Caractérisation de l'allumage hypergolique entre le borazane et l'acide nitrique

Le borazane (AB pour ammonia borane en anglais), outre l’intérêt qui lui est porté en tant qu’excellente source d’hydrogène, notamment dans le secteur automobile, acquiert une attention grandissante dans le domaine de la propulsion spatiale. En effet, en plus d’être relativement dense énergétiquement, l’AB (H3NBH3) peut former un mélange hypergolique avec certains ergols comburants comme l’acide nitrique (HNO3) ou le peroxyde d’hydrogène concentré (H2O2). L’hypergolicité, c’est-à-dire la capacité d’un mélange à amorcer spontanément une réaction de combustion au simple contact des deux composés, est particulièrement recherchée pour les ergols de moteur-fusée. Cette propriété, pour certaines combinaisons d’ergols, permet d’éviter le besoin d’avoir des dispositifs dédiés à l’allumage du moteur, parfois lourds et complexes. Dans un moteur-fusée hybride classique (combustible solide et comburant liquide), le borazane aurait le potentiel de servir d’additif au combustible et ainsi réduire la complexité, la masse et le prix du système. De plus, l’AB offre une alternative plus sécuritaire aux ergols hypergoliques toxiques tels que l’hydrazine, le MMH et l’UDMH, utilisés dans certains moteurs-fusées liquides. Dans le contexte actuel des lancements spatiaux, où la miniaturisation des satellites et le développement de constellations satellitaires sont en plein essor, l’intérêt pour des lanceurs dédiés, flexibles et peu coûteux est en constante croissance. L’utilisation d’additifs hypergoliques comme le borazane est l’une des pistes explorées pour la mise au point de la prochaine génération de lanceurs spatiaux, plus sécuritaires et économiques. Cependant, la réaction hypergolique entre l’AB et l’acide nitrique est encore mal comprise. La plupart des études concernant ce mélange visent principalement à mesurer le délai d’allumage, soit le temps nécessaire entre la mise en contact des deux ergols et l’apparition d’une flamme. Les produits de réaction, les mécanismes de réaction et les conditions d’allumage sont encore peu documentés et compris. Plusieurs études ont quantifié l’effet de certains paramètres sur le délai d’allumage (granulométrie de l’additif, pression ambiante, épaisseur de la couche d’oxydant, etc.), mais le manque de données fondamentales sur la réaction hypergolique nuit au développement d’un modèle prédictif adéquat pour le délai d’allumage entre le borazane et l’acide nitrique. L’objectif principal de ce travail est donc de mettre au point un montage expérimental et les outils d’analyse nécessaires pour la caractérisation de l’allumage entre l’AB et l’acide nitrique. Cette caractérisation est effectuée dans l’optique d’obtenir les données requises au développement futur d’un modèle de réaction hypergolique.