Etude de l'ablation de composites Carbone/Carbone de col de tuyère de densité variable

par Marina Fradin

Projet de thèse en Physico-Chimie de la Matière Condensée

Sous la direction de Gérard Louis Vignoles et de Francis Rebillat.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques , en partenariat avec Laboratoire des Composites ThermoStructuraux (laboratoire) et de Modélisation physicochimique (equipe de recherche) depuis le 10-09-2020 .


  • Résumé

    L'environnement concurrentiel dans lequel se trouvent les acteurs industriels du secteur aérospatial tels qu'ArianeGroup l'amène à envisager le développement et l'utilisation de nouvelles générations de composites carbone/carbone dont les caractéristiques morphologiques diffèrent ; ils peuvent présenter des dépôts de matrice PyC dont la nature et la microstructure évoluent mais aussi des gradients de densité plus importants, et en particulier des zones moins denses - donc poreuses - dans lesquelles les flux de masse et de chaleur responsables du recul de paroi peuvent être notablement différents de ceux que l'on rencontre sur des pièces très denses. Le présent projet cherche à amener une meilleure compréhension de la physicochimie dans ces matériaux, grâce à des données existantes chez ArianeGroup mais aussi à des expériences spécifiques, pour pouvoir mieux prévoir le comportement de ces matériaux dont l'architecture serait assez différente de celle des matériaux déjà connus. On se propose d'aborder ce problème à la fois sous l'angle de la modélisation et sous celui de l'expérimentation. En effet, on souhaite produire une modélisation validée permettant de décrire l'ablation des C/C poreux en présence de gradients (porosité, température, pression, nature de la matrice PyC…), en s'appuyant sur des caractérisations expérimentales. L'objectif à long terme est de pouvoir disposer d'un outil de dimensionnement de pièces C/C connaissant leur structure (arrangement des fibres, nature de la matrice PyC, état de porosité).

  • Titre traduit

    Ablation of C/C composites with density gradients used as thermal protection of solid rocket motor nozzle throats


  • Résumé

    Industries from the aerospace field evolve in a very competitive environment which leads them to constantly develop new generations of materials with better performances and a better understanding of their behavior in real conditions. ArianeGroup is one of those companies. The materials it has developed recently may have different characteristics from the previous ones. For example, they may have PyC matrix deposits whose nature and microstructure evolve but also larger density gradients, and in particular less dense areas - therefore porous - in which the mass and heat flux responsible for recession can be significantly different from those encountered on very dense parts. The thesis project aims at bringing a better understanding of the physicochemistry of these materials, using existing data from ArianeGroup but also some from specific experiments, to be able to predict the behavior of these materials whose architecture would be quite different from that of the already known materials. It is proposed to approach this problem both from the point of view of modelling and experimentation. In fact, we want to produce a validated model describing the ablation of porous C/C in the presence of gradients (porosity, temperature, pressure, nature of the PyC matrix, etc.), based on experimental characterizations. The long-term objective is to be able to have a sizing tool of C/C parts knowing their structure (arrangement of fibres, nature of the PyC matrix, state of porosity).