[0001] La présente invention concerne une coiffe de fusée, du type comprenant une coque
ogivale en un premier matériau et une virole en un deuxième matériau pour la fixation
de la coque ogivale à un corps de fusée, la virole comprenant un manchon centré sur
un axe, emmanché avec la coque ogivale et collé à la coque ogivale.
[0003] La coque ogivale est le plus souvent réalisée en céramique, de sorte à pouvoir résister
aux importants échauffements aérodynamiques auxquels elle est généralement soumise.
Cette catégorie de matériaux présente habituellement des caractéristiques mécaniques
restreintes rendant difficile l'assemblage direct de la coque au corps de fusée, d'où
l'intégration, dans la coiffe de fusée, d'une virole pour faire l'interface avec le
corps de missile.
[0004] On connaît de
FR 2 279 968 une coiffe de fusée dont la virole est réalisée en Fe-Ni36%, mieux connu sous la
marque Invar®. Ce matériau est privilégié du fait qu'il s'agit du seul alliage présentant
un coefficient d'expansion thermique suffisamment proche du coefficient d'expansion
thermique des céramiques pour permettre l'assemblage de la virole à la coque ogivale
sans risque que la dilatation de la virole sous l'effet des échauffements aérodynamiques
entraîne la rupture de la coque.
[0005] Les coiffes de fusée ainsi réalisées présentent toutefois de nombreux inconvénients
:
- elles ne sont pas adaptées à des applications dans lesquelles la coiffe de fusée est
soumise à des températures très élevées, du fait que, au-delà de 130°C le coefficient
d'expansion thermique du Fe-Ni36% augmente rapidement et que ses caractéristiques
mécaniques se dégradent,
- elles sont lourdes, ce qui déplace le centre de gravité de la fusée vers l'avant et
complique le pilotage de la fusée,
- elles sont coûteuses, et
- leur production est longue et compliquée.
[0006] Un objectif de l'invention est ainsi de réaliser une coiffe de fusée adaptée pour
des utilisations où la virole est soumise à des températures élevées. D'autres objectifs
sont de réduire le poids de la coiffe de fusée, d'augmenter la résistance mécanique
de la virole, de réduire le coût de la coiffe de fusée, et d'en accélérer la production.
[0007] A cet effet, l'invention a pour objet une coiffe de fusée du type précité, dans laquelle
le manchon présente un assouplissement radial apte à absorber la dilatation thermique
radiale du manchon, et/ou un assouplissement axial apte à absorber la dilatation thermique
axiale du manchon.
[0008] Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, la coiffe de fusée présente
également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant
toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- la virole comprend un socle annulaire sensiblement coaxial au manchon, le manchon
faisant saillie depuis ledit socle annulaire ;
- l'assouplissement radial est formé par le découpage du manchon en une pluralité de
lamelles réparties autour de l'axe ;
- le manchon s'étend axialement depuis une extrémité proximale de raccordement au socle
annulaire jusqu'à une extrémité distale opposée, chaque lamelle s'étendant depuis
l'extrémité proximale jusqu'à l'extrémité distale ;
- chaque lamelle est collée aux lamelles voisines par l'intermédiaire d'un cordon de
colle souple telle qu'une colle silicone ou une colle polyuréthane ;
- l'assouplissement axial est formé par une ondulation du manchon parallèlement à l'axe
;
- la coque ogivale présente un taraudage ou un filetage complémentaire à l'ondulation
du manchon ;
- le premier matériau a un coefficient d'expansion thermique à 300°C inférieur au coefficient
d'expansion thermique du deuxième matériau à la même température ;
- le premier matériau est transparent aux ondes électromagnétiques ;
- le premier matériau est constitué par une céramique, par exemple par de la silice
;
- le deuxième matériau est constitué par du titane, par exemple du titane TA6V ;
- le manchon est collé à la coque ogivale par l'intermédiaire d'une colle souple telle
qu'une colle silicone ou une colle polyuréthane ;
- la virole est formée d'une pièce ; et
- la virole est réalisée par fabrication additive, en particulier par fusion sélective
par laser.
[0009] L'invention a également pour objet une fusée comprenant une coiffe de fusée telle
que décrite ci-dessus.
[0010] D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description
qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins
annexés, dans lesquels :
- la Figure 1 est une vue de côté d'une fusée selon l'invention,
- la Figure 2 est une vue en coupe axiale d'une coiffe de fusée de la fusée de la Figure
1, selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la Figure 3 est une vue en coupe axiale de la coiffe de fusée de la fusée de la Figure
1, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et
- la Figure 4 est une en coupe radiale de la coiffe de fusée de la Figure 2, selon un
plan marqué IV-IV sur la Figure 2.
[0011] La fusée 10 représenté sur la Figure 1 comprend un corps 12 sensiblement cylindrique
allongé suivant un axe longitudinal A-A', et une coiffe 14 disposée à une extrémité
axiale avant du corps 12.
[0012] La fusée 10 est une fusée autoguidée adaptée pour atteindre une cible de manière
autonome, sans intervention extérieure. A cet effet, la fusée 10 comprend un autodirecteur
16 logé dans la coiffe 14.
[0013] En référence à la Figure 2, la coiffe 14 comprend une coque ogivale 20 et une virole
22 pour la fixation de la coque ogivale 20 au corps 12.
[0014] La coque ogivale 20 est sensiblement coaxiale à l'axe A-A'. Elle définit une extrémité
avant 24 de la fusée 10 formée par la pointe de l'ogive.
[0015] Cette extrémité avant 24 constitue également l'extrémité avant de la coiffe 14.
[0016] La coque ogivale 20 présente une face intérieure 26 et une face extérieure 28.
[0017] La coque ogivale 20 est de préférence formée d'une pièce.
[0018] La coque ogivale 20 est réalisée en un premier matériau et est en particulier constituée
de ce premier matériau.
[0019] Le premier matériau est transparent aux ondes électromagnétiques. Ainsi, l'autodirecteur
16 peut scanner l'environnement extérieur de la fusée 10 à travers la coque 20.
[0020] Le premier matériau est également résistant aux fortes contraintes thermiques, par
exemple aux températures supérieures à 700°C.
[0021] A cet effet, le premier matériau est constitué par une céramique. De préférence,
cette céramique est de la silice ; ainsi, la transparence de la coque 20 aux ondes
électromagnétiques est renforcée.
[0022] Le premier matériau a un coefficient d'expansion thermique inférieur à 10
-6 K
-1 sur une large plage de température au-delà de 700°C.
[0023] La virole 22 est formée d'une pièce.
[0024] La virole 22 est de préférence réalisée par fabrication additive, en particulier
par fusion sélective par laser.
[0025] La virole 22 est réalisée en un deuxième matériau et est en particulier constituée
de ce deuxième matériau.
[0026] Le deuxième matériau a un coefficient d'expansion thermique à 300°C supérieur au
coefficient d'expansion thermique du premier matériau à la même température. En d'autres
termes, le premier matériau a un coefficient d'expansion thermique à 300°C inférieur
au coefficient d'expansion thermique du deuxième matériau à la même température.
[0027] Par exemple, le deuxième matériau a un coefficient d'expansion thermique compris
entre 8.10
-6 et 10
-5 K
-1 sur une large plage de température au-delà de 300°C..
[0028] Le deuxième matériau est de préférence constitué par du titane, par exemple du titane
TA6V. Ainsi, la virole 22 présente d'excellentes propriétés mécaniques, même pour
des températures élevées, est légère, et est résistante à la corrosion.
[0029] La virole 22 comprend un socle annulaire 30 et un manchon d'accouplement 32.
[0030] Le socle annulaire 30 est sensiblement coaxial à l'axe A-A'.
[0031] Le socle annulaire 30 définit une extrémité arrière 34 de la coiffe 14.
[0032] Le socle annulaire 30 présente des organes 36 de fixation au corps 12. Ces organes
de fixation 36 sont ici formés par des orifices radiaux aptes au passage de vis 38
destinées à être visées au corps 12. En variante (non représentée), les organes de
fixation 36 sont formés par un taraudage du socle 30 adapté pour le vissage du socle
30 sur le corps 12.
[0033] Le socle annulaire 30 présente une face périphérique externe 40 et une face périphérique
interne 42. La face périphérique externe 40 s'inscrit ici dans le prolongement de
la face externe 28 de la coque 20.
[0034] Le socle annulaire 30 est disposé axialement à l'écart de la coque 20.
[0035] Le socle annulaire 30 présente également une extrémité avant 44. Cette extrémité
avant 44 est à l'opposé de l'extrémité arrière 34.
[0036] L'extrémité avant 44 est chanfreinée. Le chanfrein est ici formé dans la face périphérique
externe 40 du socle 30.
[0037] Le manchon 32 est sensiblement centré sur l'axe A-A'
[0038] Le manchon 32 fait saillie axialement vers l'avant depuis le socle annulaire 30,
en particulier depuis l'extrémité avant 44 du socle annulaire 30.
[0039] Le manchon 32 s'étend axialement depuis une extrémité proximale 46 de raccordement
au socle 30 jusqu'à une extrémité distale 48 opposée au socle 30.
[0040] Le manchon 32 est emmanché avec la coque 20 et est collé à la coque 20. Dans l'exemple
représenté, il est emmanché dans la coque 20 et est collé à la face interne 26 de
la coque 20. En variante (non représentée), le manchon 32 est emmanché sur la coque
20 et est collé à la face externe 28 de la coque 20.
[0041] Comme on l'a vu plus haut, le manchon 32 est réalisé dans un matériau présentant
un coefficient d'expansion thermique supérieur à celui de la coque 20. Lorsque la
coiffe 14 sera soumise à des échauffements aérodynamiques, le manchon 32 va donc se
dilater davantage que la coque 20. Afin d'éviter que ces dilatation n'entraînent la
rupture de la coque 20, le manchon 32 présente un assouplissement radial apte à absorber
la dilatation thermique radiale du manchon 32, et un assouplissement axial apte à
absorber la dilatation thermique axiale du manchon 32.
[0042] En outre, le manchon 32 est collé à la coque 20 par l'intermédiaire d'une colle souple
telle qu'une colle silicone ou une colle polyuréthane.
[0043] Cette colle forme une couche de colle 50 à l'interface entre le manchon 32 et la
coque 20.
[0044] L'assouplissement radial est formé par le découpage du manchon 32 en une pluralité
de lamelles 52 réparties autour de l'axe A-A'.
[0045] Chaque lamelle 52 s'étend de manière sensiblement rectiligne depuis l'extrémité proximale
46 jusqu'à l'extrémité distale 48 du manchon 32.
[0046] Chaque lamelle 52 est espacée orthoradialement de ses lamelles 52 voisines.
[0047] En d'autres termes, le manchon 32 présente une pluralité de fentes axiales 54 traversant
chacune radialement le manchon 32 et s'étendant axialement depuis l'extrémité proximale
46 jusqu'à l'extrémité distale 48. Chaque fente axiale 54 sépare l'une de l'autre
deux lamelles 52 voisines.
[0048] Chaque lamelle 52 est collée aux lamelles 52 voisines par l'intermédiaire d'un cordon
de colle souple 56. Ce cordon de colle 56 comble la fente 54 ménagée entre les lamelles
52.
[0049] Cette colle souple est typiquement constituée par une colle silicone ou une colle
polyuréthane.
[0050] L'assouplissement axial est formé par une ondulation du manchon 32 parallèlement
à l'axe A-A', c'est-à-dire par une déformation du manchon 32 telle que celui-ci présente
une succession de creux 60 et de bosses 62 succédant les unes aux autres suivant une
direction parallèle à l'axe A-A'.
[0051] Les creux 60 sont formés par des parties du manchon 32 qui sont éloignées de l'axe
A-A' par rapport à une distance moyenne du manchon 32 à l'axe A-A'. Les bosses 62
sont formés par des parties du manchon 32 qui sont rapprochées de l'axe A-A' par rapport
à une distance moyenne du manchon 32 à l'axe A-A'.
[0052] Chaque creux 60 est circonférentiel, c'est-à-dire qu'il se prolonge sur tout le manchon
32 tout autour de l'axe A-A'. En particulier, chaque creux 60 se prolonge d'une lamelle
52 à l'autre.
[0053] De même, chaque bosse 62 est circonférentielle.
[0054] Le manchon 32 présente ainsi une forme de tube ondulé.
[0055] Dans l'exemple de la Figure 2, la coque 20 présente un taraudage 64 complémentaire
à cette ondulation. Cela permet de renforcer la tenue de la coque 20 sur le manchon
32.
[0056] Dans la variante non représentée où le manchon 32 est emmanché sur la coque 20, la
coque 20 présente de préférence un filetage complémentaire à l'ondulation, pour l'obtention
du même résultat.
[0057] Dans l'exemple de la Figure 3, la coque 20 ne présente ni taraudage ni filetage.
A la place, le tronçon d'extrémité arrière 66 de la coque 20, disposée radialement
au droit du manchon 32, est simplement aminci.
[0058] Ici, la coiffe 14 comprend également une cale 70 interposée entre la coque 20 et
l'extrémité avant 44 du socle 30 de la virole 22.
[0059] Cette cale 70 est en appui contre la face arrière de la coque 20 et la face externe
40 du socle 30. Elle permet d'éviter un contact direct du métal du socle 30 avec la
silice de la coque 20, un tel contact direct pouvant être dommageable à la silice.
[0060] La cale 70 est typiquement réalisée en matière plastique apte à supporter des températures
élevées, en Viton® par exemple, et est de préférence constituée de ce matériau.
[0061] Ainsi, la coiffe de fusée 14 est adaptée pour des utilisations où la virole 22 est
soumise à des températures élevées puisque, même si le matériau formant la virole
22 présente un coefficient d'expansion thermique supérieur à celui du matériau de
la coque ogivale 20, il peut se dilater sans risque de rupture de la coque ogivale
20. Ceci est renforcé par l'emploi de titane, qui permet de garantir pour la virole
22 une excellente résistance, même à température élevée.
[0062] En outre, le poids et le coût de la coiffe 14 sont réduits.
[0063] Enfin, la production de la coiffe 14 est accélérée, puisque celle-ci emploie des
produits couramment disponibles dans le commerce ne nécessitant en outre aucun traitement
particulier.
1. Coiffe de fusée (14) comprenant une coque ogivale (20) en un premier matériau et une
virole (22) en un deuxième matériau pour la fixation de la coque ogivale (20) à un
corps de fusée (12), la virole (22) comprenant un manchon (32) centré sur un axe (A-A'),
emmanché avec la coque ogivale (20) et collé à la coque ogivale (20), caractérisée en ce que ledit manchon (32) présente un assouplissement radial apte à absorber la dilatation
thermique radiale du manchon (32), et/ou un assouplissement axial apte à absorber
la dilatation thermique axiale du manchon (32).
2. Coiffe de fusée (14) selon la revendication 1, dans laquelle la virole (22) comprend
un socle annulaire (30) sensiblement coaxial au manchon (32), le manchon (32) faisant
saillie depuis ledit socle annulaire (30).
3. Coiffe de fusée (14) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'assouplissement
radial est formé par le découpage du manchon (32) en une pluralité de lamelles (52)
réparties autour de l'axe (A-A').
4. Coiffe de fusée (14) selon les revendications 2 et 3 prises ensemble, dans laquelle
le manchon (32) s'étend axialement depuis une extrémité proximale (46) de raccordement
au socle annulaire (30) jusqu'à une extrémité distale (48) opposée, chaque lamelle
(52) s'étendant depuis l'extrémité proximale (46) jusqu'à l'extrémité distale (48).
5. Coiffe de fusée (14) selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle chaque lamelle (52)
est collée aux lamelles (52) voisines par l'intermédiaire d'un cordon de colle souple
(56) telle qu'une colle silicone ou une colle polyuréthane.
6. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
l'assouplissement axial est formé par une ondulation du manchon (32) parallèlement
à l'axe (A-A').
7. Coiffe de fusée (14) selon la revendication 6, dans laquelle la coque ogivale (20)
présente un taraudage ou un filetage complémentaire à l'ondulation du manchon (32).
8. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
le premier matériau a un coefficient d'expansion thermique à 300°C inférieur au coefficient
d'expansion thermique du deuxième matériau à la même température.
9. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
le premier matériau est transparent aux ondes électromagnétiques.
10. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
le premier matériau est constitué par une céramique, par exemple par de la silice.
11. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
le deuxième matériau est constitué par du titane, par exemple du titane TA6V.
12. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
le manchon (32) est collé à la coque ogivale (20) par l'intermédiaire d'une colle
souple telle qu'une colle silicone ou une colle polyuréthane.
13. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
la virole (22) est formée d'une pièce.
14. Coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
la virole (22) est réalisée par fabrication additive, en particulier par fusion sélective
par laser.
15. Fusée (10) comprenant une coiffe de fusée (14) selon l'une quelconque des revendications
précédentes.