Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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Martine DAUCHIER : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie et physique de Bordeaux - Chef du Service rigidimères ablatifs à Snecma Propulsion solide
-
Jean-Claude CAVALIER : Docteur en chimie - Chef du Département développement matériaux à Snecma Propulsion solide
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les premiers matériaux utilisés dans les tuyères des propulseurs à poudre furent les métaux réfractaires tels que le tungstène et les graphites polycristallins. La forte masse volumique des premiers et la faible résistance au choc thermique avec rupture aléatoire des seconds ont conduit à les remplacer peu à peu par des matériaux composites. Dans cette application, les matériaux supportent des températures voisines de 3 000 °C pour des durées de quelques secondes à quelques minutes. De plus, compte tenu du fait que dans la plupart des tuyères les réactions chimiques ont lieu en milieu plutôt réducteur, il était naturel de considérer le carbone comme matériau de choix pour développer au début des années soixante une famille de composites appelés rigidimères ou composites phénoliques ablatifs, car ils sont constitués d’un renfort réfractaire tel que le carbone ou la silice et d’une matrice ablative à base de résine phénolique. Cette résine se décompose sous l’effet de la chaleur en laissant un résidu important de carbone, ce qui permet d’évacuer en partie l’énergie thermique des gaz de la tuyère et d’assurer le maintien du renfort.
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8. Conclusions
Quarante ans après le développement aux États-Unis des premiers rigidimères à base de fibres de verre ou d’amiante, les composites ablatifs avec les fibres de carbone et de silice continuent à être utilisés dans les tuyères des propulseurs à propergol solides aussi bien en France (missiles stratégiques, Ariane) qu’aux États-Unis [divergents des engins MX (missile X) et Trident, propulseurs STAR et IUS (Interim Upper Stage) et boosters de navette spatiale].
La possibilité de réaliser de très grandes pièces telles que les boosters de la navette américaine et ceux de Ariane 5, ainsi qu’une large expérience industrielle dans leur mise en œuvre et dans leur connaissance constituent de solides atouts, mais les composites phénoliques ablatifs ne sont qu’un des matériaux possibles utilisables dans les tuyères.
En effet, dans les zones les plus sollicitées en ablation ou pour des pièces devant garantir une tenue thermostructurale, les composites carbone/carbone sont les matériaux les mieux adaptés. Ces derniers composites ont été créés pour remédier au manque de stabilité thermique des matrices phénoliques et leurs applications ont été étendues à des domaines nouveaux tels que la friction et les biomatériaux. Le manque de résistance à l’oxydation du carbone dès 400 ˚C a conduit au remplacement successif de la matrice et des fibres de carbone par des carbures, des oxydes, par exemple, présentant une meilleure tenue en atmosphère oxydante pour de longues durées (centaines d’heures) et à la naissance des composites carbone/céramique et céramique/céramique, l’exemple le plus connu étant celui des composites à matrice en carbure de silicium.
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Conclusions
BIBLIOGRAPHIE
NORMES
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Plastiques renforcés – Composites pour moulage et préimprégnés. Détermination de la teneur apparente en matières volatiles - NF ISO 9782 - 06-94
-
Plastiques renforcées de fibres – Méthode de fabrication de plaques d'essai - ISO 1268 - 09-06
-
Plastiques renforcés de fibres – Préimprégnés et compositions de moulage – Détermination des taux de résines, de fibre de renfort et de charge minérale – Méthode par dissolution - NF EN ISO 11667 - 09-99
-
Resin, phenolic, laminating (norme supprimée non remplacée, donnée à titre d'information) - MIL-R-9299C - 12-68
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Rhodia – Fibers and Resins Intermediate (fabricant de résine phénolique) http://www.rhodia.com
Hexcel Fabrics (fabricant d'imprégnés) http://www.hexcel.com
Messier-Bugatti http://www.messier-bugatti.com
Snecma Propulsion solide (fabricant de pièces composites, de tissu de carbone) http://www.snecma-propulsion-solide.com
Snecma Propulsion solide http://www.snecma-propulsion-solide.com
HAUT DE PAGE
Hexion (fabricant de résine phénolique) http://www.hexion.com
HITCO Carbon Composites Inc. (fabricant de pièces composites, de tissu de carbone) http://www.hitco.com
Fibercote Industries Inc. Nelcote (fabricant...
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