FR3071554A1 - Paroi d'injection pour une chambre de combustion de moteur-fusee - Google Patents

Paroi d'injection pour une chambre de combustion de moteur-fusee Download PDF

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Abstract

Paroi d'injection (10) pour une chambre de combustion de moteur-fusée, la paroi étant munie d'une pluralité d'orifices d'injection (20), une majorité desdits orifices d'injection (20) étant disposée selon une répartition asymétrique et uniforme.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION [0001] Le présent exposé concerne une paroi d'injection, particulièrement pour une chambre de combustion. Une telle paroi d'injection peut trouver son application dans le domaine des chambres de combustion pour moteurs aérospatiaux.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE [0002] On connaît, dans l'état de la technique, une paroi d'injection, par exemple sous forme de plaque ou de dôme, comprenant une pluralité d'orifices d'injection. Une telle plaque est généralement disposée en fond de chambre de combustion. Chacun de ces orifices d'injection reçoit un injecteur s'étendant perpendiculairement à la plaque d'injection et injectant un fluide, par exemple un combustible, ou un mélange de fluides, par exemple un combustible et un comburant, selon une direction d'injection perpendiculaire à la paroi d'injection.
[0003] Classiquement, les orifices d'injection sont répartis de manière régulière sur la paroi d'injection, selon des motifs ou réseaux présentant des symétries par rapport à certains plans et/ou des invariances par rotation.
[0004] Bien qu'une telle paroi d'injection apporte généralement satisfaction, il existe un besoin constant d'accroissement des performances de combustion, notamment dans le domaine des moteurs spatiaux.
PRÉSENTATION DE L'INVENTION [0005] A cet égard, les inventeurs ont constaté qu'une partie de la perte de performance des chambres de combustion actuelles était due à une combustion hétérogène et sujette à des phénomènes d'instabilité à haute fréquence. De plus, les perturbations acoustiques qui résultent de ces phénomènes modulent le taux de dégagement de chaleur et induisent des oscillations de pression, lesquelles excitent les modes acoustiques qui peuvent provoquer des oscillations locales de la vitesse de combustion. Ces oscillations peuvent être suffisamment grandes pour générer des augmentations de flux de chaleur capables d'endommager des composants dans la chambre de combustion. Ainsi, le but de la présente invention est de remédier au moins substantiellement à ces inconvénients. [0006] A cet effet, le présent exposé concerne une paroi d'injection pour une chambre de combustion de moteur-fusée, la paroi étant munie d'une pluralité d'orifices d'injection, une majorité desdits orifices d'injection étant disposée selon une répartition asymétrique et uniforme. [0007] La paroi désigne une pièce généralement continue dont l'épaisseur est très petite par rapport aux dimensions de la paroi perpendiculairement à l'épaisseur. De manière non limitative, la paroi peut prendre la forme d'une plaque, d'un dôme ou d'un anneau. Une plaque est une pièce plane ou sensiblement plane s'étendant principalement selon un plan. Un dôme est une pièce présentant une courbure générale du centre du dôme vers sa périphérie. Un anneau est une pièce dessinant un contour fermé autour d'un axe. Un anneau peut être sensiblement cylindrique, à base quelconque, ou sensiblement tronconique. Tandis que la paroi d'un anneau s'étendant sensiblement longitudinalement par rapport audit axe, une plaque ou un dôme s'étend sensiblement transversalement par rapport à son axe.
[0008] Le caractère asymétrique et uniforme de la répartition de la majorité des orifices s'entend en abscisse curviligne en suivant la courbure éventuelle de la paroi.
[0009] La paroi d'injection possède les caractéristiques techniques qui la rendent adaptée à l'injection pour une chambre de combustion d'un moteur-fusée, compte tenu notamment des températures et des pressions qui y siègent. La chambre de combustion peut être, par exemple, la chambre de combustion principale d'un moteur-fusée ou la chambre de combustion d'un générateur à gaz, dans lesquelles les températures sont de l'ordre de respectivement 3600 K et 900 K (Kelvin).
[0010] Les orifices d'injection, plus simplement appelés orifices, sont configurés pour l'injection de fluide(s) dans la chambre de combustion. Ces orifices peuvent être configurés pour être positionnés en correspondance avec des injecteurs. En utilisation, de chaque orifice d'injection sort un jet d'injection, ou plus simplement jet, composé d'un ou plusieurs fluides. Un jet d'injection peut avoir une forme quelconque, par exemple cylindrique ou conique. En général, un jet d'injection peut avoir une forme à symétrie de révolution autour d'une direction d'injection.
[0011] La majorité des orifices d'injections désigne au moins la moitié des orifices d'injection. De préférence, tous les orifices d'injections sont disposés selon une répartition asymétrique et uniforme. Par la suite, sauf indication contraire explicite ou ressortant du contexte, un orifice d'injection désigne un orifice d'injection de ladite majorité.
[0012] Au sens du présent exposé, une répartition asymétrique ne possède pas d'axe ou de plan de symétrie, ni d'invariance par rotation ou translation. De préférence, dans une répartition asymétrique, il y a absence de courbe symétrique ayant des propriétés particulières. Par exemple, une disposition des orifices d'injection en couronnes successives et/ou en réseau avec répétition à l'identique d'un arc ou d'une maille n'est pas considérée, au sens du présent exposé, comme asymétrique.
[0013] Une répartition uniforme est une répartition sensiblement équirépartie des orifices d'injection. Par exemple, une répartition peut être considérée comme uniforme si une zone convexe de taille fixe de la plaque, choisie arbitrairement mais suffisamment grande pour être statistiquement représentative, a sensiblement la même densité d'orifices d'injection quelle que soit sa position sur la plaque. Selon un autre exemple, peut être considérée comme uniforme une répartition qui suit une loi de probabilité uniforme dans la zone de la paroi dans laquelle est disposée ladite majorité des orifices d'injection. Selon encore un autre exemple, peut être considérée comme uniforme une répartition telle que dans la zone de la paroi dans laquelle est disposée ladite majorité des orifices d'injection, la distance d'un orifice d'injection avec les orifices d'injections immédiatement voisins dans toutes les directions est comprise dans un intervalle prédéterminé, le rapport entre la borne supérieure de l'intervalle et la borne inférieure de l'intervalle étant inférieur ou égal à 10, de préférence à 5, de préférence encore à 3, de préférence encore à 2. Il peut exister encore d'autres répartitions uniformes des orifices d'injection de ladite majorité.
[0014] Grâce au fait qu'une majorité desdits orifices d'injection est disposée selon une répartition asymétrique et uniforme, contrairement aux idées reçues qui préconisaient jusqu'ici l'emploi de répartitions symétriques, la densité surfacique des débits d'injection est optimisée de façon à limiter les modes transversaux d'instabilité, et par suite réduire les oscillations et phénomènes d'instabilité de combustion à haute fréquence, tout en garantissant une combustion homogène dans l'ensemble de la chambre d'injection. Il s'ensuit une amélioration des performances de la chambre de combustion et un allongement de la durée de vie de la chambre à combustion.
[0015] Dans certains modes de réalisation, les orifices d'injection sont disposés le long d'une spirale, de préférence à intervalle angulaire régulier. De préférence encore, ledit intervalle angulaire peut n'avoir pas de multiple, exprimé en radians, divisible par 2π, de façon à éviter toute périodicité dans l'agencement tangentiel des orifices d'injection. Selon un exemple, la spirale peut passer par les centres desdits orifices d'injection. L'utilisation d'une spirale permet d'éviter facilement la présence, sur la paroi d'injection, d'un cercle sur lequel il n'y aurait aucun orifice d'injection.
[0016] Dans certains modes de réalisation, la spirale est une d'équation polaire r = A0C + B. Une telle spirale est parfois appelée spirale archimédienne d'indice c et regroupe notamment les spirales paraboliques, spirales de Fermât, spirales d'Archimède, etc. Dans la formule qui précède, r est le rayon des coordonnées polaires, l'angle Θ est l'azimut des coordonnées polaires, A, B et C sont des constantes. De préférence, C peut être compris entre 0.5 et 0.7.
[0017] Dans certains modes de réalisation, les coordonnées polaires du centre d'un orifice d'injection i peuvent être données par la suite :
(ri = ax ic + b t = di + p où a, b, c, d, p sont des constantes. Ce système d'équations paramétriques suit la spirale précitée, d'équation polaire r = A0C + B, si a — Axdc, b=B, c=C et p=0.
[0018] Plus particulièrement, dans certains modes de réalisation, les coordonnées polaires des orifices d'injection sont données par la suite :
f η = τ\ x ϊφ = 2π x Φ x i où i est un entier, indice de l'orifice considéré, rr est une longueur de base [0019] Ces coordonnées sont un cas particulier de spirale archimédienne d'indice c, dans laquelle, avec les notations précédentes, a = b=0 et c=i>, d=— et p=0. Toutefois, chacune de ces constantes pourraient être fixée indépendamment des autres. Le nombre Φ = i est l'inverse du nombre d'or φ et vaut approximativement 0,618. La quantité θχ = 2πχΦ est égale environ à 3,883 radians, soit 137,5° (degrés), et les angles sont des multiples de cet angle parfois appelé angle de divergence. Une telle valeur de l'angle de divergence et/ou de la puissance dans l'expression du rayon r permet d'obtenir une compacité maximale et une régularité optimale de la répartition des orifices d'injection.
[0020] Dans certains modes de réalisation, les orifices de ladite majorité sont des orifices cylindriques d'axe localement perpendiculaire à la paroi d'injection.
[0021] Dans certains modes de réalisation, la paroi est en outre munie d'un trou configuré pour recevoir un allumeur et les orifices sont placés à une distance de la périphérie dudit trou supérieure ou égale à une première distance prédéterminée, par exemple un dixième du rayon desdits orifices, voir une fois le rayon desdits orifices. La paroi peut comprendre un ou plusieurs tels trous. Un allumeur est un dispositif configuré pour fournir une énergie à un mélange de fluides afin d'en initier la réaction. Ladite distance peut être mesurée entre un bord du trou et un bord de l'orifice. Dans ces modes de réalisation, malgré la répartition uniforme des orifices d'injection, un espace minimum est laissé autour de l'allumeur pour satisfaire des critères de tenue mécanique. Alternativement, ledit trou peut être configuré pour recevoir un injecteur.
[0022] Dans certains modes de réalisation, les orifices sont placés à une distance du bord de la paroi d'injection supérieure ou égale à une deuxième distance prédéterminée, par exemple un dixième du rayon desdits orifices, de préférence entre une et cinq fois le rayon desdits orifices. Ladite distance peut être mesurée entre un bord externe ou périphérique de la paroi d'injection et un bord de l'orifice. Dans ces modes de réalisation, malgré la répartition uniforme des orifices d'injection, un espace minimum est laissé par rapport au bord de la paroi d'injection, pour éviter que la flamme de combustion, qui se fixe généralement sur les parois des injecteurs, ne crée de points chauds sur le pourtour de la chambre de combustion.
[0023] Dans certains modes de réalisation, les orifices les plus proches du bord de la paroi d'injection sont inclinés vers l'intérieur de la paroi d'injection. Cette caractéristique, alternativement ou en complément de la deuxième distance prédéterminée, vise également à éviter les points chauds sur le pourtour de la chambre de combustion.
[0024] Dans certains modes de réalisation, le rapport de la surface cumulée des orifices d'injection sur la surface totale de la paroi d'injection est compris entre 0,6 et 0,95, de préférence entre 0,8 et 0,95. La surface totale de la paroi d'injection prend en compte l'espace occupé par les orifices d'injection.
[0025] Dans certains modes de réalisation, la paroi d'injection comporte de 20 à 500 orifices d'injection, de préférence entre 50 et 250 orifices d'injection, de préférence entre 80 et 120 orifices d'injection.
[0026] Le présent exposé concerne également un système d'injection comprenant une paroi d'injection telle que précédemment décrite et une pluralité d'injecteurs respectivement montés en correspondance avec les orifices d'injection. Les injecteurs peuvent être distincts de la plaque d'injection ou former une seule pièce avec la paroi d'injection.
[0027] Un injecteur est dit monté en correspondance avec un orifice d'injection si l'injecteur est monté par rapport à l'orifice d'injection de sorte que l'injecteur injecte le ou les fluides à travers l'orifice d'injection. L'injecteur peut être inséré dans l'orifice d'injection ou placé en vis-à-vis de l'orifice d'injection, ou encore la sortie de l'injecteur peut être reliée à l'orifice d'injection au moyen d'une pièce intermédiaire.
[0028] Les injecteurs peuvent être des injecteurs simples (monoergols) ou multi-ergols, permettant d'injecter simultanément un ou plusieurs ergols, éventuellement coaxiaux, par exemple selon un écoulement purement axial ou tourbillonnant (« swirlé »).
[0029] Le présent exposé concerne également une chambre de combustion de moteur-fusée, comprenant une paroi d'injection telle que précédemment décrite ou un système d'injection tel que précédemment décrit.
[0030] Une chambre de combustion de moteur-fusée est telle qu'aussi bien le combustible que le comburant sont injectés dans la chambre de combustion via les orifices d'injection de la paroi d'injection. Compte tenu de son utilisation dans l'espace, une telle chambre ne comprend pas de trous de ventilation pour le passage d'air de refroidissement et/ou de dilution.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0031] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente une chambre de combustion comprenant une paroi d'injection ;
- la figure 2 est une vue de dessus d'une paroi d'injection selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 3 illustre la répartition des orifices d'injection de la paroi d'injection selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 4 illustre la répartition des orifices d'injection de la paroi d'injection selon un deuxième mode de réalisation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION [0032] La figure 1 illustre schématiquement une plaque d'injection 10 selon un mode de réalisation, installée dans une chambre de combustion 12 partiellement représentée, par exemple une chambre de combustion principale de moteur-fusée. La paroi d'injection 10 forme, avec une pluralité d'injecteurs 14, un système d'injection pour l'injection de fluides, en l'occurrence du carburant et du comburant, par exemple un ergol oxydant et un ergol réducteur, dans la chambre de combustion 12. Comme indiqué précédemment, les injecteurs 14 sont montés en correspondance avec des orifices 20 de la plaque d'injection 10, de façon à permettre la circulation et l'injection de fluide par les injecteurs 14 à travers les orifices d'injections correspondants 20.
[0033] L'épaisseur de la paroi d'injection peut être de l'ordre de quelques millimètres, typiquement 1 à 20 millimètres. La paroi d'injection peut avoir une longueur allant de quelque 10 centimètres à plus d'un mètre, par exemple 1,5 mètre.
[0034] Les caractéristiques de la paroi d'injection sont détaillées sur la figure 2, qui est une vue de dessus de la paroi d'injection 10. En l'espèce, la paroi d'injection 10 est une plaque plane, ici de contour circulaire.
[0035] Comme indiqué précédemment, la paroi d'injection 10 est munie d'une pluralité d'orifices d'injection 20. Dans ce mode de réalisation, les orifices d'injection 20 sont cylindriques à base circulaire. Toutefois, d'autres formes sont possibles, par exemple des formes cylindriques à base non-circulaire ou tronconiques. Le diamètre des orifices d'injection est ici constant et peut mesurer entre 2 et 20 millimètres.
[0036] Une majorité desdits orifices d'injection 20 est disposée selon une répartition asymétrique et uniforme. En effet, comme on peut le voir sur la figure 2, à l'exception des effets de bord à proximité du centre O de la paroi d'injection 10 et du bord 18 en périphérie de la paroi d'injection 10, la densité d'orifices d'injection est sensiblement constante sur toute la zone dans laquelle se trouve la majorité des orifices d'injection 20, ici sur toute la paroi d'injection 10. Une telle répartition ne présente ni chevauchement des orifices entre eux, ni lacune d'orifices. Par ailleurs, dans le plan dans lequel s'étend la paroi d'injection 10, en l'occurrence perpendiculairement à son axe Z, la paroi d'injection 10 ne comporte aucun élément de symétrie ni d'invariance par rotation ou translation.
[0037] De plus, dans ce mode de réalisation, la paroi d'injection 10 est munie d'un trou 16 configuré pour recevoir un allumeur. En l'occurrence, le trou 16 est prévu au centre de la paroi d'injection 10. Le trou 16 peut présenter un diamètre supérieur à celui des orifices d'injection 20. Les orifices d'injection 20, qu'ils appartiennent ou non à la majorité d'orifices disposés selon une répartition uniforme et asymétrique, sont ici placés au moins à une première distance prédéterminée dl de la périphérie dudit trou 16. La distance dl peut être supérieure ou égale à un rayon desdits orifices, comme c'est le cas sur la figure 2. L'allumeur destiné à se loger dans le trou 16 est ainsi préservé des flammes de combustion.
[0038] Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, les orifices d'injection 20, qu'ils appartiennent ou non à la majorité d'orifices disposés selon une répartition uniforme et asymétrique, sont placés au moins à une deuxième distance prédéterminée d2 du bord 18 de la paroi d'injection 10. Le bord 18 de la plaque d'injection 10 est sa périphérie externe, configurée pour être au voisinage et/ou au contact d'une paroi externe de la chambre de combustion 12. Ainsi, le bord 18 ne comprend pas le pourtour du trou 16. La deuxième distance prédéterminée d2 peut être dimensionnée pour tenir les charges thermomécaniques et assurer la compatibilité thermochimique de la paroi de chambre de l'organe de combustion. Selon un exemple, la deuxième distance prédéterminée d2 peut être supérieure ou égale à un rayon des orifices d'injection.
[0039] En outre, pour protéger encore davantage la paroi externe de la chambre de combustion 12 des points chauds, dans ce mode de réalisation, les orifices d'injection 20' les plus proches du bord 18 de la paroi d'injection 10 peuvent être inclinés vers l'intérieur de la paroi d'injection 10. Une direction dirigée vers l'intérieur de la paroi d'injection 10 désigne toute direction telle qu'en projection sur la paroi d'injection 10, la longueur entre l'orifice d'injection 20' considéré et le bord 18 de la paroi 10 le plus proche selon ladite direction est supérieure ou égale à la longueur entre l'orifice d'injection 20' et le bord 18 de la paroi le plus proche selon une direction opposée à ladite direction. Selon un exemple, les orifices d'injection 20' les plus proches du bord 18 de la paroi d'injection 10 peuvent être inclinés radialement vers un axe central normal à la paroi d'injection 10, ici l'axe Z, tous lesdits orifices d'injection 20' étant inclinés vers le même côté de la paroi d'injection 10, en l'occurrence le foyer de combustion de la chambre de combustion 12. L'inclinaison de l'orifice d'injection 20' vers l'intérieur, et, en l'occurrence, de l'injecteur 14' associé, est représentée sur la figure 1. Selon un exemple, l'inclinaison de l'axe de l'orifice d'injection 20 par rapport à une normale locale à la paroi d'injection 10 peut être comprise entre 0° et 10°, de préférence entre 1° et 7°.
[0040] Comme on le voit par ailleurs sur la figure 1, à l'exception des orifices 20' les plus proches du bord 18 de la paroi d'injection 10, les orifices d'injection 20 sont des orifices d'axe localement perpendiculaire à la paroi d'injection 10. les injecteurs 14 peuvent être respectivement engagés dans les orifices d'injection 20, chaque injecteur 14 s'étendant alors localement perpendiculairement à la paroi d'injection 10.
[0041] La figure 3 présente la répartition des orifices d'injection utilisée pour la paroi d'injection 10 selon le premier mode de réalisation.
[0042] Dans ce mode de réalisation, les orifices d'injection sont disposés le long d'une spirale SI. La spirale SI peut avoir pour centre le centre O de la paroi d'injection 10. Chaque orifice d'injection i, i étant un entier naturel, est repéré par ses coordonnées polaires (η,0ζ), qui sont, plus précisément dans le présent mode de réalisation, les coordonnées polaires de son centre. Lorsque la paroi d'injection 10 n'est pas plane, les coordonnées polaires peuvent être des coordonnées en projection sur un plan ou des coordonnées curvilignes qui suivent la courbure de la paroi d'injection.
[0043] L'équation polaire de la spirale SI est de la forme : r = A0C + B, avec A, B, C des constantes. Dans ce mode de réalisation,
A = -2^)C , B=0, et C = Φ = r étant dans l'unité de longueur de rx et Θ en radians.
[0044] Il reste ensuite à déterminer où, sur la spirale SI, sont placés les orifices d'injection. Ceci peut être fait, de manière univoque, en déterminant l'intervalle angulaire entre deux orifices successifs sur la spirale. Dans cet exemple, les orifices d'injection sont placés à intervalle angulaire régulier le long de la spirale SI. Cela signifie que la suite des angles (0J est une suite arithmétique dont la raison est ledit intervalle angulaire, et le rayon est alors déterminé du fait de l'équation de la spirale SI.
[0045] Ainsi, dans ce mode de réalisation, les coordonnées polaires du centre d'un orifice d'injection i sont données par la suite :
f η = x ΐφ
1.0i = 2π x Φ x i [0046] Comme il ressort de ces expressions, la suite des angles (0J est une suite arithmétique de raison, ou angle de divergence, 0X = 2π x Φ.
[0047] La figure 4 présente une répartition des orifices d'injection de la paroi d'injection selon un deuxième mode de réalisation. Sur cette figure, les éléments correspondant ou identiques à ceux du premier mode de réalisation recevront le même signe de référence et ne seront pas décrits à nouveau.
[0048] Dans ce mode de réalisation, les orifices d'injections sont également disposés le long d'une spirale S2 dont l'équation polaire est de la forme : r = A0C + B, avec A, B, C des constantes. Dans ce mode de réalisation, A = 1, B=0, C = 1/2. Ainsi, l'équation de la spirale S2 est, plus simplement, r = 4θ. Il s'agit d'une spirale dite parabolique (de la forme (r - R)2 = α2θ) et plus particulièrement d'une spirale de Fermât (de la forme r2 = a2 θ').
[0049] Dans ce mode de réalisation aussi, on choisit de placer les orifices d'injection, ou plus précisément leurs centres respectifs, à intervalle angulaire régulier le long de la spirale S2. Toutefois, il pourrait en être autrement tant que cela conduit à une répartition uniforme et asymétrique des orifices d'injection dans la paroi d'injection 10.
[0050] Dans ce mode de réalisation, l'angle de divergence est également choisi égal à θ1 = 2πχΦ. Ainsi, au vu de ce qui précède, dans ce mode de réalisation, les coordonnées polaires du centre d'un orifice d'injection i sont données par la suite :
f η = rjVï
Ιθι = 2π x Φ x i [0051] Plus généralement, les coordonnées polaires du centre d'un orifice d'injection i peuvent être données par la suite :
ίη = ax ic + b t θι = di + p
Les constantes a et d sont des facteurs multiplicatifs permettant le positionnement de chaque orifice d'injection par rapport au premier orifice de la suite, ainsi que l'écart inter-orifice. Ces constantes peuvent être choisies de manière à assurer un écart inter-orifices minimum et à garantir l'absence de chevauchement des orifices. L'exposant c détermine l'évolution de l'espacement entre deux arcs successifs de la spirale dans la direction radiale. La constante b détermine un rayon minimal en-deçà duquel aucun orifice n'est positionné. La constante p est un déphasage entraînant une rotation globale de la répartition obtenue.
[0052] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Paroi d'injection (10) pour une chambre de combustion (12) de moteur-fusée, la paroi étant munie d'une pluralité d'orifices d'injection (20), une majorité desdits orifices d'injection (20) étant disposée selon une répartition asymétrique et uniforme.
  2. 2. Paroi d'injection (10) selon la revendication 1, dans laquelle les orifices d'injection (20) sont disposés le long d'une spirale, de préférence à intervalle angulaire régulier.
  3. 3. Paroi d'injection (10) selon la revendication 2, dans laquelle la spirale est une spirale (SI, S2) d'équation polaire r = A0C + B, avec A, B, C des constantes.
  4. 4. Paroi d'injection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les coordonnées polaires des orifices d'injection (20) sont données par la suite :
    r η = x ίφ
    Ιθι = 2π x Φ x i où i est un entier, indice de l'orifice considéré, rr est une longueur de base
  5. 5. Paroi d'injection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à
    4, dans laquelle les orifices d'injection (20) sont des orifices cylindriques d'axe localement perpendiculaire à la paroi d'injection.
  6. 6. Paroi d'injection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à
    5, la paroi (10) étant en outre munie d'au moins un trou (16) configuré pour recevoir un allumeur, les orifices d'injection (20) étant placés à une distance (dl) de la périphérie dudit trou (16) supérieure ou égale à un dixième du rayon desdits orifices (20).
  7. 7. Paroi d'injection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à
    6, dans laquelle les orifices d'injection (20) sont placés à une distance (d2) du bord (18) de la paroi d'injection (10) supérieure ou égale à un dixième du rayon desdits orifices (20).
  8. 8. Paroi d'injection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à
    7, dans laquelle les orifices d'injection (20) les plus proches du bord (18) de la paroi d'injection (10) sont inclinés vers l'intérieur de la paroi d'injection (10).
  9. 9. Système d'injection comprenant une paroi d'injection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et une pluralité d'injecteurs (14) respectivement montés en correspondance avec les orifices d'injection.
  10. 10. Chambre de combustion (12) de moteur-fusée, comprenant une paroi d'injection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou un système d'injection selon la revendication 9.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3413810A (en) * 1965-05-15 1968-12-03 Bolkow Gmbh Fuel injection device for liquid fuel rocket engines
FR2698914A1 (fr) * 1992-12-09 1994-06-10 Europ Propulsion Moteur-fusée à ergols liquides à flux dérivé et générateur de gaz intégré.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3413810A (en) * 1965-05-15 1968-12-03 Bolkow Gmbh Fuel injection device for liquid fuel rocket engines
FR2698914A1 (fr) * 1992-12-09 1994-06-10 Europ Propulsion Moteur-fusée à ergols liquides à flux dérivé et générateur de gaz intégré.
EP2634487A2 (fr) * 2012-03-01 2013-09-04 General Electric Company Système et procédé permettant pour réduire la dynamique de combustion dans une chambre de combustion

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