Allumeur électrolytique pour moteur-fusée à monergol

Domaine de l'invention

La présente invention a pour objet un allumeur électrolytîque pour moteur-fusée à monergoi et un moteur-rusée à monergo! équipé d'un tel allumeur électrolytique.

Art antérieur

Les moteurs-fusées alimentés par ergols liquides sont généralement allumés soit par allumage hypergolique soit par allumage pyrotechnique, soit par allumage électrique à torche.

L'allumage hypergolique fait appel à des ergols hypergoliques, tels que le mono-méthyl hydrazine (MMH) et le peroxyde d'azote (N ₂ O ₄ ), qui sont bien connus, mais présentent une toxicité élevée et offrent une impulsion spécifique pratiquement limitée à 330 secondes.

Quelques moteurs-fusées oxygène liquide/hydrocarbure sont allumés par injection de liquide hypergoiique avec l'oxygène liquide, en utilisant par exemple un organométallique (comme dans le cas au moteur RD-180 de la société russe NPO Energomash).

Toutefois, l'allumage hypergoiique introduit: une complication supplémentaire. Certains liquides hypergoliques avec l'oxygène, comme les organométalliques, sont spontanément combustibles dans l'air, toxiques et causent des brûlures par contact. Ils posent donc: des problèmes de sécurité.

Les combinaisons d'ergols non hypergoliques, par exemple- oxygène liquide/hydrogène liquide ou oxygène liquide/hydrocarbure sont généralement: allumées soit par une charge pyrotechnique (moteurs VULCAIN et HM 7), soit par une torche (moteur VINCI). Un allumeur électrique (bougie) est aussi utilisé sur certains moteurs cryotechniques. Les allumeurs à torche comprennent en général une bougie d'allumage. Dans les deux cas, ia haute tension utilisée (10 à 20 kV) peut créer des difficultés. L'allumeur à torche ou à bougie présente un avantage décisif sur l'allumage pyrotechnique : le nombre d'allumages est pratiquement illimité.

Une quatrième solution, l'allumage catalytique, est utilisée avec des monergols à décomposition exothermique (hydrazine, peroxyde d'hydrogène) ou des mélanges gazeux (oxygène/hydrogène). L'hydrazlne est un monergo! à décomposition catalytique qui présente aussi une toxicité éievée.

Récemment, de nouveaux monergols non toxiques sont: apparus : il s'agit de nitrates en solution dans l'eau avec addition de combustible. Le sel de nitrate peut être constitué par exemple par du nitrate d'hydroxyiammonium (HAN), du di-nitramide d'ammonium (ADN) ou du nitro-formate d'hydrazinium (HNF).

Les monergols liquides à base de nitrates organiques, comme le nitrate d'isopropyle, ont été utilisés en décomposition spontanée sous pression élevée, ce qui permet d'éviter l'utilisation d'un catalyseur (la pression de la chambre de combustion étant de 3 à 5 MPa). Cette disposition a été utilisée en particulier pour le sustentateur individuel « Ludion » développé durant les années soixante par la SEPR. La réaction était amorcée par une charge pyrotechnique. Cette solution est cependant limitée à un usage unique, ou à un petit nombre d'allumages si l'on utilise des charges pyrotechniques muitipies. Une telle limitation est donc incompatible avec les applications nécessitant un grand nombre d'allumages successifs.

Or, les allumages multiples sont absolument nécessaires dans un certain nombre de cas, comme par exempie :

- !a commande d'orientation de satellites ou d'atterrisseurs planétaires,

- l'atterrissage avec rétrofusées fonctionnant en mode puisé, pour une propulsion principale,

- l'étage supérieur d'un lanceur à charges utiles multiples.

Pour des applications nécessitant des allumages multiples, i! est alors souvent utilisé un allumeur électrique (bougie, torche,...) ou hypergolique.

L'allumage à bougie ne donne cependant pas une énergie suffisante pour assurer la montée en pression initiale.

L'allumage à torche nécessite l'utilisation d'autres ergols à l'état gazeux, car le monergol est à l'état liquide. Cela introduit une complication supplémentaire.

L'allumage hypergolique introduit une complication analogue à un système de propulsion bi-ergols (par exemple du type MMH/N ₂ O ₄ ).

Il existe cependant également un autre procédé qui consiste à chauffer rapidement l'ergol propulsif par voie éîectrolytique. Un tel procédé est décrit par exemple dans le brevet français n° 1 598 903 relatif à un propulseur éiectrothermique et à son dispositif d'alimentation.

La Figure 3 montre le schéma de principe du circuit électrique d'un tel propulseur à plasma à amorçage électrolytique.

Un thyristor 190, ou un transistor de puissance, commande par un circuit de commande 191, permet de mettre sous tension deux électrodes 133, 130 coaxiales, baignées par l'ergol propulsif (qui en l'espèce est de la glycérine rendue conductrice par addition d'iodure de sodium). Sous l'effet de la tension imposée par un condensateur 108, réchauffement par effet Joule de la solution électrolytique conduit rapidement (en moins d'une milliseconde) à l'ébullition puis à la formation d'une décharge plasma dans le canal qui entoure l'électrode centrale 133.

Pour un courant maximum de 50 A et une tension de 400 V, la puissance instantanée peut atteindre 20 kW pour 10 mg de matière.

Pour atteindre une enthaipie de 1 MJ/kg, où I'ergo! propulsif est déjà volatilisé, ii suffit de 50 μs. Cette décharge amorce à son tour la décharge principale dans une chambre d'ionisation 125 entourée d'une gaine isolante 126 prolongée par une tuyère 127 qui constitue également l'anode de la chambre d'arc. La puissance instantanée atteint 1 MVV et l'énergie (300 J) est suffisante pour former une enthaipie moyenne de 30 MJ/kg.

Une batterie de condensateurs 181, 182,. 183 principale et le condensateur auxiliaire 108 sont chargés par un circuit d'alimentation 107 unique. La Figure 4 montre en vue de détail l'électrode centrale 133 et la cathode 130 qui déterminent un espace annulaire 132 rempli de liquide 13.1. par effet capillaire. L'électrode centrale 133 est reliée à un conducteur 134 connecté au thyristor 190. Le plasma de pré-décharge débouche dans la chambre de décharge 125.

L'allumage électrolytique a été aussi proposé dans les années 70 pour réaliser Ia décomposition de l'hydrazlne. Le brèvet US 3 86.1 137 intitulé "Monopropellant electrolytlc igniter" ( 'Allumeur électrolytique à

monergol") décrit un système utilisant deux électrodes poreuses et: un feutre céramique constituant l'isolant entre les deux électrodes. La tension inter-électrodes est comprise entre 2 et 30 V. L'allumage résulte de la combinaison de réchauffement, de la formation d'ions par électrolyse et de l'action catalytique d'une couche non-conductrice de ruthénium sur l'isolant. La décomposition se poursuit sur des grilles placées en aval.

Le brevet; US 3 651 644 intitulé "Apparatus for initiating the décomposition of an exothermk: propellant" ("Appareil pour initier la décomposition d'un ergol exothermique") décrit un système de parois coaxiales détendant sur toute la longueur d'une chambre de combustion. Le monergol utilisé est principalement de l'hydrazine. La tension inter- électrodes est de l'ordre de 28 V. Il n'est pas prévu que l'électrolyse puisse initier une décharge. Un lit thermique parachève la décomposition.

Dans les deux cas précités, l'objectif visé est d'augmenter ie rapport surface/épaisseur, Ia résistivité de l'hydrazine étant élevée.

Un article plus récent (Characterisation and electrical ignition of ADN based liquid monopropellants ("Caractérisation et allumage électrique de monergols liquides à base d'ADN"). Anders Larsson, Mikias Wingborg, Mattias Eifberg, Patrick Appelgren, May 2005. ISSN 1650,1942) décrit un dispositif expérimental permettant d'obtenir l'allυmage électrolytique d'une solution d'ADN. Le liquide est confiné dans un tube diélectrique (D ~ 9 mm L - 25 mm). Il est soumis à une tension de 5 000 V fournie par une batterie de condensateurs. L'allumage est obtenu en quelques millisecondes. La tension élevée est rendue nécessaire par le rapport longueur/section de la colonne de liquide.

On connaît encore par le brevet US 6 084 198 un dispositif d'amorçage de ia décharge d'un propulseur MPD {magnéto-plasma dynamique) qui utilise une électrode auxiliaire en relation avec un milieu gazeux basse pression de décharge d'amorçage _*

Objet et description succincte de l'invention

L'invention vise à remédier aux inconvénients précités et notamment à permettre la réalisation d'un allumeur présentant plus de souplesse d'utilisation qu'un allumeur pyrotechnique.

En particulier, (Invention vise à permettre des allumages multiples qui sont absolument nécessaires au moins dans les cas suivants :

- étage supérieur à charges utiles multiples,, - commande d'orientation de lanceurs ou d'atterrisseurs planétaires,

~ atterrissage avec rétrofusées fonctionnant en mode puisé pour mission planétaire (propulsion principale utilisant des ergols non toxiques).

L'Invention vise également è permettre le fonctionnement ύ'un allumeur aussi bien sous vide que sous pression ou en simulation d'altitude.

L'invention a encore pour objet de proposer un allumeur de construction simplifiée appliqué à un moteur-fusée à moπergol liquide et qui en particulier ne pose pas de problèmes de sécurité, et autorise l'allumage fiable d'une chambre de combustion, quelle que soit la taille de celle-ci, avec la fourniture d'une puissance instantanée très élevée.

Ces buts sont atteints conformément à l'invention grâce à un moteur-fusée à monergol comprenant une chambre de combustion principale, un allumeur éîeclxolytique et un injecteur principal, l'allumeur éiectrolytique comprenant un injecteur constituant une première électrode et: incluant un dispositif d'injection α'un premier monergoi hquîde électriquement conducteur, une deuxième électrode isolée électriquement: de l'injecteur par un isolateur, un réservoir pour ledit premier monergoi, une èlectrovanne Interposée entre ledit réservoir et un canal de distribution servant à distribuer le premier monergoi dans ledit dispositif d'injection du premier monergoi constitué par au moins un trou d'injection débouchant au voisinage de la deuxième électrode et: un circuit d'alimentation électrique, Pinjecteur principal étant situé au voisinage de la deuxième électrode pour injecter des jets d ^! un deuxième monergoi liquide dans la chambre de combustion principale de moteur-fusée, caractérisé en ce que la deuxième électrode s'étend en aval au-delà de l'injecteur, en ce que le premier monergoi liquide est injecté par ledit trou d'injection sous la forme d'un jet libre qui vient frapper la deuxième électrode dans une zone située en dehors du corps de l'injecteur et en ce que le circuit d'alimentation électrique est adapté pour porter la deuxième l'électrode à un potentiel compris entre 50 et 1000 V par rapport au potentiel de la

première électrode, de telle sorte que la dissipation de puissance électrique par conduction ionique dans un jet libre dυ premier moπergol injecté par ledit trou d'injection est à même de provoquer une élévation de température suffisante pour provoquer la décomposition spontanée du premier monergo! et la production de gaz de combustion assurant l'inflammation de jets du deuxième monerçjo! issus de lïnjecteur principal.

Avantageusement, la dissipation de puissance électrique par conduction ionique dans un jei: libre ou premier moπergoi injecté par le trou d'injection est comprise entre .100 et: 1000 VV par gramme par seconde et est à même de provoquer une élévation de température de

5000 à 20 0OQ ⁰ CZs,

Avantageusement,, le circuit d'alimentation électrique est adapté pour porter la deuxième électrode à un potentiel compris entre 100 et 500 V par rapport au potentiel de la première électrode constituée par l'injecteur.

Selon l'invention, le premier rnonergoi présent dans le réservoir peut être constitué par le même produit que le deuxième moπergoi appliqué par le dispositif d'injection de deuxième monergoi.

Le premier monergoi peut avantageusement comprendre une solution aqueuse de nitrate et un combustible soluble dans l'eau.

La solution aqueuse de nitrate peut comprendre le nitrate d'hydroxyiammoπsum, le di-nitramide d'ammonium ou le nitroforroaœ d'hydrazinium,

Le combustible soluble dans l'eau peut comprendre un alcool ou le nitrate de triéthanoiammonium.

Le processus d'allumage a lieu de la manière suivante : un ou plusieurs jets de liquide éiectrolytique (premier monergoi) issus de l'injecteur constituant une première électrode viennent frapper la deuxième électrode située à un potentiel de quelques centaines de voits par rapport au potentiel de l'injecteur. Cela Introduit une densité de courant élevée dans l ^' electrolyte constitué par le premier monergoi, conduit à son échauffement rapide, puis éventuellement à la formation d'un arc électrique.

L'allumage peut se produire selon une ou plusieurs des manières suivantes :

- par formation de l'arc éiectrique par claquage dans le flυx de vapeur,

- dans Ia masse du liquide par augmentation de température conduisant à la décomposition spontanée du liquide monergol,

- par formation d'espèces chimiques actives aux électrodes. Selon un mode de réalisation possible, !a deuxième électrode est disposée de façon centrale et une pluralité de trous d'injection du premier monergol et les sorties de l'injecteur principal sont disposés autour de cette électrode centrale.

Selon une variante de réalisation, le dispositif d'injection ou premier monergol comprend un canal annulaire.

La deuxième électrode peut être réalisée en un métal réfractaire du type tungstène ou tungstène-rhénium.

Le circuit d'alimentation électrique peut comprendre une source d'alimentation électrique en courant continu, au moins un condensateur et un interrupteur, tel qu'un transistor de puissance ou un thyristor, Dans ce cas, l'injecteur constituant la première électrode présente avantageusement un potentiel proche de la masse électrique.

Selon une variante de réalisation, ie circuit d'alimentation électrique peut comprendre une source d'alimentation en courant continu, au moins un condensateur, un circuit hacheur et un transformateur élévateur de tension dont le primaire et le secondaire sont isolés galvaniquement, dont le primaire est relié au circuit hacheur et dont le secondaire est connecté entre la deuxième électrode et l'injecteur constituant la première électrode.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'isolateur comprend une première parrie d'isolateur pouvant se dilater librement et. une deuxième partie d'isolateur assurant une étanchéité entre la deuxième électrode et un support d'isolateur.

Dans ce cas., la première partie d'isolateur comprend au moins un bloc de céramique réalisé en nitrure de bore ou en alumine.

La deuxième partie d'isolateur peut être réalisée en alumine et est brasée d'une part sur la deuxième électrode et d'autre part sur le support d'isolateur.

Selon une variante de réalisation, la deuxième partie d'isolateur est réalisée en un matériau souple comprenant l'un des matériaux

suivants : le PTFE, le PTFCE, le VESPEL, !e PTFE chargé de fibres de verre, et ia deuxième partie d'isolateur est montée dans un presse-étoupe monté sur le support d'isolateur

Selon une autre variante de réalisation, la deuxième partie d'isolateur est: combinée à une embase de câble coaxial recevant: un connecteur de câble coaxial.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiaie d'une tête d'aiiumeur électrolytique avec anode centrale selon un premier mode de réalisation de l'invention,

- la figure 2 est une vue de face de ia tête d'allumeur éiecrrolytique selon la revendication 1,

- la figure 3 est une vue schématique du circuit électrique d'un propulseur à plasma connu à amorçage électrolytique,

- la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un exemple de chambre de prédécharge dans un propulseur électrothermique selon l'art antérieur,

- la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale d'une tête d'allumeur éiectrolytique avec injection annulaire, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,

- la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale montrant l'intégration d'une tête d'allumeur selon l'invention dans un injecteur principal et une chambre de combustion,

- la figure 7 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réalisation d'une tête d'allumeur électrolytique selon l'invention avec un isolateur en deux parties,

- la figure 8 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réalisation d'une tête d'allumeur électrolytique selon l'invention avec un isolateur associé à un presse-étoupe,

- la figure 9 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réalisation d'une tête d'allumeur électrolytique selon l'invention avec: une sortie hermétique coudée,

- la figure 10 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réalisation d'une tête d'aiiumeur éiectroiytlque avec circuit électrique de puissance incorporé, et

- ia figure 11 est une vue schématique d'une tête d'allumeur éiectrolytique selon l'invention avec un circuit d'alimentation électrique incorporant un transformateur élévateur de tension,

Description détaillée de modes particuliers de réalisation de l'invention

SI l'on se reporte à la figure 1, on voit un premier exemple d'allumeur électrolytique selon l'invention conçu pour être incorporé à un injecteur principal destiné à être monté sur une chambre de combustion, de moteur-fusée à monergol.

L'allumeur électrolytique comprend un injecteur 2 qui, dans i'exempie considéré, présente un potentiel proche de la masse électrique et constitue une cathode.

L'injecteur 2 comprend un dispositif d'injection d'électrolyte avec un canal 3 de distribution d'électrolyte associé à au moins un trou 1 d'injection, ou de préférence une pluralité de trous 1 d'injection qui permettent la projection de jets libres vers une électrode centrale 5 qui est isolée électriquement du corps de l'injecteur 2 par un isolateur 4.

L'électrode centrale 5 qui, dans l'exemple considéré, forme une anode, s'étend axialement vers l'aval au-delà de l'injecteur 2.

Le distributeur 3 d'électrolyte est alimenté à travers une électrovanne 11 à partir du réservoir 12 contenant, un électrolyte 13 qui est avantageusement constitué par un produit différent: du monergol appliqué par le dispositif d'injection 15 de l'injecteur principal (voir Figure 6),

Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les trous 1 d'injection d'électrolyte sont répartis en couronne autour de l'axe XX'.

A titre de variante, comme représenté sur Ia figure 5, le dispositif d'injection de monergol électrolytique peut comprendre un canal annulaire produisant: une nappe conique 106 permettant éventuellement d'avoir un plus gros débit

Dans l'exemple de la figure 1, on a représenté schématiquernent un circuit d'alimentation électrique avec une source 7 d'alimentation en courant continu à partir d'une barre 10. Le pôle négatif de la source

d'alimentation 7 est relié au corps de l'injecteur 2 qui constitue ainsi une cathode. Le pôle positif de la source d'alimentation 7 est relié par l'intermédiaire d'un interrupteur 9 à l'électrode centrale 5 formant anode.

Un condensateur 8 est connecté en parallèle à la sortie de la source d'alimentation 7 de manière à permettre l'application d'un potentiel de l'ordre de quelques centaines de volts sur l'électrode 5. La décharge dυ condensateur 8 permet d'obtenir une puissance instantanée très élevée. L'interrupteur 9 peut être constitué par exemple par un transistor de puissance ou par un thyristor.

L'électrovanne 11 commande l'injection des jets d'électrolyte. Lorsque cette électrovanne 11 est ouverte,, les jets d'électrolyte 5 (Figure 1) ou 106 (Figure 5) issus des trous d'injection J. ou du canal annulaire 101 mettent en contact l'électrode centrale 5 formant anode et le corps de l'injecteur 2 formant cathode.

L'échauffement dû au courant d'électrolyse entraîne la formation d'une décharge électrique qui à partir des jets 6 chauffés par électrolyse ou de la nappe conique 106 chauffée par électrolyse, produit des jets enflammés 14 .

La figure 2 montre un injecteur 2 avec à titre d'exemple neuf trous .1 d'injection d'électrolyte. Le nombre de trous d'injection est choisi en fonction du débit à assurer.

La partie gauche de la figure 2 montre l'injecteur avant une séquence d'allumage et la partie droite de cette figure 2 montre l'injecteur en fonctionnement avec des jets d'électrolytes.

Il est important de noter que les jets d'électrolyte 6 issus des trous d'injection 1 sont situés en aval de l'injecteur 2 qui produit le mélange de gaz à allumer et viennent frapper l'électrode 5 dans une zone située en dehors du corps de l'injecteur 2.

La densité du courant élevée dans l'électrolyte, réchauffement rapide de cet électrolyte et ia formation éventuelle d'un arc électrique se produisent ainsi au sein de la torche en aval de i'injecteur 2 et non à l'intérieur de i'injecteur.

Contrairement à des dispositifs de l'art antérieur, l'électrolyse a lieu dans un jet libre et non dans un espace confiné entre deux électrodes.

L'alimentation électrique sous une tension relativement élevée, de 50 V à .1000 V ou de préférence de 100 à 500 V, permet de passer à

un claquage dans la vapeur après échauffemeπt du liquide. Le niveau de tension électrique reste cependant suffisamment: modeste pour qu'il n'existe pas de problèmes d'isolation électrique,

Le liquide électrolytique 13 est constitué d'un monergol non toxique à base de nitrates qui comprend une solution aqueuse de nitrate (comme par exemple HAN - nitrate d'hydroxylammonium, A DN ~ di - nitramide d'ammonium, HNF ≈ nitro-formate d'hydrazinium) avec addition d'un combustibie solubie dans l'eau tel qu'un alcool ou le TEAIM (nitrate de triéthanolammonium).

L'allumage d'une auto-décomposition d'un monergoi nitrate en soiution ionique peut être obtenu par chauffage éiectrolytique.

Les solutions aqueuses de nitrates présentent une conductibilité ionique "C" importante qui augmente avec la température T (voir ie document : " New nitrogen based monopropellants (HAN, AND, HNF), physical chemistry of concentrated ionic aqueous solutions" ("Nouveaux monergols à base d'azote (HAN, AND, HNF), chimie physique de solutions aqueuses ioniques concentrées"), C. Kappenstein, N. Pillet, A, Meichior.

Elle atteint 0,05 (ω.cm) ^-1 à -12°C et 70 % de concentration et 0,2 (ω-cm) ^-1 à +40°C. Elle suit une loi du type : In (C) ≈ 1/(T - To).

La disposition à jets libres 6 selon l'invention présente une résistance élevée et permet de fonctionner à tension élevée, de l'ordre de plusieurs centaines de volts. L'échauffement se produit à l'extérieur de l'injecteur. Si le jet s'enflamme avant d'atteindre l'électrode centrale 5, les gaz peuvent se détendre librement dans !a chambre de combustion.

Lorsqu'un film de vapeur se produit sur l'électrode centrale 5 (la partie la plus chaude du jet) le passage du courant est interrompu et !a totaiité de la tension se retrouve sur le film. Le produit pression x distance étant en dessous du minimum de Paschen, il y a claquage et l'étincelle enflamme le reste du mélange chauffé.

Le chauffage peut entraîner l'évaporation sélective (la distillation) de l'espèce la plus volatile, par exemple un alcool. Les vapeurs d'alcool mélangées à l'air faciliteront l'inflammation.

L'exemple suivant donne un ordre de grandeur des paramètres physiques de la décharge dans le cas d'un injecteur à jets multiples :

Jet élémentaire :

Diamètre 1 mm

Longueur 5 mm

Vitesse 3 m/s

Débit masse 3,3 g/s

Tension Vo = 500 V

La température de i'ergoi est à 298 K à la sortie de l'injecteur

La puissance initiale dissipée est de 600 VV (résistance = 410 Ohm).

Au bout de 2 ms, !e profil de température du jet commence à se stabiliser, la partie aval du jet: atteint 398 K (125°C).

La puissance dissipée atteint 1560 W et la résistance du jet est 160 Ohm,

Pour une tête d'allumeur à 5 orifices, on obtient le bilan suivant :

Puissance initiale ≈ 3 000 VV

Puissance à 2 ms ≈ 7 800 W

Débit ≈ 16,5 g/s

A titre de comparaison, la puissance thermique fournie par la décomposition exothermique ou monergol au débit de 16,5 g/s est supérieure à 50 kW.

La puissance électrique est: fournie par le condensateur S capable de stocker au moins ie double de l'énergie dissipée dans la décharge.

Le courant d'électrolyse atteint 15,6 A, ce qui peut être contrôlé par un interrupteur 9 constitué par un transistor de puissance.

Le condensateur 8 est chargé - de préférence à courant constant - par un convertisseur continu/continu 7 élévateur de tension alimenté par la barre 10 (bus) du satellite ou au missile sur lequel est placé ie moteur-fusée équipé de l'allumeur électrolytique,

L'injection de monergol est contrôlée par l'électrovanne 11, Ia mise sous tension étant simultanée (il n'y aura pas de passage de courant avant 5 à 10 ms, temps de réponse de l'électrovanne).

Lorsque l'allumage est: obtenu, le passage ou courant peut être interrompu par fermeture de l'interrupteur 9 constitué par un transistor de puissance ou un thyristor.

L'interruption du courant provoque la fermeture de i'électrovanne 11 et donc l'interruption du jet liquide.

A titre de variante, l'énergie peut être stockée dans une batterie d'accumulateurs à décharge rapide.

Selon l'invention, l'allumage ayant lieu dans un liquide ii est pexi sensible à la pression : i'aϋumeur peut fonctionner aussi bien sous vide (rébuliltion ûu liquide n'est pas immédiate) que sous pression (de ia pression atmosphérique à plusieurs MPa). Ii peut aussi fonctionner en simulation d'altitude (quelques centaines de pascals).

Au contraire,, les allumeurs à bougie et étinceile électrique peuvent être perturbés par une pression de fonctionnement différente du vide spatial ou de la pression atmosphérique ;

Le fonctionnement en simulation d'altitude ou dans Ia haute atmosphère peut conduire à des problèmes d'isolation dans l'alimentation et le câblage car la tension de fonctionnement est très élevée (10 à 20 kV). Le fonctionnement sous forte pression devient difficile ; le pouvoir isolent du gaz augmente, compliquant l'allumage,

L'allumeur éiectroiytique utilise une tension modeste, de l'ordre de 500 V ce qui simplifie les problèmes d'isolations en particulier dans la zone de pression correspondant au fonctionnement de simulation d'altitude.

Sur la figure 1.1. on a représenté une variante de réalisation selon laquelle l'électrolyse est conduite en courant alternatif. A partir d'une source de courant continu telle que la barre 10 ύu satellite ou du missile sur lequel est placé le moteur-fusée équipé ce l'allumeur éiectroiytique, l'énergie est stockée dans des super condensateurs 8 ou dans une batterie d'accumulateurs qui alimentent un hacheur 91 constitué de transistors de puissance (par exemple des IGBT) capables de contrôler un courant, de .1.00 A ou plus à une fréquence comprise entre .1.0 et 100 kHz et un transformateur élévateur de tension 92, de préférence à ferrite., dont le secondaire alimente directement l'allumeur éiectroiytique, entre la première électrode constituée par le corps de l'injecteur 2 et la deuxième électrode constituée par l'électrode 5.

Le fonctionnement au transformateur 92 et des transistors du circuit 91 étant bref (quelques dizaines de millisecondes), il n'est pas nécessaire de prévoir un refroidissement important.

On a décrit en référence aux figures 1, 2 et 11 un allumeur électrolytique comportant une électrode centrale 5.

La dissipation de puissance électrique par conduction ionique dans le jet d'électrolyte provoque une élévation de température suffisante pour provoquer le claquage électrique de l'électrolyte et sa décomposition spontanée dans la mesure où l'électrolyte est un monergol, de sorte qu'il est créé des jets enflammés à la sortie de i'injecteur principal 15 (figure 6) qui entoure l'allumeur électrolytique.

Sur la figure 6, on voit l'intégration de l'allumeur électrolytique, avec son injecteur 2 et son électrode centrale 5, dans l'injecteur principal 15 qui comprend essentiellement un dispositif d'injection de monergo! comprenant un distributeur 15a et des canaux d'injection 15b reparus en couronne et débouchant dans ia chambre de combustion 17 autour de l'électrode centrale 5 et des trous 1 d'injection de l'allumeur électrolytique.

L'allumeur électrolytique est ainsi incorporé dans iïnjecteur principal 15 de ia chambre de combustion 17 du moteur-fusée et situé dans l'axe de celui-ci. Sur la figure 6 on volt les jets 6 du rnonergol électriquement conducteur issus des trous d'injection 1 et venant frapper l'anode centrale 5, Ia zone 14 des gaz de combustion de l'allumeur, les jets 28 de monergo! issus des canaux 15b de I'injecteur principal 15 et: venant dans la zone 14 des gaz de combustion de l'allumeur pour être à leur tour enflammés et créer une flamme principale 18. La paroi de ia chambre de combustion 17 peut être de type ablatif.

Le distributeur 15a est alimenté par l'intermédiaire d'une vanne principale 16, qui peut être pneumatique, électropneumatique ou électro- hydraulique (en étant commandée par ie monergol sous pression) tandis que le distributeur 3 est alimenté â partir d'une électrovanne 11.

Les figures 7 à 10 illustrent des modes particuliers de réalisation de l'isolateur interposé entre i'éiectrode centrale 5 formant la deuxième électrode et Ie corps de i'injecteur 2 formant la première électrode. Comme dans le cas des figures 1, 2, 5, 6 et 11, pour des raisons de simplification, on n'a pas représenté sur les figures 7 à 10 l'injecteur principal 15.

Sur les figures 7 à 10 on n'a pas non plus représenté l'ensemble du circuit d'alimentation électrique, qui peut être analogue à ceux décrits

en référence aux figures .1. et 11, ni les éléments associés au distributeur 3 de liquide électrolytique tels que l'électrovanne 11 oυ le réservoir 12.

La figure 7 montre un isolateur électrique réalisé en deux parties. La partie aval 41 située en regard de la chambre de combustion est un bloc de céramique monté avec un jeu mécanique de manière à pouvoir se dilater librement. La partie amont 42 assure l'étanchéité Elle est brasée sur !e support; d'isolateur 19 et sur l'électrode centrale 5. Le montage permet de solliciter l'isolateur 4.1, 42 en compression (face à un effet de fond et à la pression de combustion).

La partie aval 41 peut être réalisée en nitrure de bore ou en alumine tandis que la partie amonl: 42 peut être en alumine,

Sur la figure 7, la référence 20 désigne une connexion électrique.

La figure 8 montre un isolateur électrique avec un presse- étoupe.

La partie aval 41 de l'isolateur électrique assure le rôle de paroi coupe-feu et peut être réalisée de façon analogue à la partie aval 41 du mode de réalisation de la figure 7.

L'étanchéité et le maintien de l'électrode centrale 5 sont assurés par un presse-étoupe composé d'un isolateur souple 42b situé à proximité de la partie aval 41, d'une rondelle 42a de poussée isolante et d'un écrou 23 qui est vissé sur une partie arrière .19a de l'injecteur 2,

L'isolateur souple 42b peut être réalisé en PTPE, PTFCE ou PTFE chargé de fibres de verre ou en un matériau analogue te! que par exemple le produit de Ia société DuPont connu sous la dénomination VESPEL®,

La figure 9 montre un isolateur électrique en plusieurs parties qui vise à présenter un encombrement minimum.

Dans le cas de la figure 9, la partie aval de l'isolateur est elle- même divisée en deux ou trois parties 41a, 41b, 41c. La partie amont 42 de l 'isolateur est réalisée de façon coudée, Elle peut être montée et maintenue en place par un obturateur métallique 51 vissé ou soudé sur la partie arrière de I'injecteur 2.

Le câble 24 d'aiimentation électrique de l'électrode centrale 5 peut être raccordé à un câble coaxial 25 par un élément de raccord 53 associé à une embase 52 rapportée sur l'obturateur métallique 51.

Les modes de réalisation des figures 8 et 9 permettent de minimiser les interférences électromagnétiques provoquées par ie courant: de décharge.

La figure 10 montre un exemple d'aliumeur étectrolytique avec un circuit de puissance incorporé dans un boîtier 50 rapporté sur le corps de l'injecteur 2. L'isolateur électrique peut être réalisé en deux parties 41, 42 comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 7.

Le condensateur 8 et le transistor de puissance 9 formant: interrupteur sont incorporés dans le boîtier 50,

La connexion 20 avec l'électrode centrale 5 peut être réalisée sous la forme d'un circuit imprimé supportant le transistor de puissance 9. Les liaisons électriques sont ainsi réduites à des câbles 24 de faible puissance qui sont légers et peuvent supporter des rayons de courbure faibles.

Dans les différents modes de réalisation décrits, l'électrode centrale 5 peut être réalisée en métal réfractaire du type tungstène ou tungstène/rhénium.