Caractérisation de protections thermiques carbone / phénolique sous impact normal d'un jet chaud supersonique : influence de l'architecture des échantillons sur les propriétés ablatives

J. Beaudet (1) , J. Cormier (1) , A. Dragon (1)

1 PPrime [Poitiers] - Institut Pprime [UPR 3346]

Les matériaux composites carbone/phénolique figurent parmi les matériaux les plus répandus pour des utilisations ablatives. Dans l'optique de diminuer le coût de développement et de mieux comprendre les phénomènes de dégradations en conditions ablatives associés à ce type de composites, la norme ASTM E285-80 [1] est largement employée. Il s'agit de soumettre un échantillon à une exposition sous torche oxygène / acétylène d'une puissance nominale proche de 3 kW [2]. La sollicitation est alors quasiment purement thermique. Ces conditions s'avèrent toutefois éloignées de conditions d'ablation pouvant être rencontrées en service sur des applications civiles ou militaires. Afin d'être plus représentatif des conditions d'usages, il est nécessaire de superposer à la sollicitation thermique une composante " d'érosion " liée à un écoulement gazeux supersonique. Pour ce faire, l'utilisation du banc MARTEL permet de générer des conditions d'écoulements à M=3 à haute température (2100K). Ce banc est caractérisé par une puissance thermique nominale d'environ 3 MW. L'objectif de cette étude est de mettre en évidence les dégradations engendrées par un couplage aérothermique dans une configuration de jet normal impactant une plaque de protection thermique de type carbone / phénolique. Pour cela, deux types de matériaux composites ont été étudiés. Mis en forme à partir d'une même résine phénolique, chacun de ces matériaux possède une architecture de renfort spécifique : pour l'un, les fibres de carbones sont tissées et dans l'autre cas, les fibres de carbones prennent la forme d'un mât. Les résultats de cette étude, issus de caractérisations en suivant la norme ASTM E285-80 et en utilisant le banc MARTEL, montrent l'influence de l'impact aérodynamique et de l'architecture du renfort sur la cinétique d'ablation.

Mots clés: Ablation; composites fibres de carbone/matrice phénolique; caractérisation à haute température

Domaines: Mécanique des matériaux [physics.class-ph]; Mécanique des matériaux [physics.class-ph]

J. Beaudet, J. Cormier, A. Dragon. Caractérisation de protections thermiques carbone / phénolique sous impact normal d'un jet chaud supersonique : influence de l'architecture des échantillons sur les propriétés ablatives. 17èmes Journées Nationales sur les Composites (JNC17), Jun 2011, Poitiers-Futuroscope, France. pp.104. ⟨hal-00598153⟩