Depuis l’invention de l’aéronautique, les êtres humains ont toujours aspiré à explorer de nouvelles limites. Voler à une vitesse supersonique et atteindre l’espace sont deux des rêves de l’humanité qui ont conduit au développement de nombreuses technologies innovantes.
La protection d’un véhicule contre les environnements agressifs et les conditions rencontrées au cours des opérations est particulièrement importante. Les systèmes de protection thermique (TPS) sont conçus pour jouer le rôle crucial de bouclier pour tout ce qui se trouve sous eux. Les véhicules hypersoniques et les engins spatiaux au moment de leur rentrée dans l’atmosphère sont des applications courantes qui nécessitent des TPS pour gérer l’intense chaleur dégagée.
Capables de combiner gestion efficace de la chaleur et optimisation de la consommation de carburant, les matériaux à faible densité ont de nombreux atouts pour les systèmes TPS. Les matériaux flexibles peuvent être utiles dans la conception de ces systèmes car ils présentent moins de contraintes inhérentes et contribuent à réduire les problèmes mécaniques liés aux différences de dilatation thermique (CTE) des matériaux rigides.
Sous leur forme de substrats non tissés (voile, feutre et feutre aiguilleté), les fibres en Quartzel® offrent les caractéristiques souhaitées (résistance thermique de la silice (SiO2), substrat de faible densité et flexibilité). Les fils et les rovings en Quartzel® peuvent également être tissés pour fournir une variété de tissus 2D, avec un poids surfacique commun pouvant aller jusqu’à 700 g/m², ainsi que des tissus 3D dédiés pour les programmes spéciaux.
Les fibres coupées, les produits tissés et non tissés en Quartzel® utilisés dans les applications de TPS sont souvent combinés avec un polymère ou une matrice céramique haute température. Ils se comportent alors ensemble comme un composite dans le TPS et peuvent être organisés pour former des couches ablatives sacrificielles qui aideront à refroidir le véhicule en éloignant le flux de chaleur de la couche externe à travers les gaz produits lors de la réaction de pyrolyse du matériau ablatif. En effet, la transformation des solides en gaz sans oxygène, aussi appelée pyrolyse, est une transformation chimique qui absorbe intrinsèquement la chaleur lors de la transformation du matériau en gaz.
La protection d’un véhicule contre les environnements agressifs et les conditions rencontrées au cours des opérations est particulièrement importante. Les systèmes de protection thermique (TPS) sont conçus pour jouer le rôle crucial de bouclier pour tout ce qui se trouve sous eux. Les véhicules hypersoniques et les engins spatiaux au moment de leur rentrée dans l’atmosphère sont des applications courantes qui nécessitent des TPS pour gérer l’intense chaleur dégagée.
Capables de combiner gestion efficace de la chaleur et optimisation de la consommation de carburant, les matériaux à faible densité ont de nombreux atouts pour les systèmes TPS. Les matériaux flexibles peuvent être utiles dans la conception de ces systèmes car ils présentent moins de contraintes inhérentes et contribuent à réduire les problèmes mécaniques liés aux différences de dilatation thermique (CTE) des matériaux rigides.
Sous leur forme de substrats non tissés (voile, feutre et feutre aiguilleté), les fibres en Quartzel® offrent les caractéristiques souhaitées (résistance thermique de la silice (SiO2), substrat de faible densité et flexibilité). Les fils et les rovings en Quartzel® peuvent également être tissés pour fournir une variété de tissus 2D, avec un poids surfacique commun pouvant aller jusqu’à 700 g/m², ainsi que des tissus 3D dédiés pour les programmes spéciaux.
Les fibres coupées, les produits tissés et non tissés en Quartzel® utilisés dans les applications de TPS sont souvent combinés avec un polymère ou une matrice céramique haute température. Ils se comportent alors ensemble comme un composite dans le TPS et peuvent être organisés pour former des couches ablatives sacrificielles qui aideront à refroidir le véhicule en éloignant le flux de chaleur de la couche externe à travers les gaz produits lors de la réaction de pyrolyse du matériau ablatif. En effet, la transformation des solides en gaz sans oxygène, aussi appelée pyrolyse, est une transformation chimique qui absorbe intrinsèquement la chaleur lors de la transformation du matériau en gaz.
Les produits en Quartzel sont utilisés depuis des années dans de nombreux programmes spatiaux et de défense et restent un matériau de choix dans ce domaine. Le dernier exemple a été qualifié avec succès par Bally Ribbon Mills (BRM, Los Angeles, Californie, États-Unis) sous la forme d’un substrat tissé en 3D infusé de résine organique. Une fois usiné, le composite est utilisé comme élément du bouclier thermique de la capsule habitée Orion qui vise à la protéger de la chaleur générée lors de sa rentrée dans l’atmosphère. Le vaisseau spatial Orion transportera des astronautes sur la Lune, puis sur Mars, et les ramènera en toute sécurité sur Terre à l’aide de la technologie de BRM. Tenez-vous informé car le premier vol d’essai de la mission Artemis contenant une capsule Orion est prévu pour avant la fin de l’année 2022.
*Crédits photos : Bally Ribbon Mills
