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Défis actuels
Poudres, explosifs et artifices
AF6715 v1 Article de référence

Défis actuels
Poudres, explosifs et artifices

Auteur(s) : Antoine OSMONT

Date de publication : 10 nov. 2021 | Read in English

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Présentation

1 - Contexte

2 - Poudres propulsives

3 - Propergols

4 - Explosifs

5 - Compositions pyrotechniques

  • 5.1 - Production de chaleur
  • 5.2 - Production de bruit
  • 5.3 - Production de lumière
  • 5.4 - Production de fumée
  • 5.5 - Production de poussée
  • 5.6 - Production de gaz
  • 5.7 - Production de retards
  • 5.8 - Fabrication de la poudre noire

6 - Dispositifs d’initiation

7 - Pyromécanismes

8 - Physique des phénomènes

9 - Défis actuels

  • 9.1 - Performances
  • 9.2 - Sécurité
  • 9.3 - Écoconception

10 - Conclusion

11 - Sigles, notations et symboles

Sommaire

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RÉSUMÉ

Les différents produits rencontrés en pyrotechnie, en fonction de leurs applications, sont ici présentés. Les spécificités de chaque produit, tant en termes de composition, de fabrication que d’utilisation sont exposées. Ces produits peuvent être intégrés dans des dispositifs d’initiation ou des pyromécanismes, utilisés pour des applications de sécurité. Dans les différents domaines, la physique sous-jacente est explicitée et les ordres de grandeurs sont donnés. L’exposé se termine par les grandes tendances de recherche pour les années à venir, tant en termes de performance, de sécurité que de respect de l’environnement.

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Auteur(s)

  • Antoine OSMONT : Expert en détonique - Direction des applications militaires (DAM) - Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Gramat, France

INTRODUCTION

Le monde des poudres et des matières énergétiques tire ses origines des débuts du Moyen Âge. Depuis toujours, il fascine, de par l’émerveillement devant le spectacle des feux d’artifices, teinté de la crainte du pouvoir de destruction porté par ces matières, comme les derniers conflits mondiaux et différents accidents récents de grande ampleur l’ont malheureusement illustré.

Ces attaches extrêmement anciennes n’empêchent pas ce domaine d’être très vaste et dynamique, et d’être présent dans de nombreux éléments de notre société, jusque dans nos voitures pour assurer notre protection en cas d’accident grâce aux airbags.

Le but de cet article est de présenter un panorama le plus exhaustif possible des différentes facettes des matières utilisées en pyrotechnie, en expliquant leur raison d’être, le pourquoi de leur composition, leurs procédés de fabrication, leur utilisation et les grandeurs d’intérêt pour une catégorie de matière donnée.

Les différentes familles de produits sont passées en revue : poudres propulsives, propergols, explosifs primaires et secondaires, civils et militaires, compositions pyrotechniques offrant un nombre important d’effets variés. L’utilisation de ces produits pour réaliser des initiateurs et des pyromécanismes est ensuite présentée.

Les phénomènes physiques impliqués dans le fonctionnement de toutes ces compositions sont exposés en détail.

Enfin, les perspectives d’évolution du secteur en termes de performance, sensibilité et respect de l’environnement viennent clore ce panorama.

Dans tout ce document, les proportions des compositions seront massiques et données sous la forme xx:yy pour xx % du premier constituant et yy % du second.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af6715

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9. Défis actuels

Le monde de la pyrotechnie est aujourd’hui confronté à des défis importants : l’augmentation des performances, les progrès en matière de sécurité et l’écoconception, que nous allons présenter.

9.1 Performances

La doctrine MURAT (munitions à risques atténués) pour les armements conventionnels a conduit au développement de compositions explosives moins sensibles. Ces compositions sont basées sur l’ONTA, molécule très peu sensible. On rencontre des formulations composites octogène ONTA comme la B2214B, et des coulés-fondus comme les ontalites. Ce gain en insensibilité s’est fait au détriment des performances, la B2214B étant, par exemple, moins performante en souffle externe que le TNT. De plus, l’amorçage de ces compositions requiert des relais qui peuvent faire plusieurs kilogrammes dans une bombe de 250 kg. Dès lors, il est moins légitime de ne pas le prendre en compte dans les essais de sécurité visant à démontrer la signature MURAT d’une munition sur les différents tests standardisés. Dans le domaine des explosifs à usage nucléaire, le TATB s’est imposé en raison de sa grande insensibilité et de ses performances meilleures que celles de l’ONTA. Par contre, son coût important, de l’ordre de 500 €/kg le réserve à l’usage nucléaire.

Un gain en performances est nécessaire, sans dégrader la signature MURAT. Le CL-20 est une molécule explosive plus performante que l’octogène, mais également plus sensible. Toutefois, une composition composite au CL-20 présente une sensibilité équivalente à celle d’une composition à l’octogène . De nouvelles familles de molécules sont à l’étude, comme les nitropyrazoles ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - * -   À propos des matériaux énergétiques,  -  ouvrage collectif, Groupe SNPE

  • (2) - OSMONT (A.), CATOIRE (L.), GOKALP (I.), YANG (V.) -   Ab initio quantum chemical predictions of enthalpies of formation, heat capacities, and entropies of gas-phase energetic compounds,  -  Comb. Flame 151, 1-2, 262-273 (2007).

  • (3) - OSMONT (A.) -   Historique de la pyrotechnie,  -  cours de pyrotechnie, CEA/DAM/ISENDE, (2016).

  • (4) - JOHNSON (O.H.) -   HMX as a military explosive,  -  Navord report 4371 (1956).

  • (5) - LEFRANCOIS (A.), OSMONT (A.), COLLET (C.), VAULLERIN (M.), Le GALLO (V.) -   Charaterizing responses to insults from energetic materials,  -  in Sensitivities of energetic materials : a molecular modeling perspective, Elsevier, Part 1.2 (2021).

  • (6) - BRET...

NORMES

  • Matériaux énergétiques de défense, Sécurité vulnérabilité, Sensibilité au choc – Epreuve au mouton de choc BAM AFNOR - NF T70-500 - 2007

  • AFNOR Matériaux énergétiques de défense, Sécurité vulnérabilité, Sensibilité au frottement – Epreuve à l’appareil BAM AFNOR - NF T70-503 - 2019

1 Réglementation

Décret n° 2013-973 du 29 octobre 2013 relatif à la prévention des risques particuliers auxquels les travailleurs sont exposés lors d’activités pyrotechniques. Dernière mise à jour des données de ce texte : 01 juillet 2014. NOR : ETST1310032D

HAUT DE PAGE

2 Annuaire

Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs en France (liste non exhaustive)

Arianegroup : https://www.ariane.group/fr

Autoliv : https://www.autoliv.com

Dassault : https://www.dassault-aviation.com/fr

Davey-Bickford : http://www.daveybickfordenaex.com

EPC : https://www.epc-france.com

Etienne Lacroix : http://www.etienne-lacroix.com

Eurenco : http://www.eurenco.com

Junghans : https://junghans-defence.com/en/

MBDA : https://www.mbda-systems.com

Nexter Munitions : https://www.nexter-group.fr/filiales/nexter-munitions.html

Roxel : https://www.roxelgroup.com

Tethys : http://www.tethys-sas.fr

Thales : ...

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