ETUDE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DE LA DISPERSION ...

tel-00476994, version 1 - 27 Apr 2010
combustion des composants dispersés par explosif, les charges hétérogènes dont il est
question dans ce mémoire sont aussi qualifiées de « charges à effet de souffle augmenté » ou
d’explosifs « thermobariques ».
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1.3. Dispersion et combustion explosives d’un mélange
hétérogène
1.3.1. Principe de fonctionnement
Il est important de distinguer les explosifs hétérogènes des charges hétérogènes dont il est
question dans cette étude. L’« explosif hétérogène » est en général un explosif homogène qui
contient des inclusions de particules métalliques dont on souhaite une réaction rapide dans le
but d’améliorer directement les performances de l’explosif homogène. Par exemple le tritonal
est composé de 80% de TNT et de 20% de particules d’aluminium et a un équivalent TNT de
1.18.
A l’opposé, avec une charge hétérogène on cherche à disperser puis enflammer un nuage
explosif contenant des particules métalliques. La réaction est « retardée » et la notion
d’équivalent TNT n’est plus valable. C’est l’explosion retardée de ce nuage qui permet de
générer dans le milieu connexe des effets de pression, d’impulsion et de température plus
importants et plus longs que ceux générés par des charges homogènes conventionnelles. La
composition hétérogène à disperser contient les particules métalliques qui sont susceptibles de
brûler et libérer de l’énergie dans le milieu connexe. En fonction de leur nature et de leur
taille, les particules réagissent à différents stades de l’explosion. Par exemple, une particule
sphérique de 200µm mettra, a priori, plus de temps qu’une particule de 5µm pour atteindre ses
conditions critiques d’inflammation dans le même environnement. En présence d’un
confinement comme un mur ou le sol, les réflexions multiples des ondes de choc mélangent et
compriment les gaz chauds, favorisant ainsi l’inflammation et la combustion des particules
métalliques. Ces phénomènes augmentent le dégagement d’énergie global et les effets de
surpression quasi-statique sur les structures voisines du nuage.
Le champ de température et de pression généré par une charge explosive métallisée dépend
essentiellement, pour une masse donnée de matériaux énergétiques, des trois paramètres
suivants :
• Les caractéristiques des particules métalliques parmi lesquelles :