Présentation
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
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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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7. Exemples de pièces
Les composites phénoliques sont utilisés dans les pièces de tuyère de propulsion solide tactique, stratégique ou spatiale et dans certaines pièces de la propulsion liquide pour leurs propriétés ablatives et/ou isolantes.
Sur la figure 6 représentant un accélérateur de la fusée Ariane 5, on peut voir différentes pièces de tuyère en carbone/phénolique et silice/phénolique.
Le divergent est bi-composition et bi-orientation :
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partie amont en carbone/phénolique bobiné à 45˚ pour une bonne résistance à l’ablation, puis en même matériau en bobinage parallèle dans la zone plus aval où l’ablation devient moins forte ;
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partie aval en carbone/phénolique en continuité de la partie aval de la partie amont puis passage à un composite silice/phénolique en bobinage parallèle pour l’extrémité de divergent.
La protection thermique de déflecteur est fabriquée en carbone/phénolique bobiné incliné : elle est située dans une zone de faible ablation et a surtout pour mission de protéger la butée de la tuyère.
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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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