Mise en oeuvre des propulsifs multicouches en filières concentriques

The primary purpose of this effort is to establish the criteria that enable the extrusion of multilayered propellants in concentric cylinders to improve the ballistic performances of modern weapon systems. First, the suggested approach defines the optimal geometry of the multilayer propellant sticks to maximize the projectile's acceleration for the maximal weapon system internal pressure capacity. This step is carried by internal ballistic simulations via the Playball™ code and is based on closed vessel combustion data. Second, the effort focuses on optimizing the flow of extrusion dies by the finite elements method. The input data for these simulations are geometries and formulations obtained by internal ballistic simulations and rheological measurements of the energetic materials by torque rheometer as well as capillary and slit dies. The results obtained by finite elements have been later validated experimentally.

Résumé

Afin d'améliorer les performances balistiques des systèmes d'armes modernes, l'objectif principal de ce mémoire est d'établir les critères qui rendent possible la mise en forme de propulsifs multicouches en cylindres concentriques. Premièrement, l'approche suggérée détermine la géométrie optimale des bâtonnets de propulsif multicouches afin d'optimiser l'accélération du projectile pour la pression maximale interne admissible dans le système d'arme. Cette étape est réalisée par simulation balistique avec le logiciel PlayballMC et se base sur des données de combustion obtenues expérimentalement en vase clos. Deuxièmement, l'effort porte sur l'optimisation de l'écoulement des filières d'extrusion par la méthode des éléments finis. Les données d'entrées de ces simulations sont les géométries et formulations obtenues à l'aide de simulations de balistique interne et les mesures rhéologiques effectuées par rhéomètre rotationnel, capillaire et fente. Les résultats de ces simulations sont ensuite validés expérimentalement. Cette étude souligne finalement l'importance de l'influence thermique et de la caractérisation du comportement rhéofluidifiant des pâtes propulsives sur l'écoulement lors de la conception des filières.