Brevet FR2487501A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne les projectiles et la protec- tion de leurs surfaces externes contre l'érosion thermique Elle concerne spécialement, mais non exclusivement, les pro- jectiles à énergie cinétique, à empennage--stabilisateur Les projectiles tirés par canon au moyen d'une charge propul- sive sont sujets à des dommages, pendant qu'ils sont dans le tube du canon, du fait des températures très élevées de mise à feu du propulseur, dommages s'exerçant sur leurs surfaces voisines de ce dernier. Cet inconvénient est particulière- ment préjudiciable pour les projectiles munis d'empennages stabilisateurs légers en alliage d'aluminium, du fait que tout dommage important aux ailettes de l'empennage_ entraînera une dégradation du rendement aérodynamique du projectile En outre, les bords d'attaque des ailettes sont également soumis à un échauffement aérodynamique important au cours de la trajectoire, pouvant accentuer cette dégradation. On a cherché à protéger la surface externe de ces ailettes par anodisation mais cette méthode s'est révélée inefficace contre l'érosion thermique. On a également essayé les en- duits thermiquement isolants du type céramique mais ils po- sent des problèmes d'adhérence et l'épaisseur indispensable de la couche isolante a tendance à fausser les caractéristi- ques aérodynamiques des ailettes. Les enduits absorbant la chaleur, tels que ceux contenant des matièree intumescentes, sont également bien connus pour leurs propriétés protectrices antithermiques, mais ils ont, eux aussi, un faible coefficient adhésif et sont également sujets à des variations dimensionnelles en cours de fonctionnement qui dégradent le rendement aérodynamique d'un projectile em- penné Un autre exemple d'enduit abosorbant la chaleur est celui d'un écran thermique ablatif, ou couche de matière sacri- fiée, graduellement éliminé par des processus provoqués thermiquement tels que la pyrolyse, la fusion et la vapori- sation On connait l'emploi de ces écrans thermiques pour la protec- tion des- astronefs au moment de leur retour dans l'atmosphère terrestre, par exemple. Ces écrans sont faits, en général, de composés de matières synthétiques à forte teneur en fi- bres et contiennent souvent des matières intumescentes Ces composés sont en général appliqués à la surface à pro- téger, soit sous forme d'une couche faite. d'avance et liée à la surface, soit sous. forme fluide appliquée par étalage ou coulée. Ces couches protectrices sont épaisses et hété- rogènes, leur ablation se produit irrégulièrement et elles auront donc l'inconvénient de fausser le profil aérodynami- que d'une structure précise, telle que ltempennagecdtun pro- jectile, tant au départ qu'au cours de la trajectoire. La présente invention vise à réaliser un élément de projec- tile revêtu d'un enduit absorbant.la chaleur, homogène et re'lativement mince, n'handicapant pas le rendement aérody- namique dudit-élément. En conséquence, la présentoe invention comprend un élément de projectile possédant une couche externe susceptible d'abla- tion thermique, faite de matière résineuse. De préférence, cette matière résineuse pourra être traitée thermiquement et sera appliquée à l'élément avant le trai- tement thermique. Cette application pourra se faire en im- mergeant l'élément préalablement chauffé dans une masse fi- nement divisée de matière résineuse non traitée qui pourra se trouver en suspension dans un fluide tel qu'un liquide ou un gaz en mouvement. L'épaisseur de la couche externe sera fixée au minimum uni- quement suffisant pour l'absorption de la quantité totale de :0 chaleur que l'on escomptera devoir être reçue au moment du départ et pendant la trajectoire, de façon à dégrader le profil aérodynamique -aussi peu que possible 2487501t Lorsque l'élément de projectile est destiné à être utilisé au voisinage immédiat d'une charge propulsive, la matière résineuse devra être compatible avec cette dernière et pour- ra être constituée par une matière basée sur une résine époxy avec ou sans charges. L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un esemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur le dessin annexé dont la figure unique est une vue per- spective d'une pièce d'empennage arrière de projectile à énergie cinétique, recouverte d'une couche externe représen- tée partiellement écorchée L'empennage 1 représenté est fait d'un alliage d'aluminium dont le point de fusion est d'environ 6600C et il est soumis dans le tube du canons à des températures de mise à feu pou- vant atteindre 3.0000K pendant environ 3 ms, puis à un échauf- fement aérodynamique dans l'atmosphère pendant un temps dé- pendant de la trajectoire et pouvant aller jusqu'à 3 s Pendant le parcours normal d'une trajectoire, soit 1,2 s, la température des bords d'attaque 2 des ailettes atteindra environ 1.5000K Une couche protectrice 3 est appliquée à l'empennage de la façon suivante l'empennage est d'abord traité au jet de sa- ble pour lui donner une surface finement abrasée, puis pré- chauffé à la température de traitement d'une matière résineu- se appropriée. Unoe poudre de résine époxy, de granulométrie assez fine pour traverser un tamis correspondant au module 24 afnor,.........et dont la température de traitement thermi- que est d'environ 1800C, convient à cet usage. L'expérience a réfOélé qu'un diglycidyl-éther de bisphénol A, partiellement estérifié, tel qu'un de ceux utiliséspour protéger les objets métalliques contre les intempéries, comme le produit distri- bué sous la Marque Déposée Telcoset type 606B Green 29, donnait entière satisfaction L'empennage préchauffé est immergé et maintenu constamment agité dans un lit fluidifié de poudre de résine pendant une période de temps réglée, dépendant de l'épaisseur de la cou- che requise, puis extrait et soumis à un second traitement thermique de 20 minutes à 1800C. Une couche d'une épaisseur de 350 à 400 pm s'est révélée satisfaisante et peut s'obtenir avec une période d'immersion d'environ 5 secondes. La couche obtenue est lisse et uniforme, adhère bien, déforme au minimum le profil des ailettes et assure une protection efficace et peu coûteuse. Elle résiste bien à la fragmenta- tion Il est évident que d'autres matières résineuses traitables tbermiquement, possédant des propriétés convenables d'abla- tion et d'absorption thermique pourront s'appliquer à divers éléments de projectiles, conformément à la présente invention 2487S01 REVONDICATIONS 1. Elément de projectile caractérisé en ce qutil comporte une couche externe en matière résineuse susceptible dtablation sous tl'effet de la chaleur. 2. Elément de projectile selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la matière résineuse est susceptible de traitement thermique. 3. Elément de projectile selon la Revendication 2, caractérisé en ce que la couche externe a été formée sur l'élément par un processus de traitement thermique subséquent à ltapplica- tion de la matière résineuse à l'état non traité. 4. Elément de projectile selon la Revendication 39 caractérisé en ce que la matière résineuse non traitée est sous forme pulvérulente. 5. Elément de projectile selon la Revendication 4t caractérisé en ce que lVapplication de la matière résineuse non traitée s'effectue par immersion de ltélément,préchauffé à la tem- pérature de traitement de ladite matière résineuse, dans une suspension, dans.un fluide, de la matière résineuse sous for- me pulvérulente. 6. Elément de projectile selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4 ou 59 caractérisé en ce que la matière résineuse possède une base de résine époxy. 7. Elément de projectile selon la Revendication 6, caractérisé en ce que la résine époxy est un diglycidyl-éther de bis- phénol A. & 2487SO I 8. Elément de projectile selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 59 6 ou'7, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche externe ne dépasse pas 1. mm 9. Elément de projectile selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un empennage arrière de pro- Jectile.