Combustion confinée d'explosif condensé pour l'accélaration de projectile. Application en pyrotechnie spatiale

Opto-pyrotechnics (ignition of detonation by optical systems) is one of the most promising innovations to improve reliability, safety and performances on future space launchers. This thesis aims at studying and modeling the first stage from a two-stage opto-pyrotechnic detonator that consists of a condensed explosive confined in a closed combustion chamber, in which the beginning of a Deflagration-to-Detonation Transition occurs. The laser ignition of the explosive and its isochoric combustion are modeled by the EFAE code. This code is coupled with LS-DYNA software to deal with the deformation and the rupture of the metallic disk that closes the combustion chamber, and then with the subsequent propulsion of the projectile to the second stage. In parallel, various experimental technics (gas adsorption, photonic Doppler velocimetry, microscopy) have underlined several physical processes that allow first to test the coupling between EFAE and LS-DYNA, then to determine and classify influent parameters that affect the industrial specifications.L’opto-pyrotechnie (amorçage de la détonation par système optique) est l’une des innovations les plus prometteuses en termes de fiabilité, de sécurité et de performances pour les futurs lanceurs spatiaux. Le but de la thèse est d’étudier et de modéliser le premier des deux étages d’un Détonateur Opto-Pyrotechnique, constitué d’un explosif confiné dans une chambre de combustion fermée où se déroulent les premières phases d’une Transition Déflagration-Détonation. L’amorçage par laser de l’explosif puis la combustion en chambre isochore sont traités par le code EFAE, lequel est couplé au logiciel LS-DYNA qui simule la déformation et la rupture du disque de fermeture de la chambre, puis la propulsion du projectile résultant vers le second étage. En parallèle, diverses techniques expérimentales (adsorption de gaz, vélocimétrie hétérodyne, microscopie) ont mis en valeur plusieurs procédés physiques, ce qui a permis de tester le couplage entre EFAE et LS-DYNA, puis de déterminer et de hiérarchiser les paramètres affectant les critères industriels