Conception et développement d'un micro détonateur électrique intégrant des nanothermites pour l'amorçage par impact d'explosifs secondaires

Ludovic Glavier 1
1 LAAS-NEO - Équipe Nano-ingénierie et intégration des oxydes métalliques et de leurs interfaces
LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
Résumé : Les systèmes pyrotechniques sont des éléments clés pour la réussite de la mise en orbite des satellites. Ils permettent de réaliser des fonctions vitales pour la phase de vol d'un lanceur spatial comme l'allumage des moteurs, la séparation d'étages ou la neutralisation. L'actionnement de ces systèmes pyrotechniques nécessite différents effets pyrotechniques comme la génération d'une flamme, d'une grande quantité de gaz et une onde de choc. Ces travaux de thèse interviennent à la suite d'une précédente thèse sur la conception d'un initiateur intelligent et sécurisés permettant de générer une flamme et une grande quantité de gaz mais pas une onde de choc, indispensable dans la réalisation de certaines fonctions pyrotechniques comme la séparation d'étages ou la neutralisation. L'initiateur est piloté par commandes numériques, il dispose d'un stockage local d'énergie, d'une barrière de sécurité mécanique, et d'un PyroMEMS permettant de convertir un signal électrique en un signal pyrotechnique. Cet initiateur est conçu pour remplacer les systèmes pyrotechniques actuellement utilisés sur Ariane 5 car ils sont lourds, encombrants, ils contiennent une grande quantité de substance pyrotechnique augmentant les coûts de fabrication et de stockage, pour finir, les détonateurs et les lignes de transmissions contiennent du plomb dont l'obsolescence est programmé par la réglementation Européenne REACh. L'objectif de ces travaux de thèse est de concevoir et de développer la fonction détonation à partir d'un PyroMEMS contenant moins de 50 µg de nanothermite Al / CuO dans un volume inférieur à 0,83 cm3. Après l'étude des méthodes d'amorçage d'explosif secondaire et de l'état de l'art des détonateurs existant, nous avons conçu une architecture fonctionnant sur la propulsion d'un projectile créant une onde de choc par impact. Le développement de cette fonction détonation a permis d'étudier le comportement de différentes nanothermites (Al / CuO, Al / Bi2O3, Al / MoO3 et Al / PTFE) dans l'optique de propulser le projectile. Un modèle de balistique intérieure est développé avec la combustion de nanothermite Al / Bi2O3 dopé avec du PTFE permettant de conclure qu'il n'est pas possible d'utiliser des nanothermites pour amorcer par impact un explosif secondaire tel que le RDX. Un système de propulsion basé sur la combustion du RDX initié par nanothermite est alors développé avec une étude de l'influence des paramètres dimensionnels. La réalisation d'un démonstrateur final qui permet d'amorcer en détonation du RDX démontre la faisabilité d'un tel dispositif et permet de valider des choix de conception.
Type de document :
Thèse
Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2017. Français. 〈NNT : 2017TOU30016〉
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Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : lundi 26 mars 2018 - 16:42:18
Dernière modification le : mercredi 12 septembre 2018 - 01:16:26
Document(s) archivé(s) le : jeudi 13 septembre 2018 - 10:33:06

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Citation

Ludovic Glavier. Conception et développement d'un micro détonateur électrique intégrant des nanothermites pour l'amorçage par impact d'explosifs secondaires. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2017. Français. 〈NNT : 2017TOU30016〉. 〈tel-01483791v2〉

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