le matériau matriciel synthétique. Il est également envisageable que ledit système de durcissement inclue un système d'infiltration.
Par exemple, le matériau matriciel synthétique peut être, ou peut inclure une résine synthétique, et être durci par chauffage en employant, par exemple, le système de durcissement mentionné ci-avant. Des exemples de résines synthétiques avantageuses sont la résine époxy ou la résine phénolique.
Dans un exemple de réalisation avantageux d'un autre type, il peut être prévu que le matériau matriciel synthétique soit, ou inclue un matériau thermoplastique qui est chauffe lors du dépôt et est durci par refroidissement. Par exemple, le matériau en bandes ou en filaments peut être un matériau thermoplastique préimprégné qui renferme des fibres, et est enroulé ou plaqué sur le matériau isolant ou sur la couche d'isolation. Ledit matériau thermoplastique peut être chauffé lors du dépôt, au moyen d'un système de chauffage. Cela permet d'obtenir, par exemple, une liaison matérielle de couches dudit matériau en bandes ou en filaments les unes avec les autres, et/ou avec ledit matériau isolant ou ladite couche d'isolation. Un refroidissement dudit matériau thermoplastique confère sa structure porteuse rigide à la région extérieure. Ledit système de chauffage peut être de conception électrique, optique et/ou chimique et est intégré, par exemple, dans le système de pose de rubans mentionné ci-avant.
Dans un exemple de réalisation avantageux du procédé, il est propice qu'un matériau renfermant des fibres, ou constitué par des fibres, soit plaqué ou enroulé en tant que matériau isolant. Tout comme le matériau en bandes ou en filaments, le matériau isolant, pouvant revêtir de préférence la forme de bandes ou des filaments, est favorablement déposé sur le système d'appui par placage ou par enroulement, au moyen d'un système de pose de rubans ou d'un système d'enroulement. A cette fin, ledit système d'appui peut donner naissance à un noyau d'enroulement doté d'une surface de contact fermée dans la direction périphérique. Le matériau isolant constitué par des fibres, ou renfermant des fibres, peut former le matériau de départ dévolu à la couche d'isolation et, comme cela est commenté ci-après, être imprégné par un matériau matriciel par préimprégnation ou infiltration, puis être durci de préférence conjointement au matériau en bandes ou en filaments, afin de faire l'économie d'étapes opératoires.
Par exemple, le matériau isolant est, ou renferme un feutre fibreux. L'on utilise par exemple, en tant que fibres, des fibres de carbone et/ou des fibres de céramique à base d'oxydes, en particulier des fibres d'oxyde d'aluminium ou des fibres de mullite. Du fait de leur faible conductivité thermique, des fibres de céramique à base d'oxydes offrent l'avantage d'une bonne isolation thermique tout en présentant, dans le même temps, une stabilité thermique élevée. Les fibres du matériau isolant sont favorablement orientées de manière isotrope ou présentent, au moins en partie, une orientation dans la direction radiale (par rapport à un axe de l'enveloppe et transversalement par rapport au plan d'appui). Cela permet d'éviter, dans une large mesure, une indésirable déstratification dudit matériau isolant sous l'action de gaz chauds au cours de la combustion du combustible solide.
Concernant le matériau isolant, dans un exemple de réalisation avantageux, il est prévu d'utiliser un matériau (prepreg) préimprégné par un matériau matriciel synthétique.
Il peut aussi être prévu que le matériau isolant soit déposé à l'état sec.
En outre, il peut être prévu qu'à l'issue du dépôt, le matériau isolant soit soumis à un procédé d'infusion par un matériau matriciel synthétique, et que ledit matériau d'isolation soit durci à l'état imprégné ou infiltré, par exemple à l'aide du système de durcissement mentionné ci-avant.
De manière propice, le matériau matriciel synthétique est, ou inclut une résine synthétique. Des exemples de résines synthétiques avantageuses sont la résine époxy ou la résine phénolique.
Dans un exemple de réalisation avantageux du procédé, d'un autre type, il est favorablement prévu que le matériau matriciel synthétique soit, ou inclue un matériau thermoplastique qui est chauffé lors du dépôt et est durci par refroidissement. Par exemple, un matériau thermoplastique préimprégné est déposé sur le système d'appui par placage ou par enroulement. Au moyen d'un système de chauffage, le matériau thermoplastique chauffé peut être déformé et il est possible d'obtenir une liaison matérielle des couches les unes avec les autres. Une couche d'isolation rigide, tenant la pression, peut être élaborée par refroidissement.
Le matériau thermoplastique préimprégné peut, de préférence, être poreux. Cela est assuré, par exemple, par imprégnation sous pression d'un matériau renfermant des fibres (d'un feutre fibreux, par exemple), avec expansion consécutive en sens inverse de la direction de la pression. Du fait de la structure poreuse de la couche d'isolation, la masse de l'enveloppe peut être réduite davantage encore. Une structure poreuse du matériau isolant peut, en option, être comblée au stade de l'infiltration.
Une utilisation du matériau thermoplastique permet de former une couche d'isolation rigide donnant naissance, à son tour, à un noyau sur lequel le matériau en bandes ou en filaments est déposé. S'il est fait usage de matériaux renfermant des fibres ou constitués par des fibres, pour le matériau en bandes ou en filaments et pour le matériau isolant, il est particulièrement avantageux qu'à l'issue du dépôt, ledit matériau isolant et ledit matériau en bandes ou en filaments soient conjointement soumis à un procédé d'infusion par un matériau matriciel synthétique, et que lesdits matériaux soient durcis conjointement à l'état infiltré. La couche d'isolation située à l'intérieur, et la région extérieure porteuse de l'enveloppe, peuvent ainsi être produites en une étape opératoire commune. Les coûts inhérents à la fabrication de l'enveloppe peuvent, de la sorte, être considérablement abaissés. A l'issue du dépôt du matériau isolant respectif, ou du matériau respectif en bandes ou en filaments, les couches déposées sur le système d'appui peuvent être infiltrées et durcies, par exemple à l'aide du système de durcissement.
Dans un exemple de réalisation d'un autre type, il peut être prévu que le matériau isolant soit tout d'abord infiltré par un matériau matriciel synthétique, puis durci, en vue de former la couche d'isolation, et que le matériau en bandes ou en filaments soit ensuite infiltré par un matériau matriciel synthétique de nature différente, puis durci.
Dans un autre exemple de réalisation avantageux du procédé conforme à l'invention, un corps d'isolation en forme de plaque ou de coque, doué de rigidité propre, est déposé sur le système d'appui en tant que matériau isolant. Ledit corps d'isolation peut servir de noyau sur lequel le matériau en bandes ou en filaments peut être déposé, de sorte que ledit corps d'isolation fournit, par lui-même, la couche d'isolation. La rigidité propre dudit corps d'isolation permet d'assurer que ce dernier conserve son profil, également à l'issue du dépôt et du durcissement dudit matériau en bandes ou en filaments. De ce fait, dans le cas d'un corps d'isolation configuré en une douille, par exemple, celui-ci présente à coup sûr une épaisseur de paroi bien définie, également après la production de l'enveloppe, de manière à garantir les exigences qui sont imposées audit corps en matière de résistance à la pression et d'isolation thermique. Un autre avantage du corps d'isolation doué de rigidité propre consiste en ce qu'il ne requiert, intérieurement, aucun appui procuré par le système d'appui sur l'intégralité de la surface. Ledit système d'appui peut, de la sorte, être de conception plus simple. Par exemple, il est possible d'employer un système d'appui pouvant être transposé d'un premier état, à faible diamètre, à un second état à plus fort diamètre, et inversement, le corps d'isolation étant alors déposé sur le système d'appui adoptant le second état. A l'issue de la production de l'enveloppe, ledit système d'appui peut être transféré au premier état et être extrait, de manière simple, de l'espace occupé par ledit corps d'isolation.
Comme mentionné, le corps d'isolation peut être de conception en forme de douille, cylindrique et creuse en particulier.
Une liaison matérielle avec le corps d'isolation peut, par exemple, être assurée par utilisation d'un matériau thermoplastique préimprégné pour le matériau en bandes ou en filaments.
Il se révèle propice que le corps d'isolation soit composé de segments préfabriqués, qui peuvent constituer un assemblage modulaire. Il peut s'agir, dans ce cas, d'éléments en forme de plaques et/ou de coques qui sont placés sur le système d'appui. Des arêtes d'assemblage ou des joints entre les segments peuvent être scellé(e)s. Lesdits segments sont, par exemple, ajoutés les uns aux autres radialement et/ou axialement par rapport à un axe de l'enveloppe.
Dans une mise en œuvre d'un autre type, il peut être prévu que le corps d'isolation soit formé d'un seul tenant.
Le corps d'isolation peut, par exemple, être produit en du liège ou en un matériau à renfort particulaire.
Il est avantageux qu'un matériau de rentrée dans l'atmosphère soit utilisé en tant que matériau isolant dédié au corps d'isolation, ou que ledit corps d'isolation inclue un tel matériau. L'expression "matériau de rentrée dans l'atmosphère" vise notamment un matériau doué, dans les domaines thermique et mécanique, de propriétés auxquelles des matériaux situés à la face extérieure d'un véhicule spatial doivent satisfaire au stade de la rentrée dans l'atmosphère terrestre. Cé matériau est un matériau ablatif, par exemple. Ledit matériau de rentrée dans l'atmosphère possède la résistance à la pression et la faculté d'isolation thermique requises pour protéger l'enveloppe lors d'une combustion du combustible solide.
Par exemple, le corps d'isolation est réalisé en un matériau composite, spécifiquement en un matériau composite fibreux. Il est favorablement prévu que ledit corps d'isolation inclue, ou forme un matériau matriciel dans lequel des fibres sont incorporées, lesdites fibres étant de préférence noyées dans ledit matériau matriciel avec orientation anisotrope. De manière propice, une direction préférentielle desdites fibres s'étend le long du tracé de la couche d'isolation formée par le corps d'isolation (dans la direction périphérique d'un axe de l'enveloppe). En revanche, de préférence, seul un nombre de fibres relativement faible est orienté transversalement par rapport audit tracé de la couche d'isolation (dans le sens radial rapporté à l'axe). Il s'avère que cela permet d'éviter, dans une large mesure, des ponts thermiques partant du combustible solide et gagnant l'enveloppe en traversant le corps d'isolation de part en part.
Le corps d'isolation consiste lui aussi, de préférence, en un matériau composite comprenant un matériau matriciel synthétique et des fibres disposées dans ce dernier. De la résine phénolique est utilisée, par exemple, en tant que matériau matriciel. Par exemple, les fibres peuvent être des fibres de viscose pyrolisées, ou être à base de celles-ci. L'utilisation de fibres de mullite est concevable, en variante ou en complément.
Dans une forme de réalisation avantageuse, un "matériau CC" (carbone-carbone) est utilisé pour le corps d'isolation ou en tant que matériau de départ dévolu audit corps xTisolation. Dans un exemple de réalisation avantageux, ce matériau CC peut être additionnellement infiltré par une résine phénolique en tant que matrice, puis être durci.
Le corps d'isolation est favorablement muni, au moins par zones, d'une structure poreuse et notamment nanoporeuse en vue d'obtenir une densité relativement faible dudit corps d'isolation et, par conséquent, une masse modeste de l'enveloppe. Cet avantage peut, par exemple, être conféré par le matériau CC mentionné ci-avant, infiltré par de la résine phénolique.
Dans la présente invention, à l'inverse de procédés et d'enveloppes classiques à isolation en élastomère, la couche d'isolation peut être adaptée aux exigences imposées grâce, en particulier, à l'utilisation d'un matériau fibreux. Cela est possible aussi bien dans le cas d'isolations formées par des corps d'isolation, que dans le cas d'isolations infiltrées, à base de fibres, qui sont déposées en des couches par enroulement ou placage. Un critère présidant au choix du matériau isolant et à une possible orientation préférentielle peut, par exemple, être la propriété de conductivité thermique que la couche d'isolation est réputée présenter. Suite à une orientation de fibres plutôt radiale, la conductivité thermique est accrue en direction de la structure porteuse, et l'on évite davantage une déstratification (un pelage) de l'isolation. Une orientation des fibres s'étendant plutôt dans le plan (in-plane) de ladite couche d'isolation diminue davantage la contrainte thermique agissant sur la région porteuse de l'enveloppe. Grâce à un choix adéquat dudit matériau isolant, l'orientation des fibres peut présenter un caractère radial et/ou in-plane, et être optimalisée pour l'application. Une orientation des fibres avec isotropie spatiale est, de même, concevable.
Il est avantageux qu'un appui soit procuré au corps d'isolation par un système d'appui conçu de taille variable lorsque ledit système d'appui est introduit par un côté dans l'espace de réception, dans un premier état, afin de fournir un appui audit corps d'isolation, est transféré à un deuxième état mobilisant un plus grand volume, puis est appliqué contre la face intérieure, et lorsque ledit système d'appui est transposé au premier état mobilisant un plus petit volume, à l'issue du durcissement du matériau en bandes ou en filaments, puis est extrait dudit espace de réception. Par l'expression "introduction du système d'appui dans l'espace de réception", il peut également être entendu que le corps d'isolation est mis en mouvement par rapport à un système d'appui occupant une position fixe et est guidé par l'intermédiaire dudit système, de sorte que ledit système d'appui pénètre dans ledit espace de réception.
Il peut être prévu d'employer un système d'appui comportant un organe central et des unités d'appui de longueur variable qui sont disposées sur ledit organe, sont orientées radialement, et dont la longueur est modifiée en vue du transfert du premier état au second état, et inversement. Ledit organe central se présente, par exemple, comme un arbre pouvant être entraîné en rotation par un système d'entraînement. Un tel système d'appui est par exemple employé dans un procédé d'enroulement du matériau en bandes ou en filaments. Les unités d'appui sont, ou comprennent en particulier des vérins de longueur variable, dont les pistons peuvent être déployés et rétractés dans le sens radial.
La présente invention concerne également une enveloppe d'une fusée à combustible solide. Une enveloppe conforme à l'invention est fabriquée selon l'un des procédés mentionnés ci-avant.
La présente invention se rapporte également à une fusée à combustible solide. La présente invention a pour objet de fournir une fusée à combustible solide dont l'enveloppe possède une masse modeste dans la mesure du possible.
Conformément à l'invention, cet objet est atteint par une fusée à combustible solide comprenant une structure extérieure porteuse et une couche d'isolation thermique tenant la pression, placée à la face intérieure de l'enveloppe, au moins ladite structure extérieure de l'enveloppe étant produite en un matériau composite.
De préférence, le matériau composite est un matériau composite non métallique. L'enveloppe est produite, de manière propice, selon l'un des procédés mentionnés ci-avant.
Des avantages, déjà relevés dans le contexte de l'explication du procédé, peuvent être pareillement obtenus dans l'enveloppe et dans la fusée à combustible solide, de sorte qu'il peut, à cet égard, être fait renvoi à des considérations précédentes. Des formes de réalisation avantageuses de ladite fusée à combustible solide découlent d'exemples de réalisation avantageux du procédé.
De manière propice, le matériau composite est un composite fibreux et la structure extérieure de l'enveloppe inclut, de préférence, une matrice en un matériau synthétique et des fibres noyées dans cette dernière.
De préférence, la couche d'isolation est produite en un composite fibreux, et inclut une matrice en un matériau synthétique et des fibres noyées dans cette dernière.
Il est propice que l'enveloppe présente un matériau matriciel identique sur la structure extérieure et sur la couche d'isolation. Comme mentionné, le matériau isolant, et le matériau en bandes ou en filaments, sont favorablement infiltrés par le matériau matriciel synthétique et durcis de manière conjointe.
De préférence, les fibres de la structure extérieure de l'enveloppe sont des fibres de carbone, des fibres de verre et/ou des fibres synthétiques, des fibres d'aramide en particulier.
Les fibres de la couche d'isolation sont, de préférence, des fibres de ·'’ carbone et/ou des fibres de céramique à base d'oxydes, notamment des fibres d'oxyde d'aluminium ou des fibres de mullite.
Dans une forme de réalisation avantageuse d'un autre type, la couche d'isolation est constituée par un corps d'isolation doué de rigidité propre, de préférence composé de segments à assemblage modulaire. De préférence, le matériau en bandes ou en filaments peut être déposé sur ledit corps d'isolation par placage ou par enroulement, et être durci dans l'enchaînement.
Sur un côté tourné vers le matériau de la région porteuse de l'enveloppe, la couche d'isolation peut présenter une surface texturée, ou être respectivement dotée d'une telle surface. Le rattachement à ladite région porteuse peut, de la sorte, être amélioré.
En variante ou en complément, la couche d'isolation peut comporter une-surface texturée, ou être respectivement munie d'une telle surface sur un côté tourné vers le combustible solide, en vue d'un meilleur rattachement audit combustible solide.
La présente invention concerne également un dispositif dévolu à la fabrication d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide, en particulier selon l’un des procédés précités. Un dispositif conforme à l'invention comprend un système d'appui sur lequel un matériau isolant peut être déposé, au moins un système applicateur conçu pour déposer ledit matériau isolant et pour déposer un matériau en bandes ou en filaments sur ledit matériau isolant, ou sur une couche d'isolation entourant celui-ci. L'un des procédés mentionnés ci-avant peut être mis en œuvre en faisant usage du dispositif. Les avantages, pouvant déjà être obtenus dans le contexte de l'explication dudit procédé, peuvent ainsi être semblablement obtenus en employant ledit dispositif, de sorte qu'il peut être renvoyé à des commentaires qui précèdent. Il peut être prévu de prévoir uniquement un système applicateur à l'aide duquel le matériau isolant, et le matériau en bandes ou en filaments, peuvent être déposés. Il peut aussi être prévu de prévoir des systèmes applicateurs séparés.
Ledit au moins un système applicateur consiste, par exemple, en un système enrouleur affecté à l'enroulement, voire en un système de pose de rubans respectivement dédié au placage du matériau isolant, ou du matériau en bandes ou en filaments.
Le système applicateur dévolu au dépôt du matériau isolant petit, de manière avantageuse, se présenter comme un système de transfert qui, par exemple, est constitué d'un robot ou est inclus dans ce dernier, et par l'intermédiaire duquel les segments d'un corps d'isolation doué de rigidité propre, formant le matériau isolant, peuvent être plaqués sur le système d'appui.
Le système d'appui est préférentiellement conçu de taille variable et peut être transposé, en mode réversible, d'un premier état à un second état dans lequel un diamètre est supérieur à celui du premier état dans un plan transversal à une direction axiale de l'enveloppe. Ledit système d'appui peut comporter des éléments de support qui peuvent être mis en applique contre la face intérieure du corps d'isolation, dans ledit second état, et se trouvent à distance de ladite face intérieure dans ledit premier état. De préférence, il est prévu que lesdits éléments de support ne doivent pas nécessairement être en applique contre l'intégralité de la surface de ladite face intérieure du corps d'isolation, pour offrir un appui à celui-ci. Un appui partiel dudit corps d'isolation est pareillement concevable.
De manière favorable, il est fait usage d'un système d'appui comprenant un organe central et des unités d'appui de longueur variable qui sont retenues sur ledit organe, sont orientées radialement, incluent les éléments de support, et dont la longueur peut être modifiée en vue du passage du premier état au second état, et inversement. De façon propice, lesdites unités d'appui sont des vérins, ou incluent ces derniers.
De préférence, l'organe central se présente comme un arbre ou inclut celui-ci, et le dispositif peut comporter un système d'entraînement par lequel ledit arbre peut être entraîné en rotation. Cela peut être prévu, par exemple, lorsque le corps d'isolation doit être animé de rotations en vue de l'enroulement du matériau en bandes ou en filaments. Ledit système d'entraînement peut faire partie intégrante du système applicateur.
Un système d'appui, destiné à l'enveloppe, peut aussi être conçu d'une manière autre que celle exposée. Il est envisageable que ledit système d'appui puisse être assemblé à partir de segments individuels qui, à l'issue de la fabrication de l'enveloppe, sont de nouveau séparés les uns des autres et sont extraits de l'espace de réception entouré par ladite enveloppe. En variante ou en complément, il est possible d'employer un système d'appui à usage unique ("noyau perdu"), détruit et éliminé après production de l'enveloppe.
Le dispositif peut présenter un système de chauffage, en vue de chauffer le matériau isolant ou le matériau en bandes ou en filaments, spécifiquement en cas d'utilisation de matériaux thermoplastiques. Ledit système de chauffage peut être de conception électrique, optique et/ou chimique, par exemple au moyen d’un brûleur.
Il est concevable, en variante ou en complément, que le dispositif inclue un système de durcissement, en vue de durcir le matériau isolant et/ou le matériau en bandes ou en filaments imprégné(s) ou infiltré(s). Le système de durcissement peut présenter un four. Un système d'infiltration peut faire partie intégrante dudit système de durcissement, ou bien être formé distinctement de ce dernier.
Les considérations qui précèdent attestent que la production d'une enveloppe, ou d'une région porteuse d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide, comporte des avantages lorsqu'il est fait usage d'un matériau en bandes ou en filaments, avec recours à un matériau composite en particulier.
La présente divulgation a également trait à une invention dans laquelle aucun matériau isolant n'est intercalé entre le matériau d'une enveloppe porteuse et le combustible solide d'une fusée à combustible solide.
En conséquence, la présente invention propose un procédé de fabrication d’une fusée à combustible solide, incluant les étapes suivantes : apprêtage d'un système d'appui ; dépôt d'un matériau en bandes ou en filaments à la face extérieure dudit système d'appui ; durcissement dudit matériau en bandes ou en filaments, en vue d'obtenir une enveloppe rigide de ladite fusée à combustible solide ; introduction d'un combustible solide dans l'espace de réception formé par l'enveloppe, de façon telle que ledit combustible solide soit en contact direct avec ladite enveloppe sans aucun, ou pour l'essentiel sans aucun matériau isolant interposé entre ladite enveloppe et ledit combustible solide.
Dans le présent cas, l'expression "pour l'essentiel sans aucun" doit notamment être perçue en se fondant sur le fait qu'aucun matériau isolant intercalaire ne se trouve sur la majeure partie des surfaces du combustible solide et de l'enveloppe qui pointent en vis-à-vis mutuel. L'invention est inspirée par l'idée suivant laquelle le matériau en bandes ou en filaments, ainsi qu'un matériau matriciel le cas échéant, peuvent être conçus de façon telle qu'il soit possible de fournir une enveloppe de la fusée à combustible solide dotée d'une structure porteuse. Le matériau de ladite enveloppe peut être structurellement organisé de telle sorte qu'une différenciation, entre matériau isolant et matériau de l'enveloppe, s'avère superflue.
Le procédé prévoit, en particulier, d'introduire le matériau combustible solide dans l'espace de réception formé ou entouré par l'enveloppe durcie, lequel matériau est en contact avec le matériau de l'enveloppe dédié à la structure porteuse, de manière libre ou, pour l'essentiel, sans aucun matériau isolant intercalaire. Le dispositif d'appui peut être au moins partiellement enlevé en vue de l'introduction du combustible solide.
La fusée à combustible solide, produite à l'aide du procédé, peut être pourvue d'une enveloppe qui se consume lors de la combustion dudit combustible solide, préférentiellement de manière délibérée ou calculée. De façon correspondante, une région du matériau de l'enveloppe porteuse tournée vers l'espace de réception peut constituer, dans une certaine mesure, une "couche sacrifiée" dont la perte est acceptée lors de l'emploi de la fusée à combustible solide. Pour assurer la faculté de réexploitation de ladite fusée à combustible solide, il peut être prévu que ladite couche sacrifiée soit modeste par rapport à l'épaisseur totale de la paroi de l'enveloppe. Le fait de prévoir une telle couche sacrifiée a pour résultat d'accroître la robustesse structurelle de l'enveloppe, ainsi que la résistance de cette dernière à l'éclatement en service normal.
Dans l'exemple d'un propulseur auxiliaire à combustible solide d'un lanceur Ariane présentant une épaisseur de paroi de l'enveloppe d'environ 25 mm à 35 mm, la couche sacrifiée pourrait mesurer, par exemple, d'environ 2 mm à 3mm lors de chaque emploi, assurant ainsi un emploi multiple de la fusée à combustible solide.
Dans l'idéal, il peut même être prévu une absence de perte du matériau de l'enveloppe lors de la combustion du combustible solide. Cela peut tenir au fait que la pression interne chute, et que la contrainte mécanique imposée à l'enveloppe diminue durant la phase de combustion de la fusée à combustible solide.
Le matériau de l'enveloppe peut être un matériau d'enveloppe tel qu'exposé ci-avant. A cet égard, pour éviter des répétitions, il peut pour l'essentiel être fait renvoi aux explications qui précèdent.
Il peut être prévu que le matériau en bandes ou en filaments revête la forme de rubans ou de nappes, voire d'un stratifil. Le matériau en bandes ou en filaments peut être déposé par enroulement ou par placage. Ledit matériau en bandes ou en filaments peut renfermer des fibres, spécifiquement des fibres de carbone, des fibres de verre et/ou des fibres synthétiques, par exemple des fibres d'aramide. Un matériau en carbone à renfort fibreux peut, en particulier, être utilisé pour réaliser une structure CFK. Il est possible d'employer un système de pose de rubans, ou un système enrouleur.
Le matériau en bandes ou en filaments peut être un matériau matriciel synthétique préimprégné (prepreg). Ledit matériau en bandes ou en filaments peut être déposé à l'état sec, et être infiltré et durci dans la continuité. Une résine synthétique, telle qu'une résine époxy ou une résine phénolique par exemple, peut être utilisée en tant que matériau matriciel synthétique. Il peut être prévu, en variante, que ledit matériau matriciel synthétique soit, ou inclue un matériau thermoplastique chauffé lors du dépôt, et durci par refroidissement. L'utilisation d'un matériau en bandes ou en filaments renfermant des fibres, ou constitué par des fibres, se révèle avantageuse pour une faible conductivité thermique de l'enveloppe, dans la direction radiale, lorsque lesdites fibres sont orientées in-plane, c'est-à-dire dans la direction du tracé de la paroi de ladite enveloppe.
La présente invention se rapporte également à une fusée à combustible solide fabriquée par un procédé du type exposé en dernier lieu, dans lequel le combustible solide est en contact direct avec l'enveloppe.
Par ailleurs, l'invention a trait à une fusée à combustible solide conforme à l'invention, comprenant, en tant que structure porteuse, une enveloppe produite en un matériau composite, ainsi qu'un combustible solide qui est disposé dans un espace de réception formé par l'enveloppe et est en contact direct avec ladite enveloppe, ladite fusée à combustible solide étant dépourvue, ou pour l'essentiel dépourvue d'un matériau isolant interposé entre ladite enveloppe et ledit combustible solide.
Les avantages, pointés dans le contexte de l'explication du procédé du type mentionné en dernier lieu, peuvent pareillement être obtenus dans la fusée à combustible solide. Ces avantages englobent, en particulier, une fabrication simple de l'enveloppe, et donc de la fusée à combustible solide, une réduction des coûts de fabrication, de la durée de fabrication, et une diminution du poids de l'enveloppe, si bien que la charge utile de ladite fusée à combustible solide peut être accrue, et que les coûts inhérents au transport de marchandises peuvent être abaissés.
Des formes de réalisation avantageuses de la fusée à combustible solide, du type cité en dernier lieu, découlent d'exemples de réalisation avantageux du procédé du type cité en dernier lieu, auxquels il peut être renvoyé afin d'éviter des répétitions.
Il peut être prévu que l'enveloppe comporte une surface texturée pointant vers le combustible solide, ou soit pourvue d'une telle surface, de façon à améliorer le rattachement audit combustible solide.
La description de formes de réalisation préférentielles de l'invention, fournie ci-après, sert à commenter l'invention de manière plus détaillée à l'appui du dessin. Sur ce dernier : la figure 1 est une élévation latérale schématique, partiellement en coupe, d'un dispositif conforme à l'invention pour produire une enveloppe selon l'invention en mettant en œuvre un procédé d'après l'invention. L'illustration porte sur une étape de fabrication lors de la production de ladite enveloppe, un système enrouleur du dispositif étant employé pour enrouler un matériau en bandes ou en filaments sur un support ; la figure 2 est une vue en plan du dispositif dans la direction de la flèche "2" de la figure 1 ; la figure 3 est une représentation partielle d'une autre forme de réalisation préférentielle du dispositif selon l'invention, un système de pose de rubans étant employé pour déposer le matériau en bandes ou en filaments ; la figure 4 est une élévation latérale schématique d'un système d'appui offrant une similitude avec celui employé, dans le dispositif conforme à la figure 1, pour procurer un appui au support ; la figure 5 est une vue en coupe (schématique), à échelle agrandie, d'une enveloppe conforme à l'invention équipant une fusée à combustible solide, et d'un corps d'isolation entouré par ladite enveloppe ; la figure 6 est une élévation latérale schématique, partiellement en coupe, d'un autre dispositif conforme à l'invention pour produire une enveloppe d'après l'invention en mettant en œuvre un procédé selon l'invention. La représentation concerne une étape de fabrication lors de la production de ladite enveloppe, un matériau isolant étant enroulé sur un système d'appui à l'aide d'un système enrouleur ; la figure 7 illustre le dispositif de la figure 6, au cours d'une autre étape opératoire, un matériau en bandes ou en filaments étant enroulé sur le matériau isolant à l'aide d'un système enrouleur ; la figure 8 est une vue en coupe (schématique), à échelle agrandie, d'une autre enveloppe conforme à l'invention et d'un corps d'isolation entouré par ladite enveloppe ; la figure 9 montre une fusée à combustible solide selon l'invention, incluant une enveloppe conforme à l'invention ; la figure 10 est une élévation latérale schématique, partiellement en coupe, d'un autre dispositif dévolu à la production d'une fusée à combustible solide, conforme à l'invention, en mettant en œuvre un procédé selon l'invention. La représentation porte sur une étape de fabrication lors de la production de ladite enveloppe, un matériau en bandes ou en filaments étant enroulé sur un système d'appui à l'aide d'un système enrouleur ; la figure 11 est une vue en coupe (schématique), à échelle agrandie, d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide conforme à l'invention ; et la figure 12 représente une fusée à combustible solide conforme à l'invention.
La figure 1 montre, par une illustration schématique, une forme de réalisation avantageuse d'un dispositif 10 selon l'invention, désignée dans son ensemble par la référence numérique 10. Ledit dispositif 10 sert à la mise en œuvre d'un exemple de réalisation avantageux d'un procédé conforme à l'invention et, en particulier, à la fabrication d'une forme de réalisation avantageuse d'une enveloppe selon l'invention, dédiée à une fusée à combustible solide conforme à l'invention.
Sur les figures 1 à 3, l'enveloppe est représentée à l'état non achevé au cours de la fabrication, et à l'état achevé, sur la figure 5, par une coupe schématique sans respect d'échelle. Ladite enveloppe porte la référence numérique 12.
Le dispositif 10 comprend un système d'appui 14 conçu pour procurer un appui à un support 16 dévolu à l'enveloppe 12, un système applicateur 18 conçu pour déposer un matériau 20 en bandes ou en filaments, ainsi qu'un système d'approvisionnement 22 affecté audit matériau 20 en bandes ou en filaments. Ledit dispositif 10 comprend, en outre, un système d'entraînement 24 assigné audit système d'appui 14, un système (schématique) de durcissement 26, ainsi qu'un système de commande 28. Ledit système de commande 28 est notamment en liaison opérante avec le système d'appui 14, le système applicateur 18, le système d'entraînement 24 et le système de durcissement 26 par l'intermédiaire de conducteurs électriques non illustrés sur le dessin. Ledit système de durcissement peut inclure une étuve ou un autoclave.
Sur la figure 1, le dispositif 10 est représenté positionné sur une surface d'implantation 30.
Le système d'entraînement 24 et le système d'appui 14 peuvent être considérés comme faisant partie intégrante du système applicateur 18. Ledit système applicateur 18 est agencé comme un système enrouleur.
Comme mentionné, le dispositif 10 sert à produire une forme de réalisation avantageuse d'une enveloppe 12 selon l'invention, munie d'une structure extérieure porteuse et pourvue, intérieurement, d'une couche d'isolation thermique tenant la pression. Le support 16, sur lequel le matériau 20 en bandes ou en filaments est déposé par couches, puis durci dans l'enchaînement, est apprêté à cette fin.
Dans cette forme de réalisation, le support 16 est constitué d'un corps d'isolation 32 revêtant, de préférence, la forme d'une douille et présentant, en particulier, une configuration cylindrique creuse. Ledit corps d'isolation 32 peut être monobloc ou être produit à partir de segments aptes à l'assemblage modulaire, par exemple des segments de coque ou des segments d'anneau.
Le corps d'isolation 32 est produit en un matériau isolant, et tient la pression. Par l'expression "tient la pression", il faut entendre que ledit corps d'isolation 32 peut résister aux pressions engendrées lors de la combustion d'un combustible solide de la fusée à combustible solide. Par exemple, ces pressions mesurent au moins 50 bar ou jusqu'à 100 bar, voire même au-delà.
Le corps d'isolation pourrait être mis en place sur le système d'appui par l'intermédiaire d'un système de mise en place non illustré, d'un robot par exemple.
Le corps d'isolation 32 est muni d'une face intérieure 34, intérieurement dans le sens radial, et d'une face extérieure 36 extérieurement dans le sens radial. La face intérieure 34 et la face extérieure 36 sont formées par une paroi 38 dudit corps d'isolation 32. Ladite paroi 38 revêt la forme d'une coque qui entoure un espace de réception 40. L'espace de réception 40 du corps d'isolation 32 est délimité par la face intérieure 34.
Le matériau isolant sert à protéger, de la chaleur engendrée dans l'espace de réception 40 lors de la combustion d'un combustible solide, la région de l'enveloppe 12 qui est mise en place extérieurement sur le corps d'isolation 32, comme expliqué ci-après. L'on utilise par exemple, en tant que matériau isolant, un matériau de rentrée dans l'atmosphère se présentant sensiblement comme un matériau ablatif également utilisé, sur des véhicules spatiaux, afin de protéger ces derniers de la chaleur engendrée au cours de la rentrée dans l'atmosphère.
Le matériau isolant peut être un matériau composite doté d'un matériau matriciel synthétique, par exemple en une résine phénolique. Des fibres 42, illustrées schématiquement sur la figure 5, sont de préférence noyées dans ledit matériau matriciel 44. Lesdites fibres 42 se présentent, par exemple, comme des fibres de viscose pyrolisées qui sont noyées dans de la résine phénolique. Cette dernière peut être pyrolisée pour former un "matériau CC (carbone-carbone)". La préférence est accordée à une infiltration subséquente par de la résine phénolique, et à un durcissement. Une utilisation de nanotubes de carbone ou de fibres de mullite, dans la matrice 44, est également concevable. Une structure de petit dimensionnement, du graphène en particulier, peut pareillement être noyé(e) dans la matrice 44 du matériau isolant.
Comme représenté schématiquement sur la figure 5, il est avantageux que des fibres 42, noyées dans le matériau isolant, soient orientées de manière anisotrope dans le matériau matriciel 44. Lesdites fibres 42 peuvent notamment adopter en moyenne, à l'intérieur dudit matériau matriciel 44, une direction préférentielle s'étendant le long du tracé de la coque formée par le corps d’isolation 32. De façon correspondante, les fibres 42 s'étendent le long du tracé (bidimensionnel) de la paroi 38 dudit corps d'isolation 32. Lesdites fibres 42 ne sont que faiblement orientées dans le sens transversal par rapport audit tracé de la paroi 38, de la face intérieure 34 à la face extérieure 36. Sous l'effet desdites fibres 42 orientées dans une direction préférentielle, une formation de ponts thermiques entre ladite face intérieure 34, tournée vers le combustible solide, et ladite face extérieure 36 pointant vers l'enveloppe, peut être évitée dans une large mesure, ou pour le moins réduite.
Les fibres 42 servent, de surcroît, à la stabilisation du corps d'isolation 32.
Le matériau isolant est de préférence nanoporeux, avec faible perméabilité, pour permettre d'obtenir une ‘masse du corps d'isolation 32 la plus modeste possible. Des fibres 42 peuvent être noyées dans la structure poreuse dudit matériau isolant.
De préférence, le corps d'isolation 32 est doué de rigidité propre et conserve sa structure sans soutien mécanique, ce qui, notamment, s'avère particulièrement avantageux pour le dépôt du matériau 20 en bandes ou en filaments.
Dans une forme de réalisation avantageuse du dispositif 10, le système d'appui 14 comprend au moins une et, par exemple, deux parties d'appui 46 pouvant être positionnées sur la surface d'implantation 30. Les parties d'appui 46 sont placées à distance l'une de l'autre. Un organe central 48, conçu comme un arbre 50 dudit système d'appui 14, est monté à rotation sur lesdites parties d'appui 46. Le système d'entraînement 24 sert à l'entraînement rotatif dudit arbre 50 autour d'un axe de rotation 52 défini par ce dernier.
Le système d'appui 14 comprend, par ailleurs, une pluralité d'unités d'appui 54 qui sont, en particulier, maintenues verrouillées en rotation sur l'arbre 50. Lesdites unités d'appui 54 incluent, de préférence, des vérins 56 (figure 4) qui, par exemple, sont bloqués à demeure sur ledit arbre 50 par un piston 58. Un cylindre 60 est retenu, à chaque fois, à coulissement radial dans les pistons 58.
Suite à une activation provoquée par le système de commande 28, les vérins 56 peuvent être déployés et raccourcis par coulissement des cylindres 60 vis-à-vis des pistons 58. Il est notamment possible, par déploiement desdits vérins 56, de faire passer le système d'appui 14 d'un premier état, dans lequel l'arbre 50 associé aux unités d'appui 54 mobilise un volume moindre, à un second état dans lequel ledit arbre 50 associé auxdites unités d'appui 54 mobilise un plus grand volume.
Un élément d'adossement 62 respectif est consigné à demeure sur les cylindres 60, à l'extérieur dans le sens radial. Ledit élément d'adossement 62 revêt, par exemple, la forme d'une barrette et s'étend parallèlement à l'arbre 50. Il peut être prévu que deux unités d'appui 54, espacées l'une de l'autre dans le sens axial, servent au blocage à demeure d'un élément d'adossement 62 respectif, c'est-à-dire que chaque élément d'adossement 62 soit affecté à deux unités d'appui 54.
De préférence, les unités d'appui 54 sont disposées à égale distance les unes des autres dans la direction périphérique à l'axe de rotation 52.
Les figures 2 et 3 montrent des systèmes d'appui 14 comptant 18 unités d'appui 54 disposées dans la direction périphérique à l'axe de rotation 52. La figure 4 est une illustration fragmentaire d'un agencement structurel d'un système d'appui 14 de type autre, dans lequel 8 unités d'appui 54 sont employées dans la direction périphérique audit axe de rotation 52. Ledit système d'appui 14 peut alors comporter par exemple, en tout, deux fois 18 ou deux fois 8 unités d'appui 52 placées à distance les unes des autres.
Pour procurer un appui au corps d'isolation 32, le système d'appui 14 peut être amené au premier état à faible encombrement, dans lequel les pistons 58 sont rentrés radialement dans les cylindres 60. Les imités d'appui 54 peuvent être logées dans l'espace de réception 40 conjointement aux éléments d'adossement 62. Cela peut également signifier que ledit corps d'isolation 32 est mis en place sur lesdites unités d'appui 54 associées auxdits éléments d'adossement 62. En présence de plus d'une partie d'appui 46, une seconde partie d'appui 46 peut, si besoin est, être apprêtée à un stade successif pour conférer un appui à l'arbre 50.
Le système d'appui 14 peut être transféré au second état mobilisant un plus grand volume, dans lequel les pistons 58 sont animés de coulissements vers l'extérieur, dans le sens radial, jusqu'à ce que les éléments d'adossement 62 soient en applique contre la face intérieure 34 et offrent un appui au corps d'isolation 32. Ledit corps d'isolation 32 est alors orienté coaxialement à l'arbre 50.
Dans le présent cas, il suffit de ne procurer un appui qu’à une partie de la face intérieure 34, à l'aide des éléments d'adossement 62. Il n'est, en particulier, pas nécessaire qu'un appui soit conféré à ladite face intérieure 34 sur l'intégralité de la superficie.
Dans l'enchaînement, le matériau 20 en bandes ou en filaments peut être déposé sur le corps d'isolation 32.
Le matériau 20 en bandes ou en filaments peut se présenter, en particulier, comme un matériau renfermant des fibres 63, par exemple des fibres de carbone, des fibres de verre ou des fibres synthétiques, notamment des fibres d'aramide (figure 5). Sur l'illustration des figures 1 et 2, le .matériau 20 en bandes ou en filaments est tenu en réserve sur une bobine 64 du système d'approvisionnement 22. Ledit matériau 20 en bandes ou en filaments peut être élaboré en tant que stratifil.
Le corps d'isolation 32 est mis en rotation (direction fléchée 66 sur la figure 1) par entraînement de l'arbre 50. De ce fait, par l'intermédiaire du système applicateur 18, le matériau 20 en bandes ou en filaments est déposé par couches sur la face extérieure 36. Cela signifie également en particulier, dans le présent cas, qu'une première couche du matériau 20 en bandes ou en filaments est directement plaquée sur ladite face extérieure 36, et que des couches superposées dudit matériau 20 en bandes ou en filaments peuvent être formées dans la continuité.
Au cours de l'enroulement, la bobine 64 peut être animée de coulissements dans la direction axiale sur un arbre 70, parallèlement à l'axe du corps d'isolation, par exemple suite à une activation par le système de commande 28.
Le matériau 20 en bandes ou en filaments se présente, en particulier, comme un matériau (prepreg) préimprégné par un matériau matriciel synthétique 67. En variante ou en complément, il peut être prévu que le dispositif 10 comporte un récipient 68 à travers lequel le matériau 20 en bandes ou en filaments est acheminé, au cours de l'enroulement, et dans lequel se trouve un matériau matriciel synthétique 67. Le matériau matriciel 67 peut être recueilli par ledit matériau 20 en bandes ou en filaments, lequel est ainsi imprégné par ledit matériau matriciel.
De préférence, le matériau 20 en bandes ou en filaments est enroulé en condition humide sur le corps d'isolation 32, à l'état imprégné {prepreg, ou par l'intermédiaire du récipient 68).
Au stade successif, le matériau 20 en bandes ou en filaments, à l'état enroulé, est sollicité par de l'énergie et chauffé sous l'action du système de durcissement 26, par couches individuelles ou en plusieurs couches. Dans le cas d'un agencement en tant que four, par exemple, ledit système de durcissement 26 peut inclure ou englober au moins partiellement les autres éléments constitutifs du dispositif. Lorsqu'il est fait usage d'un four, de préférence l'intégralité de l'organisation structurelle stratifiée est chauffée.
Un chauffage gouverne la formation de la matrice du matériau matriciel 67 durci, dans lequel des fibres 63 sont noyées. Lesdites fibres sont préférentiellement orientées dans un plan (in-plane).
Les couches individuelles du matériau 20 en bandes ou en filaments sont reliées matériellement les unes aux autres. Il s'instaure par ailleurs, à la face extérieure 36, une liaison matérielle intime du corps d'isolation 32 avec ledit matériau 20 en bandes ou en filaments. A l'issue du durcissement, une région porteuse rigide de l'enveloppe 12, en applique contre la face extérieure 36, est produite en un matériau composite fibreux et, notamment, en un matériau synthétique renforcé par des fibres de carbone. L'enveloppe 12 peut être produite comme un tout, sous la forme d'une douille cylindrique munie extérieurement d'une structure porteuse et, intérieurement, d'une couche d'isolation. Un assemblage de ladite enveloppe à partir de segments individuels ne s'impose pas.
Du fait de la production en tant que matériau composite fibreux, cette enveloppe 12, pourvue de l'isolation intérieure, présente une aptitude élevée à supporter des contraintes mécaniques et thermiques, et une masse modeste dans le même temps. La réduction de la masse de l'enveloppe 12 autorise un accroissement de la charge utile d'une fusée à combustible solide produite avec cette dernière. La charge utile d'un lanceur, dans lequel une telle fusée à combustible solide est employée en tant que propulseur auxiliaire, peut être accrue elle aussi. Les coûts inhérents au transport spatial de marchandises peuvent, de la sorte, être considérablement abaissés. Dans le même temps, le procédé de fabrication de ladite enveloppe 12 se déroule avec simplicité, en ce sens que la structure porteuse de cette dernière peut être directement mise en place sur le corps d'isolation 32.
Le système d'appui 14 peut être extrait de l'espace de réception 40 à l'issue du durcissement de l'enveloppe 12. A cette fin, ledit système d'appui 14 peut être amené au premier état à volume restreint, et les unités d'appui 54 peuvent être extraites dudit espace de réception 40 conjointement aux éléments d'adossement 62.
Un combustible solide peut, dans l'enchaînement, être introduit dans l'espace de réception 40. A la place de l'enroulement humide du matériau 20 en bandes ou en filaments, il peut également être prévu que celui-ci, consistant notamment en des nappes de fibres de carbone, de fibres de verre et/ou de fibres synthétiques, soit enroulé ou plaqué à sec sur le corps d'isolation 32. Au stade successif, les couches peuvent être infiltrées par un matériau matriciel synthétique 67 à l'aide d'un système d'infiltration non représenté, par un procédé d'infusion, et les couches infiltrées dudit matériau 20 en bandes ou en filaments peuvent être durcies par le système de durcissement 26, afin de former l'enveloppe 12 rigide (non illustré).
Le matériau 20 en bandes ou en filaments peut également inclure un matériau thermoplastique en tant que matériau matriciel. Il est élaboré, par exemple, un matériau thermoplastique préimprégné qui est enroulé sur le corps d'isolation 32. Le matériau thermoplastique préimprégné peut être tenu en réserve sur la bobine 64. Ledit matériau thermoplastique préimprégné peut être déposé par couches sur ledit corps d'isolation 32. Pour permettre la pose du matériau 20 en bandes ou en filaments sur ledit corps d'isolation 32, ledit matériau thermoplastique peut être chauffé au moyen d'un système de chauffage 76. Ledit système de chauffage 76 peut être de conception électrique, optique et/ou chimique.
Le système de chauffage 76 est, par exemple, retenu à coulissement sur un arbre 72 le long du corps d'isolation 32, par exemple avec activation par l'intermédiaire du système de commande 28.
Le matériau thermoplastique préimprégné se rigidifie par refroidissement et forme, de la sorte, une structure porteuse rigide de l'enveloppe 12. Cela permettrait de faire l'économie du système de durcissement 26.
La figure 3 montre, schématiquement, un système applicateur 74 pouvant être employé à la place du système applicateur 18. Ledit système applicateur 74 est constitué, en particulier, d'un système de pose de rubans par lequel des rubans du matériau 20 en bandes ou en filaments peuvent être plaqués sur la face extérieure 36, et sur d'autres couches dudit matériau 20 en bandes ou en filaments qui sont situées sur ladite face.
Le système applicateur 74 se présente, concurremment, comme un système d'approvisionnement dans lequel le matériau 20 en bandes ou en filaments peut être tenu en réserve. Notamment en cas d'utilisation d'un matériau thermoplastique préimprégné, un système de chauffage 26 peut être intégré dans ledit système applicateur 74 en vue de soumettre les rubans plaqués à l'action d'une énergie, de façon à obtenir une solidarisation matérielle, et à durcir l'enveloppe 12.
Egalement lorsqu'il est fait usage du système applicateur 74, le matériau 20 en bandes ou en filaments peut être déposé sur le corps d'isolation 32 en étant, de préférence, préimprégné par un matériau matriciel synthétique 67. En variante ou en complément, toutefois, il peut être prévu que ledit matériau 20 en bandes ou en filaments soit soumis, à l'état déjà déposé, à un procédé d'infusion matricielle impliquant un matériau synthétique 67.
De préférence, un matériau renfermant des fibres 63 est semblablement utilisé, avec le système applicateur 74, en vue de fabriquer une enveloppe 12 en un matériau composite fibreux. Dans ce cas également, des fibres de carbone, des fibres de verre et/ou des fibres synthétiques, par exemple des fibres d'aramide, sont recommandées en particulier.
Par l'intermédiaire d'un système de déplacement non illustré sur le dessin, par exemple d'un bras de robot, le système applicateur 74 peut être mû par rapport au corps d'isolation 32, de manière à recouvrir extérieurement la surface de ce dernier par le matériau 20 en bandes ou en filaments.
Dans le cadre de l'invention, comme déjà mentionné, il peut également être prévu de déposer un matériau isolant sur un dispositif d'appui, à la place d'un corps d'isolation 32, de manière à élaborer une couche d'isolation tenant la pression, voire en tant que matériau de départ dévolu à une telle couche. Dans ce cas, comme déjà énoncé, il peut notamment être prévu qu'un matériau isolant renfermant des fibres, ou constitué de fibres, soit déposé sur ledit dispositif d'appui, et que ladite couche d'isolation se présente comme un matériau composite fibreux comprenant un matériau matriciel et des fibres noyées dans celui-ci. Une telle forme de réalisation de l'invention est commentée, ci-après, en faisant renvoi aux figures 6 à 8.
Les figures 6 et 7 illustrent une forme de réalisation avantageuse d'un dispositif selon l'invention, à laquelle la référence numérique 80 est attribuée. Ledit dispositif 80 comprend un système d'appui 82, le système d'approvisionnement 22 et un système additionnel d'approvisionnement 84, ainsi que le système de commande 28 et le système de durcissement 26. Un système applicateur, constitué d'un système enrouleur dans 4e présent cas, est prévu pour le dépôt du matériau isolant et du matériau 20 en bandes ou en filaments.
Le système d'appui 82 comporte une partie d'appui 86, un organe central 88 revêtant la forme d'un arbre 90 à partir duquel des unités d'appui 92 font saillie dans le sens radial. Un élément de support 96 formant une surface de contact 94 est retenu sur lesdites unités d'appui 92, à l'extérieur dans le sens radial. Ladite surface de contact 94 est notamment une surface cylindrique.
Le système d'appui 82 peut, par exemple, être mis en rotation à l'aide du système d'entraînement 24.
Le matériau 20 en bandes ou en filaments est tenu en réserve sur le système d'approvisionnement 84, comme dans le cas du dispositif 10.
Le système d'approvisionnement 84 inclut, lui aussi, une bobine 98 qui peut tourner autour d'un arbre 100 et peut, de préférence, être entraînée.
Le système d'approvisionnement 84 tient le matériau isolant 102 en réserve. De préférence, ledit matériau isolant 102 est un matériau incluant des fibres ou constitué de fibres. Ledit matériau isolant peut notamment se présenter comme un feutre fibreux contenant, par exemple, des fibres de carbone ou des fibres de céramique à base d'oxydes, en particulier des fibres d'oxyde d'aluminium ou des fibres de mullite.
Dans un exemple de réalisation avantageux, pour former une enveloppe 104 conforme à l'invention à l'aide du dispositif 80, il est prévu de déposer le matériau isolant 102 par enroulement sur la surface de contact 94 du système d'appui 82 (figure 6). Il peut être formé une couche 106 de matériau isolant 102 (figure 7).
Au cours d'une étape opératoire ultérieure, la couche 106 peut être utilisée en tant que noyau en vue du dépôt du matériau 20 en bandes ou en filaments. Ledit matériau 20 en bandes ou en filaments peut être enroulé sur ladite couche 106 (figure 7). Des couches superposées du matériau isolant 102 et dudit matériau 20 en bandes ou en filaments peuvent, de la sorte, être disposées sur le noyau intérieur formé par le système d'appui 82.
En vue de former un matériau composite respectif, et notamment un matériau composite fibreux, les deux couches peuvent être infiltrées par un matériau matriciel synthétique au cours d'une étape opératoire suivante. Il est prévu, à cet effet, un système d'infiltration 108 qui est illustré seulement de manière schématique et est couplé au système de commande 28. Par l'intermédiaire dudit système d'infiltration 108, les deux couches sont soumises à un procédé d'infusion et les fibres du matériau isolant 102, et du matériau 20 en bandes ou en filaments, sont noyées dans une matrice dudit matériau matriciel synthétique.
Le durcissement conjoint des deux matériaux composites fibreux s'opère au cours d'une étape opératoire successive, par exemple à l'aide du système de durcissement 26.
Le dispositif 80, et le procédé pouvant être mis en œuvre au moyen de celui-ci, offrent un avantage consistant en ce que plusieurs étapes opératoires peuvent être regroupées pour former l'enveloppe 104. Lors d'une étape d'infusion conjointe, le matériau isolant 102 et le matériau 20 en bandes ou en filaments sont infiltrés afin de former, respectivement, une couche intérieure d'isolation et la structure extérieure porteuse de l'enveloppe 104. De la sorte, la complexité de fabrication de ladite enveloppe 104 peut être maintenue faible et une production économique peut être rendue possible. Ladite enveloppe 104 présente par ailleurs, elle aussi, une masse modeste comparativement à des enveloppes classiques.
La figure 8 est une représentation schématique montrant la couche d'isolation 110 comportant des couches individuelles du matériau isolant 102, et des fibres 112 noyées dans ladite couche d'isolation 110. Du fait de l'utilisation du feutre fibreux, ladite couche d'isolation 110 présente une faible conductivité thermique, ce qui permet d'assurer une bonne isolation thermique au niveau de l'enveloppe 104, et la stabilité thermique élevée de cette dernière. Les fibres 112 sont orientées, au moins en partie, transversalement par rapport au plan des couches du matériau isolant 102, de manière à éviter une déstratification de ladite couche d'isolation 110 sous l'action de gaz chauds en circulation, au cours de la combustion de combustible solide.
La couche porteuse 114 de l'enveloppe, constituée du matériau 20 en bandes ou en filaments, est placée extérieurement sur la couche d'isolation 110. Le matériau matriciel synthétique 116 enrobe, à l'état durci, aussi bien les fibres 63 que les fibres 112.
Dans une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention, il peut être prévu que la couche 106, constituée du matériau isolant 102, soit tout d'abord infiltrée par un matériau matriciel synthétique, puis durcie, et que le matériau 20 en bandes ou en filaments soit déposé ensuite dans la continuité. Des matériaux matriciels différents peuvent être utilisés pour ledit matériau isolant 102 et pour ledit matériau 20 en bandes ou en filaments.
Dans une autre forme de réalisation avantageuse, d'un type différent, il peut être prévu de déposer, sur le système d'appui 82, un matériau isolant 102 revêtant notamment la forme d'un matériau thermoplastique préimprégné. Ledit matériau thermoplastique peut être chauffé au moyen d'un système de chauffage, par exemple du système de chauffage 76. La couche d'isolation 110 durcit par refroidissement. Le matériau 20 en bandes ou en filaments peut être déposé dans la foulée.
Bien entendu, il est également possible d'élaborer le matériau isolant 102, et/ou le matériau 20 en bandes ou en filaments, sous la forme d'un matériau préimprégné.
En tant que système de pose de rubans, il est tout aussi concevable d'employer un système applicateur offrant une similitude avec le système applicateur 74, de manière à plaquer le matériau isolant 102 au lieu de l'enrouler. Des considérations correspondantes s'appliquent au matériau 20 en bandes ou en filaments.
La figure 9 montre une forme de réalisation avantageuse d'une fusée à combustible solide selon l'invention, à laquelle la référence numérique 118 est attribuée. Ladite fusée 118 à combustible solide inclut une enveloppe 120 conforme à l'invention. Ladite enveloppe 120 peut être fabriquée avec configuration et organisation structurelle semblables à celles de l'enveloppe 12 ou de l'enveloppe 104, en employant un dispositif 10 ou 80 conforme à l'invention et en mettant en œuvre le procédé conforme à l'invention.
La figure 10 illustre un autre dispositif désigné par la référence numérique 121, dévolu à la fabrication d'une enveloppe 122 d'une fusée 124 à combustible solide conforme à un aspect de la présente invention. Ladite fusée 124 à combustible solide est représentée schématiquement sur la figure 12 et est fabriquée suivant un procédé conforme à l'invention.
Le dispositif 121 coïncide par exemple, dans une large mesure, avec le dispositif 80, mais est toutefois dépourvu du système d'approvisionnement 84 affecté au matériau isolant 102, ainsi que dudit matériau. Seuls le matériau 20 en bandes ou en filaments, ainsi que le matériau matriciel 67, sont utilisés pour la production de l'enveloppe 122.
Un système d'appui, par exemple le système d'appui 82, est apprêté pour produire l'enveloppe 122. Le matériau 20 en bandes ou en filaments peut être déposé par couches sur une face extérieure de l'élément de support 96. Le dessin illustre le dépôt par enroulement, sachant que ledit matériau 20 en bandes ou en filaments peut être un matériau sec pouvant être infiltré par le matériau matriciel 67, par l'intermédiaire du système d'infiltration 108. Un durcissement de l'enveloppe 122 peut avoir lieu dans l'enchaînement, par exemple sous l'action du système de durcissement 26.
En substitution au matériau 20 en bandes ou en filaments à l'état sec, il est également possible d'utiliser un matériau préimprégné, comme cela a été décrit ci-avant. L'utilisation d'un matériau thermoplastique, en tant que matériau 20 en bandes ou en filaments, est pareillement possible avec emploi potentiel du système applicateur 74. Le matériau thermoplastique plaqué peut être chauffé, puis durci par refroidissement. Un système de chauffage, 76 par exemple, peut être employé en vue du chauffage, ledit système de chauffage pouvant également être intégré dans le système applicateur.
Le matériau 20 en bandes ou en filaments est un matériau renfermant des fibres, en particulier des fibres de carbone. A l'issue du durcissement, l'enveloppe 122 est produite rigidement à partir d'un matériau composite, en particulier d'un matériau synthétique renforcé par des fibres de carbone, et elle est apte à supporter des charges. L'enveloppe 122 est produite comme un tout, en tant que douille cylindrique. Elle présente une face extérieure 126 et une face intérieure 128. Ladite enveloppe 122 entoure un espace de réception dédié à un combustible solide 130. A l'issue du durcissement de l'enveloppe 122, le système d'appui 82 peut être enlevé, au moins partiellement, en vue d'introduire le combustible solide 130 dans l'espace de réception.
Dans la fusée 124 à combustible solide, à la différence des formes de réalisation qui précèdent, il n'est fait usage d'aucun matériau isolant entre t'enveloppe 122 et le combustible solide 130 ou, respectivement, ladite enveloppe 122 ne renferme par elle-même aucun matériau isolant, comme les enveloppes 12, 104. Une différenciation entre le matériau de l'enveloppe et le matériau isolant est superflue. Ladite fusée 124 à combustible solide est dépourvue de matériau isolant entre l'enveloppe 122 et le combustible solide 130. A la place, ledit combustible solide 130 est en contact direct avec ladite enveloppe au niveau de la face intérieure 128 (figure 11, sur laquelle le nombre des couches du matériau 20 en bandes ou en filaments est maintenu faible, comme sur les figures 5 et 8, afin de clarifier l'illustration).
Le procédé de fabrication de la fusée 124 à combustible solide offre l'avantage d'une réduction supplémentaire des étapes de fabrication et, en conséquence, de coûts moindres. L'enveloppe 122 présente un poids modeste par rapport à des enveloppes classiques et la charge utile d'un lanceur, équipé de ladite fusée 124 à combustible solide, peut être accrue afin de diminuer des coûts de transport.
Dans le présent cas, le matériau composite, comprenant le matériau 20 en bandes ou en filaments et le matériau matriciel 67, est structurellement organisé de façon telle que l'enveloppe 122 puisse résister, ou résister dans la plus large mesure possible aux températures et pressions accompagnant la combustion du combustible solide 130. Des matériaux synthétiques renforcés par des fibres de carbone peuvent, en particulier, présenter de bonnes propriétés d'ablation.
Il peut notamment être prévu de doter l'enveloppe 122 d'une couche consumable 132 qui pointe en direction du combustible solide 130, et dont la perte lors de la combustion dudit combustible solide 130 peut être calculée. L'épaisseur de ladite couche 132 n'est pas nécessairement égale à l'épaisseur d'une couche du matériau 20 en bandes ou en filaments à l'état imprégné, comme cela est représenté schématiquement dans l'exemple de réalisation selon la figure 11.
Dans une certaine mesure, la couche 132 peut être considérée comme une "couche sacrifiée", et elle est globalement mince en comparaison avec l'épaisseur de paroi de l'enveloppe 122. De la sorte, moyennant une conception adéquate du matériau de l'enveloppe, une partie de ladite enveloppe 122 peut se consumer lors de l'utilisation de la fusée 124 à combustible solide, la rigidité de ladite enveloppe 122 et sa résistance à l'éclatement n'étant, de surcroît, nullement dégradées pour autant. L'enveloppe 122 brûlée peut être de nouveau emplie de combustible solide 130, et réemployée.
Liste des références numériques 10 dispositif 12 enveloppe 14 système d'appui 16 support 18 système applicateur 20 matériau en bandes ou en filaments 22 système d'approvisionnement 24 système d'entraînement 26 système de durcissement 28 système de commande 30 surface d'implantation 32 corps d'isolation 34 face intérieure 36 face extérieure 38 paroi 40 espace de réception 42 fibre 44 matériau matriciel 46 partie d'appui 48 organe central 50 arbre 52 axe de rotation 54 unité d'appui 56 vérin 58 piston 60 cylindre 62 élément d'adossement 63 fibres 64 bobine 66 direction fléchée 67 matériau matriciel 68 récipient 70 arbre 72 arbre 74 système applicateur 76 système de chauffage 80 dispositif 82 système d'appui 84 système d'approvisionnement 86 partie d'appui 88 organe central 90 arbre 92 unité d'appui 94 surface de contact 96 élément de support 98 bobine 100 arbre 102 matériau isolant 104 enveloppe 106 couche 108 système d'infiltration 110 couche d'isolation 112 fibres 114 couche porteuse 116 matériau matriciel synthétique 118 fusée à combustible solide 120 enveloppe 121 dispositif 122 enveloppe 124 fusée à combustible solide 126 face extérieure 128 face intérieure 130 combustible solide 132 couche consumable
Claims (19)
- -REVENDICATION S-1. Procédé de fabrication d'une enveloppe d'une fusée à combustible solide intérieurement pourvue d'une isolation thermique, incluant les étapes suivantes : apprêtage d'un système d'appui ; dépôt d'un matériau isolant sur la face extérieure dudit système «l'appui, en vue d'élaborer une couche d'isolation thermique tenant la pression, ou en tant que matériau de départ dévolu à une telle couche ; dépôt d'un matériau en bandes ou en filaments sur la face extérieure dudit matériau isolant ; au moins le matériau en bandes ou en filaments étant durci afin d'obtenir une région porteuse rigide de l'enveloppe, en applique contre la face extérieure de la couche d'isolation.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un matériau renfermant des fibres, ou constitué par des fibres, est plaqué ou enroulé en tant que matériau en bandes ou en filaments.
- 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un matériau renfermant des fibres de carbone, des fibres de verre et/ou des fibres synthétiques, en particulier des fibres d'aramide, est utilisé en tant que matériau en bandes ou en filaments.
- 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu’un matériau (prepreg) préimprégné par un matériau matriciel synthétique est utilisé en tant que matériau en bandes ou en filaments, et/ou par le fait qu'à l'issue du dépôt, le matériau en bandes ou en filaments est soumis à un procédé d'infusion par un matériau matriciel synthétique, et ledit matériau en bandes ou en filaments est durci à l'état imprégné ou infiltré.
- 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un matériau renfermant des fibres ou constitué par des fibres, en particulier un feutre fibreux, est utilisé en tant que matériau isolant
- 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les fibres sont des fibres de carbone et/ou des fibres de céramique à base d'oxydes, en particulier des fibres d'oxyde d’aluminium ou des fibres de mullite.
- 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'un matériau (prepreg) préimprégné par un matériau matriciel synthétique est utilisé en tant que matériau isolant, et/ou par le fait qu'à l'issue du dépôt, le matériau isolant est soumis à un procédé d'infusion par un matériau matriciel synthétique, et ledit matériau d'isolation est durci à l'état imprégné ou infiltré.
- 8. Procédé selon la revendication 4 ou 7, caractérisé par le fait que le matériau matriciel synthétique est, ou inclut une résine synthétique, et est durci par chauffage, ou par le fait que ledit matériau matriciel synthétique est, ou inclut un matériau thermoplastique qui est chauffé lors du dépôt et est durci par refroidissement.
- 9. Procédé scion l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait qu’à l'issue du dépôt, le matériau isolant et le matériau en bandes ou en filaments sont conjointement soumis à un procédé d'infusion par un matériau matriciel synthétique, et par le fait que lesdits matériaux sont durcis conjointement à l'état infiltré.
- 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 et 8 telle que rattachée à la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un corps d'isolation en forme de plaque ou de coque, doué de rigidité propre, est déposé sur le système d'appui en tant que matériau isolant.
- 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le corps d'isolation est composé de segments préfabriqués qui peuvent constituer un assemblage modulaire et sont, par exemple, ajoutés radialement et/ou axialement les uns aux autres.
- 12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que le corps d'isolation inclut, ou forme un matériau matriciel dans lequel des fibres sont incorporées, lesdites fibres étant notamment noyées dans ledit matériau matriciel avec orientation anisotrope.
- 13. Enveloppe d'une fusée à combustible solide, fabriquée selon un procédé conforme aux revendications 1 à 12.
- 14. Fusée à combustible solide comprenant une enveloppe (12 ; 104) pourvue d'une structure extérieure porteuse et d'une couche d'isolation thermique (110) tenant la pression, placée à la face intérieure de ladite enveloppe (12 ; 104), au moins ladite structure extérieure de l’enveloppe (12 ; 104) étant produite en un matériau composite.
- 15. Fusée à combustible solide, selon la revendication 14, caractérisée par le fait que le matériau composite est un composite fibreux, et par le fait que la structure extérieure de l'enveloppe (12 ; 104) inclut une matrice (67 ; 116) en un matériau synthétique, et des fibres (63) noyées dans cette dernière.
- 16. Fusée à combustible solide, selon la revendication 14 ou 15, caractérisée par le fait que la couche d'isolation (110) est produite en un composite fibreux, et inclut une matrice (116) en un matériau synthétique et des fibres (112) noyées dans cette dernière, notamment par le fait que l’enveloppe (12 ; 104) présente un matériau matriciel identique sur la structure extérieure et sur ladite couche d'isolation (110).
- 17. Dispositif dévolu à la fabrication d’une enveloppe (12 ; 104 ; 120) d'une fusée (118) à combustible solide intérieurement pourvue d'une isolation thermique, en particulier selon un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 12, comprenant un système d'appui (14 ; 82) sur lequel un matériau isolant (32 ; 102) peut être déposé, au moins un système applicateur (18) conçu pour déposer ledit matériau isolant (32,102) et pour déposer un matériau (20) en bandes ou en filaments sur ledit matériau isolant (32 ; 102), ou sur une couche d’isolation (110) entourant celui-ci.
- 18. Procédé de fabrication d'une fusée à combustible solide, incluant les étapes suivantes : apprêtage d’un système d'appui ; dépôt d'un matériau en bandes ou en filaments à la face extérieure dudit système d'appui ; durcissement dudit matériau en bandes ou en filaments, en vue d'obtenir une enveloppe rigide de ladite fusée à combustible solide ; introduction d'un combustible solide dans l'espace de réception formé par l'enveloppe, de façon telle que ledit combustible solide soit en contact direct avec ladite enveloppe sans aucun, ou pour l'essentiel sans aucun matériau isolant interposé entre ladite enveloppe et lotit combustible solide.
- 19. Fusée à combustible solide comprenant, en tant que structure porteuse, une enveloppe (122) produite en un matériau composite, ainsi qu'un combustible solide (130) qui est disposé dans un espace de réception formé par l'enveloppe (122) et est en contact direct avec ladite enveloppe (122), ladite fusée (124) à combustible solide étant dépourvue, ou pour l’essentiel dépourvue d'un matériau isolant interposé entre ladite enveloppe (122) et ledit combustible solide (130).
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