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Aéronautique et spatial

Quand la céramique joue au composite

Dans les secteurs aéronautique et spatial, les céramiques sont essentiellement des matériaux à très forte valeur ajoutée, dits thermostructuraux. C’est à dire qu’on attend d’elles une grande solidité, et un comportement irréprochable à la chaleur. Mais le point faible de beaucoup de céramiques est leur relative fragilité : elles sont dures, inusables, mais susceptibles de se briser.

On les renforce donc par des fibres de carbure de silicium, ou carbone. On obtient ainsi des composites à matrice céramique ou CMC, matériaux réfractaires non fragiles, qui possèdent alors les propriétés thermiques et la fiabilité mécanique nécessaire pour être opérationnels dans des conditions extrêmes de température, de résistance à des atmosphères agressives ou de conditions d’érosion par des particules abrasives.

Une difficulté supplémentaire intervient lors de la réalisation de missiles, puisque le dispositif de guidage est logé dans la tête du projectile. Il faut donc que la coiffe laisse passer les ondes électromagnétiques, tout en étant capable de supporter l’échauffement occasionné par des vitesses parfois supérieures à Mach 3. Des contraintes pour lesquelles les céramiques sont des matériaux de choix.

Dans le cas de missiles guidés par radar, on utilise donc des coiffes en alumine ou en silice. Les céramiques connues pour leur transparence aux infra-rouges sont le fluorure de magnésium, l’oxynitrure d’aluminium, ou le sulfure de zinc.

Quelques applications :

  • volets de tuyères,
  • anneaux accroche flamme,
  • cône de sortie,
  • éléments de turbine (aubes),
  • chambre de combustion,
  • structures spatiales telles que nez, bord d’attaque, bouclier thermique.


Miroir en carbure de silicium (téléscope spatial Herschel), Boostec Bazet


Tuiles composite (Shuttle NASA)


Volets chauds en composite céramique (tuyère moteur M88 du Rafale)

Les progrès du secteur aéronautique reposent sur la mise au point de nouveaux matériaux, et notamment des composites dans lesquels les céramiques sont omniprésentes.

Quand la céramique joue au composite

Dans les secteurs aéronautique et spatial, les céramiques sont essentiellement des matériaux à très forte valeur ajoutée, dits thermostructuraux. C’est à dire qu’on attend d’elles une grande solidité, et un comportement irréprochable à la chaleur. Mais le point faible de beaucoup de céramiques est leur relative fragilité : elles sont dures, inusables, mais susceptibles de se briser.

On les renforce donc par des fibres de carbure de silicium, ou carbone. On obtient ainsi des composites à matrice céramique ou CMC, matériaux réfractaires non fragiles, qui possèdent alors les propriétés thermiques et la fiabilité mécanique nécessaire pour être opérationnels dans des conditions extrêmes de température, de résistance à des atmosphères agressives ou de conditions d’érosion par des particules abrasives.

Une difficulté supplémentaire intervient lors de la réalisation de missiles, puisque le dispositif de guidage est logé dans la tête du projectile. Il faut donc que la coiffe laisse passer les ondes électromagnétiques, tout en étant capable de supporter l’échauffement occasionné par des vitesses parfois supérieures à Mach 3. Des contraintes pour lesquelles les céramiques sont des matériaux de choix.

Dans le cas de missiles guidés par radar, on utilise donc des coiffes en alumine ou en silice. Les céramiques connues pour leur transparence aux infra-rouges sont le fluorure de magnésium, l’oxynitrure d’aluminium, ou le sulfure de zinc.

Quelques applications :

  • volets de tuyères,
  • anneaux accroche flamme,
  • cône de sortie,
  • éléments de turbine (aubes),
  • chambre de combustion,
  • structures spatiales telles que nez, bord d’attaque, bouclier thermique.

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