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Cryogenic Hypersonic Advanced Tank Technologies

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Des technologies avancées pour les réservoirs des avions hypersoniques

De nouveaux matériaux et modèles de réservoirs de carburant capables de propulser les véhicules hypersoniques feront bientôt oublier les longs vols intercontinentaux.

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La propulsion de fusées supersoniques est aujourd'hui courante, mais il est bien plus difficile de l'appliquer à des avions qui utilisent l'air. Les travaux précédents ont largement fait progresser la conception aérodynamique, mais aucun n'a abordé avec assez de détails le facteur critique du stockage et de l'utilisation de propergols cryogéniques dans un avion de ligne. Les chercheurs ont utilisé une approche globale pour résoudre ce problème dans le cadre du projet CHATT (Cryogenic hypersonic advanced tank technologies). Ils sont ainsi parvenus à fabriquer quatre prototypes de réservoir. Chacun présentait un modèle et des matériaux nouveaux. Le plus grand réservoir a une forme de cylindre. Il mesure environ 3m de long pour un diamètre d'un mètre. Il se compose d'une structure en polymère renforcé de fibres de carbone (CFRP, pour carbon fibre-reinforced plastic) qui entoure un revêtement polymère. Un autre réservoir cylindrique plus petit a été réalisé à l'aide d'une nouvelle technologie d'enroulement à sec. Pour le troisième modèle, les chercheurs ont utilisé un système sans revêtement. Le quatrième réservoir a été conçu tel un module multicellulaire destiné aux tronçons transversaux des fuselages. Les stratifiés à couche mince représentent sans doute la découverte la plus importante étant donné qu'ils réduisent considérablement, voire empêchent, les micro-fissures dans les environnements cryogéniques. Cela permet la conception d'un réservoir en CFRP sans revêtement et ultra-léger. Le revêtement s'est avéré problématique pour l'intégrité structurelle du réservoir, et provoquait des voies de fuite pour les liquides contenus. Les réservoirs cryogéniques des avions de demain nécessitent une structure légère, mais aussi des systèmes d'isolation légers, durables et fiables. Les cryogels repoussent les limites de température des aérogels conventionnels de plusieurs centaines de degrés, tout en restant beaucoup moins chers. CHATT a été le premier projet à travailler sur l'influence du ballottement dans les réservoirs volumineux sur le contrôle de l'appareil grâce à des modélisations et des analyses complexes. La fabrication et le test d'un échangeur de chaleur céramique ont renforcé les connaissances sur les matériaux céramiques pour le transfert de chaleur cryogénique. Les avions qui voyagent à plusieurs fois la vitesse du son pourraient changer la manière dont les utilisateurs appréhendent les voyages long-courriers. Sauf pour les vols hypersoniques, les résultats du projet peuvent également avoir un impact sur le transport subsonique de passagers en proposant un moyen de réduire, voire d'éliminer, les émissions à effet de serre du trafic aérien.

Mots‑clés

Technologies des réservoirs, vol hypersonique, réservoirs de carburant, CHATT, CFRP, couche mince

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