Etude des conditions entrainant un allumage sûr et une combustion contrôlée des poudres propulsives à vulnérabilité réduite // Study of conditions leading to a safe, controlled and reliable ignition of low vulnerability propellants

Pour augmenter les conditions de sécurité, un nouveau type de poudres propulsives, appelé poudre propulsive à vulnérabilité réduite, est en cours de développement. Ces poudres innovantes sont destinées à remplacer celles actuellement en usage. Elles sont conçues pour résister aux stimuli externes et éviter les allumages non désirés, mais elles apparaissent par conséquent moins sensibles aux systèmes d'allumage standards. Leur décomposition implique des processus complexes faisant intervenir de nombreux phénomènes physiques, thermiques et chimiques. Pour maîtriser correctement l'allumage de ces poudres, il est essentiel d'étudier l'ensemble du processus de décomposition, y compris la pyrolyse préliminaire et la combustion.
En se basant sur des résultats précédents sur ce sujet, l'objectif de cette thèse est d'améliorer la compréhension de l'allumage de ces poudres. Cela implique la fabrication de différentes formulations en laboratoire et l'étude expérimentale de leurs paramètres d'allumage (par allumage laser). Il s'agira de mettre en évidence l'influence de la composition des poudres sur différents paramètres tels que la surpression maximale, le délai d'allumage ou la probabilité d'allumage. Les températures de combustion pourront être mesurées par pyrométrie bicolore et des essais filmés permettront également de mesurer la vitesse de régression du solide par traitement d'images. Les données obtenues pourront servir à la fois d'entrée et de validation pour des simulations de la combustion de ces poudres propulsives.
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In order to overcome safety issues, new type of propellants known as low vulnerability propellants are being developed. These innovative propellants are intended to replace the ones that are currently in use. Insensitive propellants are designed to withstand external stimuli and avoid unwanted ignition triggers but consequently appear to be less sensitive to standard ignition systems. They feature complex decomposition processes which involve a lot of different kind of physical, thermal, and chemical phenomena. To properly master the ignition of such propellants, it appears essential to study the whole decomposition process including preliminary pyrolysis and combustion.
Based on previous results on this topic, the goal of this PhD is to enhance the understanding of insensitive propellants ignition. This involves manufacturing different formulations of laboratory propellants and investigate their ignition parameters with a laser system. The experimental results intend to highlight the influence of the propellant composition regarding different parameters such as maximal overpressure, ignition delay time or ignition probability. The experimental investigation also includes fast camera recording the ignition and combustion of propellants, using image processing to obtain the solid regression velocity and combustion temperature (two color pyrometry). Collected experimental data will provide input and validation targets for simulations of these propellants combustion.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'un établissement public Français

Université d'Orléans

552 Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU

Master ou Ingénieur en énergétique ou chimie, goût pour les études expérimentales, une expérience dans la manipulation des lasers est un atout, excellente maîtrise de l'anglais à l'oral et à l'écrit, esprit d'initiative, fiabilité, aptitude au travail en équipe et bonnes compétences en communication.
Master's degree in energetics or chemistry, Interest in experimental work, Experience handling laser is advantageous, Excellent command of English in speaking and writing, Personal initiative, reliability, teamwork and communication skills.