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FR2898390A1 - Protection thermique pour chambre de combustion d'un moteur a reaction. - Google Patents

Protection thermique pour chambre de combustion d'un moteur a reaction. Download PDF

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FR2898390A1
FR2898390A1 FR8500890A FR8500890A FR2898390A1 FR 2898390 A1 FR2898390 A1 FR 2898390A1 FR 8500890 A FR8500890 A FR 8500890A FR 8500890 A FR8500890 A FR 8500890A FR 2898390 A1 FR2898390 A1 FR 2898390A1
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FR
France
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fibers
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layer
protection according
Prior art date
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Pending
Application number
FR8500890A
Other languages
English (en)
Inventor
Bruno Gonthier
Jean Grignon
Jean Michel Tauzia
Michel Hivert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Original Assignee
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
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Publication date
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Priority to SE8600212A priority patent/SE8600212D0/xx
Priority to GBGB8601321.6A priority patent/GB8601321D0/en
Priority to IT8667045A priority patent/IT8667045A0/it
Priority to CA000500256A priority patent/CA1341559C/fr
Priority to DE3601957A priority patent/DE3601957B3/de
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Abstract

L'invention concerne une protection thermique pour la chambre de combustion d'un moteur, notamment d'un moteur à réaction.La protection thermique 1 est constituée par une structure 2 en fibres réfractaires tridimensionnelle et multidirectionnelle. Cette structure est autoportante et perméable aux gaz. La protection thermique 1 comprend également un couche 3 élastique en matériau élastomère imprégnant la structure 2, et pouvant être elle même chargée avec des fibres. Cette couche 3 élastique est au moins interposée entre la structure 2 et la paroi 9 de la chambre de combustion thermique de l'invention résiste aux hautes température et sous des conditions sévères de fonctionnement du moteur, notamment quand des vibrations acoustiques de haute fréquence sont générées.L'invention s'applique notamment dans le domaine de la propulsion d'engin tels que missiles, fusées ou analogues.

Description

Protection thermique pour chambre de combustion d'un moteur à réaction
L'invention concerne une protection thermique pour une chambre de 5 combustion d'un moteur, notamment d'un moteur à réaction.
L'invention se rapporte plus particulièrement à une protection thermique présentant des caractéristiques de résistance à l'ablation élevées, assurant, par exemple dans le cas d'un moteur du type stato- 10 réacteur, une protection efficace de l'enveloppe de la chambre de combustion pendant la phase de fonctionnement du moteur stato-r réacteur, et la phase d'accélération dans le cas où le bloc d'accélération est intégré.
15 Un moteur du type stato-réacteur est, dans son principe, un tube possédant une entrée d'air, à l'intérieur duquel on fait brûler un carburant solide ou liquide. L'oxygène nécessaire à la combustion est contenu dans l'air pénétrant dans le tube. Le flux gazeux, obtenu par la dilatation de l'air entrant et des gaz de combustion, sort à une 20 vitesse plus grande du tube que la vitesse d'entrée du flux gazeux.
En conséquence, par réaction le moteur est le siège d'une poussée dirigée en sens inverse du flux gazeux.
25 L'enveloppe de la chambre de combustion est donc soumise à une température et une pression élevées, et également à une érosion importante due au flux gazeux s'écoulant sous une grande vitesse.
Pour protéger cette enveloppe, on la recouvre généralement par une couche de matériau résistant à la température, formant une protection thermique de la chambre de combustion. Cette protection thermique doit également résister à l'érosion par le flux gazeux et donc pré- senter une excellente résistance à l'ablation.
En outre, pour que l'air puisse entrer dans le moteur, il faut que celui-ci soit en déplacement. Il est donc nécessaire de porter les engins équipés d'un moteur du type stato-réacteur à une vitesse suffisante, par exemple en prévoyant des fusées à forte poussée, appelée généralement charge propulsive d'accélération. Dans un type de stato-réacteur, la charge propulsive d'accélération est logée dans la chambre de combustion du stato-réacteur, on dit alors que la charge d'accélération est intégrée, ou que le moteur est du type stato-réacteur à accélérateur intégré.
Il est avantageux dans cette configuration que le revêtement inhibiteur de combustion de la charge propulsive d'accélération, qui est un bloc de propergol puisse jouer également le rôle de protection thermique de l'enveloppe de la chambre de combustion, pendant la phase d'accélération, mais également pendant la phase de fonctionnement effectif du moteur stato-réacteur.
De nombreuses protections thermiques ont déjà été proposées et 25 utilisées. Elles peuvent se classer en deux types :
- les protections thermiques rigides réalisées en un matériau thermodurcissable, par exemple avec une résine phénolique,
30 - les protections thermiques à caractère "élastique" constituées essentiellement par un matériau élastomère résistant à la température et à l'oxydation. Ce matériau peut comporter des charges telles que des fibres de carbone ou analogues. Le matériau élastomère est, par exemple, une résine silicone. 35 Les protections thermiques du premier type peuvent, dans le cas d'un stato-réacteur à accélérateur intégré, se fissurer lors de la montée en pression dans la chambre de combustion provoquée par la combustion de la charge d'accélération. Ces fissurations sont dues aux dif- férences de déformation de l'enveloppe et de la protection thermique. Ainsi, ces matériaux ne peuvent assurer la protection de l'enveloppe de la chambre de combustion pendant la phase de fonctionnement du stato-réacteur. En outre, ces matériaux ont généralement une conductibilité thermique trop élevée pour assurer la protection de l'enve-loppe pendant des durées longues de fonctionnement du moteur.
Les protections thermiques du second type sont utilisées sans inconvénient majeur pour assurer la protection des chambres de combustion de moteurs dont les conditions de fonctionnement ne sont pas trop sévères. Toutefois, elles présentent certains inconvénients quand ces conditions de fonctionnement génèrent des contraintes mécaniques élevées, et notamment ne peuvent assurer une protection efficace de l'enveloppe de la chambre de combustion d'un stato-réacteur quand celle-ci est le siège de vibrations acoustiques, par exemple des vibrations acoustiques à haute fréquence (1000 à 3000 Hertz) dont l'intensité crête à crête est de l'ordre de 20 à 30 % de la pression nominale régnant dans cette chambre.
Ainsi, sous de telles conditions, ces matériaux élastomères s'abla- tent très rapidement, en couches successives. Ce phénomène provient de la génération de gaz de pyrolyse dans l'épaisseur de la protection thermique qui provoque le soufflage de la couche superficielle déjà pyrolysée et rendue plus ou moins étanche aux gaz.
La présente invention a pour but notamment de remédier à tous ces inconvénients, en proposant une nouvelle protection thermique qui, même sous des conditions sévères de fonctionnement, notamment sous l'effet de vibrations acoustiques, ne se détériore pas rapidement, et assure une protection efficace de l'enveloppe de la chambre de35 combustion, pendant le fonctionnement du stato-réacteur, tout en supportant sans dommage majeur la phase d'accélération.
A cet effet, l'invention propose une protection thermique pour chambre de combustion d'un moteur, notamment d'un moteur à réaction formée par une structure en fibres réfractaires tridimensionnelle, multidirectionnelle, autoportante et perméable aux gaz dont certaines fibres sont disposées selon au moins une direction qui n'est pas contenue dans le plan défini par au moins deux autres directions des fibres constituant cette structure, et au moins une couche en matériau élastomère imprégnant la structure et recouvrant au moins une face de celle-ci.
Selon une caractéristique de l'invention, pour augmenter la per- méabilité aux gaz de la structure tridimensionnelle, des cheminements préférentiels sont prévus dans l'épaisseur de celle-ci.
Selon, un premier mode préféré de réalisation de l'invention, la structure tridimensionnelle est formée par une couche de fibres disposées selon au moins deux directions, dans laquelle sont placées des touffes de fibres formant sur au moins une face de ladite couche, des picots. L'intégrité de la structure est obtenue soit par le tissage des fibres formant la couche, les touffes de fibres étant insérées dans la trame du tissu obtenu, soit par l'imprégnation de l'ensemble par une résine thermodurcissable telle que, par exemple, une résine phénolique, soit par un liant minéral tel que silice ou carbone.
Les cheminements préférentiels pour les gaz sont assurés soit par des 30 trous prévus dans la trame du tissu, ou dans la couche de fibres, soit par un tissage lâche.
Selon un deuxième mode préféré de réalisation de l'invention, la structure tridimensionnelle et multidirectionnelle est formée par au 35 moins deux nappes de fibres tissées ou tricotées,les nappes étant superposées et reliées entre elles de manière lâche par des fils de liage pour former une structure type matelas.
Selon un troisième mode préféré de réalisation de l'invention, la structure tridimensionnelle multidirectionnelle est formée par une structure textile épaisse présentant au moins deux couches de fils de trame superposées reliées entre elles par des fils de chaîne ondulant harmonieusement. Ainsi, la protection thermique de l'invention comprend une structure tridimensionnelle et multidirectionnelle, et une couche à caractère élastique formée par la couche en matériau élastomère. La structure multidirectionnelle formant une couche à intégrité élevée évite une ablation importante de la couche en matériau élastomère, tandis que cette dernière épouse les déformations de l'enveloppe de la chambre de combustion induites par les vibrations acoustiques générées dans la chambre évitant l'éclatement de la structure multidirectionnelle, et assure une isolation thermique de l'enveloppe.
En outre, la perméabilité aux gaz de la structure multidirectionnelle permet aux gaz produits par la pyrolyse de l'élastomère de se dégager dans la chambre de combustion, et évite ainsi le soufflage de la couche superficielle pyrolysée, ou de la structure elle-même.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la protection thermique est disposée dans la chambre de combustion d'un moteur de manière que la couche en matériau élastomère soit située entre l'enveloppe de la chambre de combustion, et la couche de fibres de la structure multidirectionnelle.
La structure multidirectionnelle est réalisée avec des fibres ayant une bonne résistance à la température telles que des fibres de carbone, de carbure de silicium,, de silice, de céramique, métalliques, ou un mélange de celles-ci, ou analogues.
Il est également possible d'utiliser des fibres non réfractaires pour renforcer mécaniquement la structure multidirectionnelle, telle que, 35 par exemple, des fibres polyamides, aramides ou polyaramides.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la couche élastique en matière élastomère contient des charges minérales réfractaires, telles que, par exemple, des fibres, et/ou des charges fibreuses comme des fibres de carbone, fibres de carbure de silicium, des fibres de carbure de bore, par exemple, ou des charges granulaires comme l'alumine, l'oxyde de zirconium, le carbure de silicium, le carbure de bore, de la silice, du carbone ou un mélange de ceux-ci, par exemple.
Avantageusement, pour diminuer la conductivité thermique de la protection thermique, on ajoute dans le matériau élastomérique des charges susceptibles de réagir chimiquement entre elles et avec le liant selon des réactions endothermiques, telles que par exemple une combinaison carbone-silice.
Selon une autre caractéristique de l'invention, il est possible d'interposer entre le matériau décrit ci-dessus et l'enveloppe de la chambre de combustion, une couche supplémentaire de matériau élastomère, ne contenant avantageusement pas de charges fibreuses, ou d'autres charges conductrices de la chaleur.
Par ailleurs, dans le cas où un bloc de propergol doit être coulé dans la chambre de combustion, par exemple pour former la charge propulsive d'accélération dans un moteur du type stato-réacteur, une couche de matériau d'inhibage de la combustion de ce bloc est dis-posée sur la surface de la protection thermique orientée vers l'intérieur de la chambre de combustion.
Les matériaux élastomères convenables pour la présente invention sont les matériaux qui présentent, en plus du caractère élastomérique, une bonne résistance à la température et à l'oxydation, et sont, par exemple, des polymères de silicone.
D'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention 35 apparaîtront plus clairement au vu de la description détaillée qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, d'une chambre de 5 combustion d'un moteur dans laquelle est disposée une protection thermique conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue à échelle agrandie et en coupe de la partie II de la figure 1, illustrant la structure de la protection thermique 10 conforme à l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique en perspective à grande échelle, d'un premier mode de réalisation de la structure tridimensionnelle de la protection thermique de l'invention, - la figure 4 est une vue schématique en perspective à grande échelle, d'un deuxième mode de réalisation de la structure tridimensionnelle de la protection thermique de l'invention, et
20 - la figure 5 est une vue schématique en coupe à grande échelle d'un troisième mode de réalisation de la structure tridimensionnelle de la protection thermique de l'invention.
En se référant à la figure 1, l'enveloppe 9 d'une chambre de combustion d'un moteur à réaction, par exemple d'un moteur de fusée ou missile, de type stato-réacteur, est protégée contre la chaleur et les attaques chimiques et mécaniques des gaz de combustion par une couche 1 protectrice, appelée protection thermique. L'adhérence de cette protection thermique 1 sur l'enveloppe 9 est, par exemple, 30 obtenue par l'enduction de la face interne de l'enveloppe 9 avec un composé de collage, tel qu'une résine synthétique, adhérant sur le matériau constituant l'enveloppe et sur la protection thermique. La nature de ce composé, qui est connue de l'homme de métier, est fonction du matériau constituant l'enveloppe 9, ce matériau pouvant être, 35 par exemple, un métal, une céramique, un matériau composite, un stratifié. 15 Par chambre de combustion, on entend, les enceintes dans lesquelles se produit une combustion avec un dégagement important de gaz et de chaleur.
Toutefois, l'invention s'applique également à la protection de toutes enceintes soumises à une température et une pression élevées, ainsi qu'à une circulation de fluide sous grande vitesse, ou à des contraintes mécaniques sévères.
En se référant plus particulièrement à la figure 2, on décrira la composition de la protection thermique, conforme à l'invention.
Selon l'invention, la protection thermique 1 comprend une structure auto-portante 2 et au moins une couche "élastique" 3.
La structure autoportante 2 est une structure de fibres comportant des fibres disposés dans plusieurs directions et forment une structure tridimensionnelle, ayant une certaine épaisseur permettant ainsi de réaliser un accrochage mécanique entre la couche élastique 3 et cette structure 2.
Différents exemples de structure autoportante convenable pour l'invention seront décrits plus en détail ci-après, en référence aux figures 3,4 et 5. La couche "élastique" 3 est constituée par un matériau élastomère tel qu'un élastomère silicone réticulant à température ambiante et connu sous l'abréviation "EVF" (élastomère vulcanisant à froid) ou l'abréviation américaine "RTV" (Room Temperature Vulcanising). 30 Le matériau élastomère est disposé sur une face de la structure autoportante 2 de manière à constituer une couche élastique 3 entre l'enveloppe 9 de la chambre de combustion et la structure auto-portante 2. Pour obtenir une liaison mécanique entre la structure 2 35 et la couche élastique 3, le matériau élastomère imprègne au moins une partie de l'épaisseur de la structure 2.25 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le matériau élastomère imprègne l'épaisseur totale de la structure 2.
Avantageusement, la couche élastique 3 est constituée par un élas- tomère tel qu'un élastomère silicone, contenant des charges minérales réfractaires décrites précédemment, et notamment des fibres de carbone ou de carbure de silicium, pour améliorer notamment ses propriétés mécaniques et thermiques.
Pour diminuer la conductivité thermique de la couche élastique 3 et améliorer la protection de l'enveloppe 9, on aboute dans le matériau élastomérique des charges telles qu'un mélange carbone, silice, réagissant entre elles ou avec le matériau élastomérique, ces réactions étant endothermiques consomment de la chaleur, ou des charges refroidissantes.
Selon l'invention, il est également possible, comme illustré â la figure 2, de déposer une couche 7 supplémentaire de matériau élastomère, sur la couche élastique 3. Cette couche 7 est avantageusement constituée par un matériau élastomère identique â celui constituant la couche 3. Toutefois, pour abaisser la conductivité thermique de la protection thermique, le matériau ne contient aucune charge conductrice de la chaleur ou fibreuse, mais il peut contenir des charges refroidissantes ou permettant de réaliser une réaction endothermique telles que le couple carbone/silice décrit ci-dessus.
Cette couche 7 supplémentaire est interposée, entre la protection thermique 1 et l'enveloppe 9 de la chambre de combustion lors de la mise en place de la protection thermique dans celle-ci. Ainsi, le matériau élastomère formant cette couche 7 remplit les vides éventuellement présents dans la couche élastique 3 de la protection thermique 1 permettant d'obtenir une protection homogène sans inclusion d'air.
En outre, dans le cas où, un bloc de propergol (non illustré) doit être coulé dans la chambre de combustion, par exemple pour former la charge propulsive d'accélération intégrée d'un moteur du type stato- réacteur, la face interne de la protection thermique 1, et plus précisément la face interne de la structure autoportante 2 est recouverte par une couche 8 de matériau, de préférence élastomère et avantageusement identique à celui constituant les couches 3 ou 7. La liaison entre la couche 8 et la protection thermique est assurée par l'adhésion de cette couche sur le matériau élastomère constituant la couche élastique 3 et imprégnant la structure auto-portante 2.
L'adhésion de cette couche 8 avec le propergol est obtenue de manière connue, éventuellement par le dépôt d'un primaire constitué par un polyisocyanate organique, par exemple, tel que décrit dans la demande de brevet français n 78 36 836 ou directement par l'addition de composés dans le matériau élastomère tel que décrit dans les demandes de brevet français n 82 21 644, 82 21 645 et 84 02 648. Il est également possible, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, de disposer à l'intérieur de la chambre de combustion un bloc de propergol dit "libre", c'est-àdire déjà inhibé. Ce bloc est simplement calé dans la chambre de combustion et n'adhère pas à la protection thermique.
La vulcanisation du ou des matériaux constituant la couche élastique 3 et les couches 7,8 si elles sont présentes, est avantageusement réalisée après la mise en place de la protection thermique 1 dans la chambre de combustion 9.
La structure autoportante 2 est constituée par des fibres réfractaires formant un tissu tridimensionnel et multidirectionnel, tissé ou non tissé. Ce tissu doit être perméable aux gaz et donc comporter des cheminements préférentiels pour les gaz. Ce tissu peut également comprendre des fibres non réfractaires, telles que, par exemple, des fibres en polyamide, et notamment les fibres de polyphénylène téréphtalamide commercialisées par la Société Dupont de Nemours sous la marque "Kevlar". 35 En se référant aux figures 3,4 et 5, on décrira à titre d'exemple, trois modes de réalisation de ces tissus.
Le premier mode de réalisation de la structure autoportante 2, illustré à la figure 3, consiste en une structure constituée par une nappe 4 de fibres dans laquelle sont insérés des touffes 5 de fibres formant ainsi sur au moins l'une des faces de la nappe des picots, ou une structure en forme de brosse, ou d'hérisson.
La nappe de fibres 4 peut être tissée, ou comme dans l'exemple illustré constituée par des fibres 4a disposées selon une direction et formant une première couche, et des fibres 4b disposées selon une direction de préférence orthogonale par rapport à la première couche et formant une seconde couche de fibres, les touffes ou picots étant insérés de manière régulière et en quinquonce dans la trame du tissu ainsi réalisé. Toutefois, pour permettre le passage des gaz, les picots 5 ne sont disposés que dans une trame sur deux, par exemple, pour ainsi laisser des trous 6. L'intégrité de l'ensemble est obtenue soit par le tissage des fibres 4a et 4b ensemble, soit par l'impré- gnation de l'ensemble par une résine thermodurcissable telle que, par exemple une résine phénolique. Les picots 5 sont soit constitués par des touffes de fibres coupées, soit par des fibres formant une boucle.
Un procédé pour fabriquer cette structure, notamment sous forme de corps de révolution, est décrit dans les brevets français n 2 408 676 et n 2 480 261.
Le matériau élastomère constituant la couche élastique 3 est alors disposé sur la face de la structure portant les picots 5, de manière à noyer ceux-ci. Il est également préférable de faire pénétrer le matériau élastomère dans les trous 6, notamment pour assurer une meilleure adhésion avec la couche 8 de collage sur un propergol.
La longueur des picots et leur densité (nombre de picots par surface de tissu) ne sont pas critiques pour l'invention, toutefois il est préférable que cette densité soit d'au moins 4 picots par centimètre carré, la densité des trous 6 étant au moins égale à celle des picots 5, et avantageusement supérieure à celle-ci.
Quand la couche 4 est tissée, le tissage est avantageusement réalisé de manière lâche pour rendre le tissu perméable aux gaz en formant des passages entre les fibres analogues aux trous 6 illustrés à la figure 3.
La figure 4 illustre un deuxième exemple de structure 2 autoportante convenable pour l'invention. Cette structure comprend au moins deux couches de tissus 10,11 superposées et reliées entre elles par des fils de liage 12. La liaison entre les deux couches superposées est lâche et réalisée par une multitude de fils de liage 12, l'ensemble formant une structure type matelas dont la garniture est constituée par les fils de liage.
Le tissage des tissus 10,11 doit être lâche pour rendre la structure 15 perméable aux gaz et également pour permettre au matériau élastomère de pénétrer dans celle-ci.
Un troisième exemple de structure auto-portante, illustré à la figure 5, est constituée par un tissu épais comprenant plusieurs 20 couches superposées de fils de trame 14a,14b reliées entre elles par des fils de chaîne 13 ondulant harmonieusement autour des fils 14 de trame de chaque couche. Les directions des fils de trame 14 et des sinusoïdes décrites par les fils de chaîne 13 ne sont pas obligatoirement orthogonales. La perméabilité aux gaz d'une telle structure 25 est obtenue par un tissage lâche.
D'autres structures tridimensionnelles peuvent convenir pour l'invention comme, par exemple, celle décrite dans le brevet français n 2 497 839. On donnera ci-dessous des exemples de réalisation de protection thermique conforme à l'invention, donnés uniquement à titre indicatif. 30 35 Exemple 1
a) caractéristique de la structure tridimensionnelle 2 : - fibres de carbone T 300 commercialisées par la Société Toray la structure a été imprégnée par une résine phénolique - épaisseur du tissu 4 : 3 mm -longueur des picots 5 : 7 mm - densité des picots 5 : environ 6 picots/cm2 de tissu - densité des trous 6 : environ 6 trous/ce de tissu 10 b) caractéristique de la couche "élastique" 3 : - matériau élastomère : système silicone RTV 630 commercialisé par la Société General Electrics 100 parties en poids 15 - charges : poudre de carbure de silicium 25 parties en poids fibres de carbone 8 parties en poids - agent réticulant du système silicone RTV 630 10 parties en poids
20 Cette protection thermique a été testée sur un banc simulant un vol d'un engin propulsé par un moteur type stato-réacteur, sous des conditions de fonctionnement générant des vibrations acoustiques de fréquence 1300 Hertz sous une pression efficace supérieure à un bar, ou 2500 Hertz sous une pression efficace voisine de un bar. 25 L'observation de l'état de la protection thermique, après la simulation d'un vol d'une durée de 10 à 40 secondes, montre que celle-ci a gardée son intégrité, mais présente une pyrolyse plus ou moins importante du matériau élastomère, selon la durée de l'essai. Par ailleurs, un essai de tenue à une élévation rapide de pression, dans la chambre, pour simuler l'allumage d'une charge d'accélération intégrée, a révélé le bon comportement de la protection thermique de l'invention. 13 30 35 Exemple 2
a) caractéristiques de la structure tridimensionnelle 2 : - fibres en carbure de silicium commercialisées sous la déno- mination "Nicalon NLM 102" par la Société Nippon Carbon - épaisseur du tissu : 3 mm - densité des picots : 6 picots/cm2 - densité des trous : 6 trous/cm2 la structure tridimensionnelle a été densifiée avec une résine phénolique.
b) caractéristiques de la couche élastique 3 identiques à celles de la couche élastique utilisée dans l'exemple 1 On réalise les essais décrits dans l'exemple 1 avec cette protection thermique, on observe les mêmes résultats concernant la tenue à une élévation brutale de pression, et celle au cours d'un vol simulé d'un moteur type stato-réacteur. 20 Exemple 3
a) caractéristiques de la structure tridimensionnelle 2 La structure a comme texture celle représentée à la figure 5 25 Elle est réalisée avec des fibres de carbure de silicium commercialisées sous la dénomination "Nicalon NLM 102" par la Société Nippon Carbon - nombre de fils de chaîne/cm : 146 fils quadruples, 202 décitex - nombre de fils de trame/cm : 27 fils quadruples, 202 décitex 30 - nombre de couches de trame : 6 couches - coefficient de remplissage : 31,5 % (% volumique de fibres dans la structure) - porosité sens trame : 50 % - répartition chaîne : 61 % 35 - répartition trame : 39 % - poids au m2 : 6200 g - épaisseur apparente : 8 mm 1415 15 b) caractéristique de la couche élastique 3 - matériau élastomère : système silicone RTV 141 100 parties commercialisé par la Société Rhône-Poulenc - charges : poudres de carbure de silicium 20 parties 5 - agent réticulant du système silicone RTV 141 10 parties commercialisé par la Société Rhône-Poulenc en poids
Concernant la tenue thermique, la tenue aux contraintes mécaniques et â l'élévation de pression, on obtient une nette amélioration par 10 rapport à celles obtenues avec un système équivalent ne comportant pas de renfort. La protection thermique proposée par l'invention présente une résistance â l'ablation élevée, et conserve son intégrité, même sous des 15 conditions de fonctionnement sévères du moteur, notamment sous des conditions de fonctionnement générant des vibrations acoustiques. Cette résistance à l'ablation et conservation de l'intégrité de la protection thermique sont dues notamment â la présence de la structure de renfort tridimensionnelle formant la couche 2 qui permet une 20 rétention de la couche de surface pyrolysée. Cette protection thermique permet donc une protection efficace de la chambre de combustion d'un moteur du type stato-réacteur, autant pendant la phase statoréacteur proprement dit que pendant la phase d'accélération notamment avec un accélérateur intégré. Cette protection thermique est égale- 25 ment utilisable pour la protection d'une chambre de combustion d'un moteur comportant des aubages, comme décrit dans la demande de brevet français n 82.02658. Il est bien entendu possible d'employer comme matériau formant les 30 couches élastiques 3,7 tout matériau élastomère résistant à la température, et à l'oxydation. Par ailleurs, la couche 3 peut être constituée par un matériau élastomère non chargé, notamment ne comportant pas de fibres réfrac-35 taires. Il est également possible d'ajouter dans le matériau élastomère des composés améliorant, par exemple son accrochage au propergol, sa tenue mécanique ou thermique.

Claims (16)

Revendications
1. Protection thermique pour chambre de combustion d'un moteur notamment d'un moteur â réaction, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une structure (2) en fibres réfractaires tridimensionnelle et multidirectionnelle, autoportante et perméable aux gaz dont certaines fibres sont disposées selon au moins une direction qui n'est pas contenue dans le plan défini par au moins deux autres directions de fibres constituant ladite structure, et au moins une couche (3) élastique en matériau élastomère imprégnant ladite structure et recouvrant au moins une face de celle-ci.
2. Protection thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure autoportante (2) précitée comprend des cheminements (6) préférentiels pour les gaz.
3. Protection thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée 20 en ce que la structure autoportante (2) précitée comprend des fibres non réfractaires de renfort.
4. Protection thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche (3) élastique précitée est située du 25 côté de l'enveloppe (9) de la chambre de combustion, la structure (2) autoportante étant disposée vers l'intérieur de la chambre de combustion.
5. Protection thermique selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisée en ce que la couche (3) élastique précitée en matériau élastomère comprend des charges réfractaires granulaires et/ou fibreuses.
6. Protection thermique selon la revendication 5, caractérisée en ce 35 que les charges réfractaires précitées sont choisies dans le groupe comportant les fibres de carbone, les fibres de carbure de silicium, 16les fibres de carbure de bore, de la poudre d'alumine, d'oxyde de zirconium, de carbure de silicium, de carbure de bore, de silice ou de carbone.
7. Protection thermique selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la couche (3) élastique précitée en matériau élastomère comprend des charges susceptibles de réagir entre elles et avec le liant avec des réactions endothermiques telles qu'un mélange de poudre de carbone et de silice.
8. Protection thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, la structure (2) autoportante précitée est formée par une couche de fibres (4) disposées selon au moins deux directions, dans laquelle sont placées des touffes (5) de fibres formant au moins sur une face de ladite couche (4) des picots.
9. Protection thermique selon la revendication 8, caractérisée en ce que la couche de fibres (4) comprend des trous (6) pour former les cheminements précités préférentiels de gaz.
10. Protection thermique selon la revendication 8ou 9, caractérisée en ce que la densité des picots dans la structure (2) précitée est au moins égale â 4 picots/cm2 de structure. 25
11. Protection thermique selon l'une des revendications 8 â 10, caractérisée en ce que la densité de trous (6) dans la structure (2) précitée est au moins égale à 4 picots/cm2 de structure.
12. Protection thermique selon l'une des revendications 1 à 7, 30 caractérisée en ce que la structure (2) autoportante précitée est formée par au moins deux nappes (11,12) de fibres tissées ou tri-cotées, superposées et reliées entre elles par des fils de liage (12) pour former une structure de type matelas. 35
13. Protection thermique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la structure (2) autoportante précitée est formée par une structure textile épaisse présentant au moins deux20couches de fils de trame (14a, 14b) superposées, et reliées entre elles par des fils de chaîne (13) ondulant harmonieusement.
14. Protection thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche (7) constituée par un matériau élastomère non chargé avec des charges réfractaires ou fibreuses, recouvrant la couche (3) précitée en matériau élastomère chargée.
15. Protection thermique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le matériau élastomère précité est un élastomère de silicone.
16. Protection thermique selon l'une des revendications précédentes utilisée pour la chambre de combustion d'un moteur de type statoréacteur comprenant une charge propulsive d'accélération intégrée, caractérisé en ce qu'elle comprend une couche (8) inhibitrice de combustion pour ladite charge propulsive d'accélération déposée sur la face de la structure (2) autoportante précitée orientée vers l'intérieur de la chambre de combustion.
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