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Isolation des réservoirs cryogéniques

Protections thermiques et isolations cryogéniques pour le spatial

L’utilisation d’ergols cryogéniques pour les lanceurs spatiaux impose d’isoler thermiquement les réservoirs, lignes et équipements, vis-à-vis de leur environnement.

Ceux-ci contiennent en effet des ergols à des températures de – 193°C à – 253°C, alors que la température extérieure sur le pas de tir atteint 30°C, et que les parois du lanceur s’échauffent à 180°C lors de la traversée de l’atmosphère.

Air Liquide a mis au point différentes innovations en matière de protection thermique, efficaces, ultra-légères, résistantes en tenue mécanique et aux flux aérothermiques : un matériau à cellules fermées, un feutre de dacron, une isolation multi-couche, un isolant en nid d’abeilles.

 

Chiffres clés

- 193 à – 253°C

Températures des ergols

180°C

Echauffement des parois lors de la traversée de l’atmosphère

4

Types différents d’isolants

 

Des performances de conductivité thermique et d’ultra-légèreté

  • Matériau cellulaire à cellules fermées, destiné à l’isolation externe des réservoirs cryogéniques principaux d’Ariane et des lignes de distribution pour sa faible densité ǀ Densité : 45 kg/m3 avant thermoformage, conductivité thermique : 33 mW/m.K à température ambiante, température maximale : 90°C en continu, 450°C en pic

  • Feutre DacronTM, recouvert d’un liner aluminisé, pour isoler les cavités internes du lanceur Ariane ǀ Densité : 6 kg/m3

  • Isolation multi-couches, destinée à protéger le SSHeL  ǀ ~0.25 W/m² entre 4 K et 300 K, pour 40 couches de MLI (Multi-Layer Insulation)

  • Fond en nid d’abeilles sous vide ǀ Epaisseur 20 mm, résistances mécaniques statique et dynamique élevées avec d’excellentes performances isolantes, 100 W/m2 entre 22 et 190 K

 

Quelques bénéfices-clés

  • Une expérience avérée ǀ Ces isolations ont déjà volé sur les générations successives d’Ariane

  • Des services sur-mesure ǀ Nous pouvons concevoir et dimensionner l’isolation la mieux adaptée à chaque besoin, en particulier la mise en forme et la préparation de l’isolation, sur demande et selon les exigences qualité du spatial

  • L’adaptabilité vis-à-vis des applications ǀ La diversité des solutions proposées permet de répondre à un maximum d’applications

  • Une zone d’essai in situ ǀ Une zone d’essais permet de tester mécaniquement et thermiquement les isolations dans un environnement cryogénique

 

De solides références

  • L’ensemble du programme du lanceur européen Ariane

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