Brevet FR2638709A1 — publié le 19900511

La présente invention concerne un bouclier thermi- que à trois éléments à base carbone, et elle porte plus par- ticulièrement sur un bouclier thermique & trois éléments à base de carbone qui utilise avantageusement trois formes de composants à base de carbone en fonction de la densité, de la diffusivité thermique et de la résistance mécanique structurale de chacun. On utilise une catégorie de boucliers thermiques pour protéger des composants contre des conditions d'envi- ronnement sévères et hostiles, comme celles que peut rencon- trer un véhicule de rentrée dans l'atmosphère. Bien que des boucliers thermiques de véhicule de rentrée de type carbone- carbone présentent des avantages sur les boucliers thermi- ques de type carbone-résine phénolique, la conductivité thermique supérieure des boucliers thermiques en carbone- carbone et l'absence d'un composant organique érodable su- bissant une dégradation thermochimique, exige généralement d'employer une couche d'isolation thermique de face arrière, ou disposée du coté intérieur, ce qui peut conduire à un bouclier de protection thermique trop lourd. Si on utilise une épaisseur suffisante du matériau d'isolation à faible densité, pour compenser une moindre quantité du matériau à densité élevée, il peut se produire un déplacement indésira- ble du centre de masse du véhicule de rentrée, qui perturbe la stabilité aérodynamique du corps de rentrée. On utilise de façon caractéristique des boucliers thermiques à base de carbone-carbone pour réduire l'absorption du rayonnement nu- cléaire dans le bouclier thermique et pour leurs caractéris- tiques souhaitables d'ablation et de résistance au choc de particules, ainsi que pour leur meilleure résistance mécani- que structurale aux températures de fonctionnement élevées qui sont prévues. Le brevet des E.U.A. n 4 472 476 délivré à Vetri et col. décrit un système de revêtement multicouche pour la protection de composites carbone-carbone. Dans un mode de réalisation, on applique une couche de graphite pyrolytique sur la surface du matériau carbone-carbone, pour obtenir un état de surface uniforme pour des traitements de revêtement ultérieurs. C'est le revêtement qui est fonctionnellement exposé à l'environnement à haute température, et non le ma- tériau carbone-carbone, comme c'est le cas dans la présente invention. Le brevet des E.U.A. n 4 487 799 délivré à Galasso et col. décrit un procédé pour appliquer une couche de graphite pyrolytique sur un matériau carbone-carbone, pour préparer ce dernier à recevoir un autre revêtement. Le brevet des E.U.A. n 4 442 165 délivré à Gebhardt et col. décrit et revendique un matériau consistant en une mousse synthétique carbonecarbone qui est recouvert et imprégné de carbone pyrolytique. Du graphite pyrolytique est ensuite déposé sur une surface du matériau recouvert de carbone pyrolytique, pour améliorer l'isolation thermique du matériau composite et pour augmenter la résistance mécanique du matériau consistant en une mousse. La couche de graphite pyrolytique n'est pas en contact avec le matériau carbone- carbone et, en outre, ce brevet ne mentionne pas une couche d'isolation destinée à recouvrir la couche de graphite pyro- lytique. Les brevets des E.U.A. n 3 980 105 (Myskowski) et 3 853 583 (Olcott) décrivent des matériaux comprenant du graphite pyrolytique déposé respectivement sur un substrat carboné et sur un substrat en carbone. Parmi des structures antérieures de bouclier ther- mique à base de carbone figurent: une combinaison compor- tant une coquille extérieure en graphite polycristallin den- se (par exemple de qualité ATJ, d'environ 1,6-1,75 g/cm3, commercialisé par Union Carbide), ou un composite carbone- carbone de densité moyenne avec du graphite pyrolytique dé- posé à l'intérieur; une combinaison comportant une coquille extérieure en graphite polycristallin (par exemple de la qualité ATJ), ou un composite carbone-carbone qui comprend une garniture intérieure en mousse ou en feutre de carbone à faible densité (environ 0,12-0,20 g/cm3); ou un bouclier thermique constitué par un composite carbone-carbone de den- sité moyenne (environ 1,4-1,6 g/cm3) (tel que le Pyro-Carb 406 commercialisé par Hitco Corp, Gardena, Californie), uti- lisé sans isolation de face arrière. Lorsqu'elle est utilisée avec un bouelier principal extérieur en graphite polycristallin dense, une couche de face arrière consistant en un revêtement de graphite pyroly- tique a tendance à manifester un délaminage, soit par rap- port au substrat sur lequel elle est déposée (délaminage d'adhérence), soit à l'intérieur d'elle-même (délaminage de cohésion), en particulier lorsqu'on atteint des épaisseurs importantes de revêtement. En outre, il est difficile de faire adhérer sur une sous-structure rigide, telle qu'un cône de nez de missile, le bouclier thermique à deux élé- ments, relativement dur, rigide et cassant, à cause de la faible souplesse mécanique de la combinaison bouclier ther- mique/structure. Un bouclier principal en graphite polycristallin ou en composite carbone-carbone, utilisé en combinaison avec un élément d'isolation de face arrière en carbone ou en mousse, est inférieur essentiellement en ce qui concerne des consi- dérations de masse et d'épaisseur, à des boucliers thermi- ques principaux constitués par des boucliers thermiques éro- dables comprenant une matrice en résine renforcée par des matériaux réfractaires, comme un matériau résine phénolique/ carbone. Parmi les inconvénients d'un bouclier thermique principal de densité moyenne utilisé sans composant d'isola- tion de surface arrière, figurent le fait qu'il présente une diffusivité thermique plus élevée qu'un graphite polycris- tallin dense à haute température, et également une diffusi- vité thermique plus élevée que des composants d'isolation en feutre ou en mousse & faible densité, à basse température. Cette diffusivité thermique plus élevée exige qu'un système de protection thermique soit plus lourd et plus épais que les boucliers thermiques à éléments multiples, pour obtenir le même degré relatif de protection. Un but de l'invention est donc d'améliorer l'effi- cacité de la protection thermique de systèmes de boucliers thermiques à base de carbone, tout en minimisant les exigen- ces de masse et d'épaisseur. Un autre but est d'améliorer les performances ther- miques du bouclier thermique tout en maintenant des perfor- mances acceptables vis-à-vis du rayonnement nucléaire. Un autre but encore de l'invention est de procurer un bouclier thermique à base de carbone offrant une protec- tion thermique appropriée tout en respectant les contraintes liées à la stabilité aérodynamique. Conformément à l'invention, un bouclier thermique comprend une couche extérieure qui contient un matériau à base de carbone (qu'on peut sélectionner dans un groupe com- prenant le carbone monolithique, le graphite et un composite carbonecarbone)ayant une surface intérieure et une surface extérieure, destinée à fonctionner à une température maxima- le prévue prédeterminée, une couche intermédiaire comprenant du grahite pyrolytique déposé sur la surface intérieure de la couche extérieure, et une couche intérieure comprenant un matériau souple destiné à venir en contact avec la surface intérieure de la couche intermédiaire, dans lequel la tempé- rature de fonctionnement à la surface intérieure de la cou- che intérieure est inférieure à une température limite de protection lorsque la surface extérieure de la couche exté- rieure est à la température maximale prévue prédéterminée. Le matériau souple peut comprendre un feutre ou une mousse de carbone, ou un feutre ou une mousse de céramique si on ne se préoccupe pas des radiations nucléaires. On sélectionne les épaisseurs des couches pour ma- ximiser l'efficacité de la protection thermique pourun objet qui est disposé à l'intérieur de la surface intérieure de la couche intérieure, conformément à la diffusivité thermique du matériau de chaque couche. Bien que le graphite pyrolyti- que ait généralement une diffusivité thermique plus faible que celle d'un composite carbone-carbone, le composite offre de meilleures caractéristiques de résistance mécanique structurale, de ténacité à la rupture et d'ablation, et de meilleures propriétés de résistance à l'enlèvement de matiè- re, comme la résistance à l'érosion sous l'effet de l'impact de particules, en comparaison avec le graphite pyrolytique. On peut sélectionner l'épaisseur de la couche exté- rieure de façon à satisfaire les exigences minimales concer- nant la résistance mécanique structurale, l'ablation et l'érosion. Ceci établira une température maximale, ou pre- mière température de transition, à la surface intérieure de la couche extérieure, lorsque la surface extérieure de la couche extérieure est à la température maximale prévue pré- déterminée. L'épaisseur de la couche intermédiaire contenant du graphite pyrolytique est sélectionnée de façon que la couche intermédiaire travaille dans une plage de température allant de la première température de transition jusqu'à une seconde température de transition, au-dessous de laquelle la diffusivité thermique de la couche intérieure est inférieure à la diffusivité thermique de la couche intermédiaire. L'épaisseur de la couche intérieure est sélectionnée de fa- çon que la couche intérieure fonctionne dans la plage de température située au-dessous de la seconde température de transition, pour que la surface intérieure de la couche in- térieure soit à une température inférieure ou égale à la température limite de protection. La suite de la description se réfère aux dessins annexes qui représentent respectivement: Figure 1: une coupe d'un bouclier thermique à trois éléments à base de carbone conforme à la présente invention. Figure 2: une représentation graphique qui illus- tre les performances thermiques relatives de trois matériaux qu'on peut utiliser pour former un mode de réalisation de l'invention. Figure 3: une représentation graphique qui illus- tre un profil de température caractéristique dans un bou- clier thermique conforme à l'invention. En considérant la figure 1, on voit une coupe d'une partie d'un système de protection thermique qui comprend un bouclier thermique à trois éléments à base ce ce-r - on- forme à l'invention. Le bouclier thermique 10 c -...d une couche extérieure ou principale, 12, une couche intermédiai- re 14 et une couche intérieure 16. La couche extérieure 12 est dimensionnée de façon que son épaisseur entre sa surface extérieure et sa surface intérieure, satisfasse les exigences du système de protec- tion thermique externe. Pour un véhicule de rentrée, ces exigences comprennent l'ablation thermochimique pour limiter la température de sa surface intérieure, et des caractéris- tiques d'enlèvement de matière ou d'érosion appropriées, pour supporter une agression physique, telle que l'impact de particules. Dans une application caractéristique, la couche extérieure 12 peut comprendre un composite carbone-carbone ayant une épaisseur dans la plagte d'environ 2, 5 à environ mm. Selon une variante, la couche extérieure 12 peut com- prendre un graphite polycristallin qui présente une structu- re monolithique mais qui n'est pas aussi efficace pour sup- porter des charges structurales telles que des charges de flexion, ou pour résister à l'impact de particules. Bien qu'un composite carbone- carbone ait une meilleure stabilité de forme qu'un matériau carbone- résine phénolique, à des températures élevées, le composite perdra une plus petite quantité de ses composants constitutifs par décomposition thermochimique et ébullition, en comparaison avec le maté- riau carbonerésine phénolique, ce qui fait que la surface intérieure du composite sera à une température relativement plus élevée, pour la même épaisseur. C'est contre cette cha- leur supplémentaire à la surface intérieure du composite que doivent être protégés les composants internes que le bou- clier thermique 10 est destiné à protéger. La couche intermédiaire 14 comprend du graphite py- rolytique. La couche intermédiaire 14 est directement dépo- sée sur la surface intérieure de la couche 12, qui remplit la fonction de substrat de dépôt. Du fait de la porosité de la surface intérieure de la couche 12 et de la nature du pro-essus de dépôt, comme la température élevée qui est uti- ie graphite pyrolytique s'infiltre dans la surface de la coine 12 et adhère à cette surface. Le dépôt de graphite pyrolytique est bien connu dans la technique, comme il est décrit dans le brevet des E.U.A. n 4 442 165 (Gebhardt et col.). L'étape de dépôt initial de carbone pyrolytique n'est pas nécessaire dans la présente invention. La couche intérieure 16 peut comprendre un feutre de carbone rigidifié, une mousse minérale ou de carbone, ou une céramique ou n'importe quelle combinaison de ces corps, ou un autre composant d'isolation à faible densité. Un feu- tre rigidifié contient de façon caractéristique de courtes fibres réparties de façon aléatoire dans l'ensemble d'un ma- tériau de matrice qui peut avoir la même composition que les fibres. Un feutre rigidifié a également une flexibilité et une souplesse mécanique accrues, et il a une plus faible densité que le graphite pyrolytique. On peut fabriquer une mousse en introduisant un agent gonflant dans une suspension des matériaux constitutifs de base de la mousse, et en cou- lant ou en moulant ensuite la suspension tout en éliminant l'agent gonflant et l'agent de suspension, par exemple par évaporation. La mousse résultante contient des vides répar- tis de façon aléatoire dans la totalité du matériau qui constitue la mousse. La mousse est également un élément d'isolation qui est mécaniquement plus souple que le graphi- te pyrolytique. Des mousses et des feutres de type céramique comprennent de l'oxyde de silicium, de l'oxyde de magnésium et de l'oxyde de zirconium. Le brevet des E.U.A. n 4 442 165 décrit un type de mousse de carbone qu'on peut utiliser avec l'invention. Le bouclier thermique 10 peut prendre des nombreuse formes. La surface intérieure de la couche intérieure 16 qui constitue la couche intérieure du bouclier thermique 10, peut être disposée de façon à se conformer à la surface ex- térieure d'une coiffe ou d'une enveloppe qui entoure les composants à protéger. Bien qu'il puisse être possible de fabriquer les couches 12, 14 et 16 indépendamment les unes des autres, la couche intermédiaire 14 qui contient du graphite pyrolytique serait extrêmement fragile si elle était fabriquée sous la forme d'une coquille autonome. En infiltrant directement la couche 14 sur ia surface intérieure de la couche 12, et en la faisant adhérer à cette surface, la couche 14 profite de la résistance mécanique structurale inhérente de la couche 12. En outre, il est généralement plus facile de fabriquer une couche de graphite pyrolytique par dépôt direct sur un substrat que par fabrication d'une coquille indépendante de graphite pyrolytique qui se conforme à un substrat, du fait qu'on peut aisément déposer une couche de graphite pyrolyti- que de façon qu'elle se conforme à la forme de la surface intérieure de la couche 12. En considérant la figure 2, on voit une représenta- tion graphique qui illustre les performances thermiques re- latives de trois matériaux qu'on peut utiliser pour former un mode de réalisation de l'invention. L'abscisse représente la température en degrés kelvin et l'ordonnée représente la diffusivité thermique en m2/s. On définit la diffusivité thermique d'un matériau comme étant le quotient de la con- ductivité thermique du matériau par la capacité calorifique spécifique du matériau, cette dernière étant le produit de la densité par la chaleur massique du matériau. La courbe 22 représente une caractéristique de dif- fusivité thermique typique de la couche extérieure 12 (figu- re 1) comprenant un composite carbone-carbone; la courbe 24 représente celle de la couche intermédiaire 14, comprenant du graphite pyrolytique; et la courbe 28 représente celle de la couche intérieure 16 (figure 1) comprenant un feutre ri- gidifié. Conformément à l'invention, le matériau de chacune des couches 12, 14 et 16 est utilisé avec une épaisseur et à une température telles que le bouclier thermique 10 (figure 1) soit le plus efficace en tant qu'isolant thermique et que structure capable de subsister. On détermine l'épaisseur de la couche extérieure 12 en considérant la température la plus élevée qui est prévue à la surface extérieure de cette couche (soit de façon ca- ractéristique environ 39000K), et la résistance mécanique structurale exigée, et en considérant également la nécessité de satisfaire les exigences d'ablation et de protection con- tre l'érosion, pour supporter l'agression physique dans le cas d'un véhicule de rentrée. Lorsque la couche 12 est cons- tituée par un composite carbone-carbone, ses performances, ou son efficacité, d'isolation thermique, caractérisées par sa diffusivité thermique (courbe 22) à température élevée, sont inférieures à celles du graphite pyrolytique (courbe 24), mais le graphite pyrolytique a de moins bonnes perfor- mances structurales, et on a rencontré des difficultés pour le fabriquer avec des épaissseurs qui seraient nécessaires si on ne considérait que les exigences de protection thermi- que (et non de résistance mécanique structurale, d'ablation et d'érosion). La température de fonctionnement diminue lorsqu'on s'enfonce dans la couche 12, et la diffusivité thermique à une certaine profondeur à l'intérieur de la couche 12, dans la zone 21, est déterminée par la température à cette pro- fondeur. A une profondeur prédéterminée à partir de la sur- face extérieure de la couche 12, c'est-à-dire à la profon- deur correspondant à l'épaisseur de la couche 12, comme l'indique un point 23, les exigences d'ablation, de protec- tion contre l'érosion et de support de charge structurale de la couche 12 sont satisfaites. A partir du point 23 jusqu'à une température inférieure, la couche 14 contenant du gra- phite pyrolytique peut diminuer plus efficacement la tempé- rature en direction de la couche intérieure 16, et finale- ment en direction des composants (non représentés) à proté- ger. Cette efficacité accrue pour la couche 14 est due à la diffusivité thermique inférieure du graphite pyrolytique (pour des conditions transitoires) et à sa conductivité thermique inférieure (popr un régime permanent ou un échauf- fement plus lent), par rapport au matériau de la couche 12. Au point de transition 23, qui représente l'interface entre les couches 12 et 14, et à la température minimale de la surface intérieure de la couche 12, lorsque la surface exté- rieure de la couche 12 est à la température de fonctionne- ment maximale prévue, la température est réduite davantage dans la couche 14, le long de la zone 26, jusqu'à une tempé- rature prédéterminée à la surface intérieure de la couche 14 qui est représentée par le point 27. Le point de transition 27 se trouve également à l'intersection de la courbe 24 de la couche intermédiaire 14 et de la courbe 28 de la couche intérieure 16. A partir du point de transition 27 et vers des tem- pératures inférieures, la couche intérieure 16 a une plus faible diffusivité thermique que la couche intermédiaire 14, et elle constitue donc un isolant thermique plus efficace à des températures inférieures à celle qui est indiquée par le point de transition 27. L'épaisseur de la couche intérieure 16 est suffisante pour que la surface intérieure de la cou- che 16 soit à la température désirée, ou température limite de protection, qui est de façon caractéristique d'environ C ou d'environ 473 K, lorsque la température à la surfa- ce extérieure de la couche 16 est égale à la température du point de transition 27. Bien entendu, la température de la surface intérieure de la couche 16 peut être plus élevée ou plus faible, en fonction de l'épaisseur de la couche 16. Contrairement à une combinaison de trois couches séparées fabriquées à partir des mêmes matériaux que les couches respectives 12, 14 et 16, lorsqu'on dépose la couche intermédiaire 14 sur la surface intérieure de la couche ex- térieure 12 du bouclier thermique 10, conformément à la pré- sente invention, on minimise les problèmesqui sont associés à la fragilité mécanique d'une coquille de graphite pyroly- tique indépendante ou assemblée par adhérence, et on élimine l'opération de fabrication qui est nécessaire pour conformer la surface extérieure d'une coquille indépendante à la sur- face intérieure de la couche extérieure. En considérant la figure 3, on voit une représenta- tion graphique qui illustre une courbe de profil de tempéra- ture caractéristique à travers le bouclier thermique 10 con- forme à l'invention. La partie 42 de la courbe représente le profil de température depuis la surface extérieure de la couche 12 jusqu'à la surface intérieure de la couche 12, ou à l'interface des couches 12 et 14. La partie 44 de la cour- be représente le profil de température depuis la surface ex- térieure de la couche intermédiaire 14 jusqu'à la surface intérieure de la couche 14, ou à l'interface des couches 14 et 16. La partie 46 de la courbe représente le profil de température depuis la surface extérieure de la couche inté- rieure 16 jusqu'à la surface intérieure de la couche 16. Pour fabriquer le bouclier thermique 10, on peut déposer la couche intermédiaire 14 sur la surface intérieure de la couche extérieure 12, par dépôt chimique en phase va- peur. Lorsque la couche extérieure 12 comprend un composite carbonecarbone, on peut former la couche intermédiaire 14 en soumettant le composite carbone-carbone à une température dans la plage d'environ 18000C à 2100 C, dans une atmosphè- re d'un gaz consistant en un hydrocarbure, comme du méthane dilué dans un gaz inerte tel que l'hydrogène, dans un rap- port correspondant à un pourcentage en volume d'hydrogène par rapport au méthane d'environ 75-25:25-75, à une pression d'environ 1300 Pa, pendant une durée appropriée pour former la couche 14 avec l'épaisseur désirée. Pour des applications concernant un bouclier thermique d'un engin du type véhicule de rentrée, une épaisseur de graphite pyrolytique d'environ 0,5 mm à 6,3 mm, avec une plage préférée d'environ 0,63 mm à environ 1,3 mm, doit être suffisante. Pour des applica- tions de rentrée, il n'est pas souhaitable de dépasser une épaisseur d'environ 6,3 mm pour la couche 14, du fait qu'à des épaisseurs supérieures on peut rencontrer des problèmes concernant la fragilité du graphite pyrolytique. Selon une variante, on peut utiliser l'une quelconque des techniques bien connues de dépôt chimique en phase vapeur, comme par exemple celles qui sont décrites dans le brevet des E.U.A. n 4 442 165, qui sont capables de déposer la quantité né- cessaire de graphite pyrolytique, tout en maintenant l'inté- grité structurale du substrat constitué par la couche 12. On a ainsi décrit et illustré un bouclier thermique perfectionné à base de carbone ayant des exigences de masse et d'épaisseur réduites, tout en conservant des performances acceptables vis-à-vis des radiations nucléaires et en res- tant dans les limites imposées par les exigences de stabili- té aérodynamique. REVENDICATIONS 1. Bouclier thermique, caractérisé en ce qu'il com- prend: une couche extérieure (12) comprenant un matériau à base de carbone, la couche extérieure ayant une première diffusivité thermique, une surface extérieure, une surface intérieure et une épaisseur entre la surface extérieure et la surface intérieure, et la surface extérieure devant tra- vailler à une température maximale prévue prédéterminée; une couche intermédiaire (14) comprenant du graphite pyrolytique qui est déposée sur la surface intérieure de la couche exté- rieure (12), la couche intermédiaire ayant une seconde dif- fusivité thermique, une surface intérieure et une épaisseur entre la surface intérieure de la couche extérieure (12) et la surface intérieure de la couche intermédiaire (14); et une couche intérieure (16) comprenant un matériau souple ayant une surface extérieure qui est en contact avec la sur- face intérieure de la couche intermédiaire (14), la couche intérieure (16) ayant une troisième diffusivité thermique, une surface intérieure et une épaisseur entre la surface extérieure et la surface intérieure, dans lequel la tempéra- ture de fonctionnement de la surface intérieure de la couche intérieure (16) est inférieure à une température limite de protection lorsque la surface extérieure de la couche exté- rieure (12) est à la température maximale prévue prédétermi- née. 2. Bouclier thermique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la troisième diffusivité thermique est inférieure aux première et seconde diffusivités thermiques au-dessous d'une première température prédéterminée, la se- conde diffusivité thermique est inférieure aux première et troisième diffusivités thermiques à des températures compri- ses entre la première température prédéterminée et une se- conde température prédéterminée, la seconde température pré- déterminée étant supérieure à la première température prédé- terminée, et la première diffusivité thermique est supérieu- re à la seconde diffusivité thermique à des températures su- périeures à la seconde température prédéterminée. 3. Bouclier thermique selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que l'épaisseur de la couche extérieure (12) est suffisante pour que la température à la surface inté- rieure de la couche extérieure (12) ne dépasse pas la secon- de température prédéterminée lorsque la surface extérieure de la couche extérieure (12) est à la température maximale prévue prédéterminée. 4. Bouclier thermique selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que la température maximale prévue prédéter- minée est d'environ 39000K. 5. Bouclier thermique selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que l'épaisseur de la couche extérieure (12) est suffisante pour supporter une agression physique telle que l'ablation et l'impact de particules. 6. Bouclier thermique selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que l'épaisseur de la couche extérieure (12) est suffisante pour supporter une agression physique telle que l'ablation et l'impact de particules, pour procurerune résistance mécanique structurale appropriée, et pour faire en sorte que la température à la surface intérieure de la couche extérieure (12) soit égale à la seconde température prédéterminée lorsque la surface extérieure de la couche ex- térieure (12) est à la température maximale prévue prédéter- minée. 7. Bouclier thermique selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que l'épaisseur de la couche intermédiaire (14) est suffisante pour que la surface intérieure de la couche intermédiaire (14) soit à la première température prédéterminée lorsque la surface intérieure de la couche ex- térieure (12) est à la seconde température prédéterminée. 8. Bouclier thermique selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que l'épaisseur de la couche intérieure (16) est suffisante pour que la surface intérieure de la couche intérieure (16) soit à une température inférieure à la tem- pérature limite de protection lorsque la surface extérieure de la couche intérieure (16) est à la première température prédéterminée. 9. Bouclier thermique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le matériau souple comprend une mousse de carbone. 10. Bouclier thermique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le matériau souple comprend un feutre de carbone. 11. Bouclier thermique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le matériau souple comprend une cérami- que. 12. Bouclier thermique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le matériau à base de carbone est sélec- tionné dans le groupe qui comprend le carbone monolithique, le graphite et un composite carbone-carbone. 13. Procédé pour protéger un objet vis-à-vis d'une source de chaleur, caractérisé par les opérations suivantes: on dépose une première couche de graphite pyrolytique (14) sur une première surface d'un matériau à base de carbone (12), le matériau à base de carbone ayant une seconde surfa- ce qui fait face à la source de chaleur lorsque la première surface fait face à l'objet, une première diffusivité ther- mique et une première épaisseur entre les première et secon- de surfaces, et en outre la couche déposée (14) ayant une troisième surface devant faire face à l'objet, une seconde épaisseur entre les première et troisième surfaces et une seconde diffusivité thermique; on applique contre la troi- sième surface une seconde couche (16) comprenant un matériau qui est un isolant thermique à faible densité, la seconde couche (16) ayant une quatrième surface qu'on peut conformer à la troisième surface, une cinquième surface devant faire face à l'objet, une troisième épaisseur entre les quatrième et cinquième surfaces et une troisième diffusivité thermique; et on définit une première épaisseur de valeur suffisante pour que la température à la première surface ne dépasse pas une première température prédéterminée lorsque la seconde surface est exposée à une température maximale prédéterminée et cette seconde surface est soumise à une ablation de va- leur prédéterminée; on définit une seconde épaisseur de va- leur suffisante pour que la température à la troisième sur- face ne dépasse pas une seconde température prédéterminée lorsque la température à la première surface est égale à la première température prédéterminée; et on définit une troi- sième épaisseur de valeur suffisante pour que la température à la cinquième surface ne dépasse pas une température limite de protection prédéterminée, lorsque la température à la quatrième surface est égale à la seconde température prédé- terminée. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le matériau consistant en un isolant thermique à faible densité comprend une mousse de carbone. 15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le matériau consistant en un isolant thermique à faible densité comprend un feutre de carbone. 16. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la seconde diffusivité thermique est inférieure aux première et troisième diffusivités thermiques entre les première et seconde températures prédéterminées; en ce que la troisième diffusivité thermique est inférieure aux pre- mière et seconde diffusivités thermiques à des températures inférieures à la seconde température prédéterminée, et la première diffusivité thermique est supérieure à la seconde diffusivité thermique à des températures supérieures à la première température prédéterminée; en ce que les opérations qui consistent à définir respectivement les première et se- conde épaisseurs comprennent l'opération consistant à défi- nir l'épaisseur respectivement sous la dépendance des pre- mière et seconde diffusivités thermiques; et en ce que l'opération qui consiste à définir la première épaisseur comprend la définition de la première épaisseur de façon à pouvoir accepter l'ablation prévue de la seconde surface du matériau à base de carbone, et l'impact dé particules sur cette seconde surface, de telle manière que les première et seconde températures procurent une protection thermique op- timale pour les première, seconde et troisième épaisseurs exigées. 17. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la seconde diffusivité thermique est inférieure aux première et troisième diffusivités thermiques entre les première et seconde températures prédéterminées; en ce que la troisième diffusivité thermique est inférieure aux pre- mière et seconde diffusivités thermiques à des températures inférieures à la seconde température prédéterminée, et la première diffusivité thermique est supérieure à la seconde diffusivité thermique à des températures supérieures à la première température prédéterminée; et l'opération consis- t.- finir une première épaisseur comprend en outre la mL.. - ion de la première épaisseur dans le but de maximi- ser la valeur de la seconde température prédéterminée, tout en définissant une première épaisseur appropriée pour satis- faire les exigences d'ablation, de résistance à l'impact de particules et de résistance mécanique structurale du maté- riau à base de carbone. 18. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on sélectionne le matériau à base de carbone dans le groupe comprenant le graphite, le carbone monolithique et un composite carbone-carbone.