Pour explorer le processus de réponse et le mécanisme d’allumage lors de l’insertion d’un corps étranger dans un propergol solide à haute énergie, un dispositif expérimental d’allumage par perçage visualisé avec un système d’observation in situ multi-physique couplé a été conçu et construit. Ce système intègre la vidéographie haute vitesse, l’imagerie thermique infrarouge, la mesure de déformation par corrélation d’images numériques (Digital Image Correlation, DIC), la pression distribuée, le microscope électronique à balayage in situ (Scanning Electron Microscope, SEM), l’analyse spectroscopique dispersive en énergie (Energy Dispersive Spectroscopy, EDS) et d’autres fonctionnalités, permettant une observation synchrone et multidimensionnelle de la déformation, de l’élévation de température, de l’écoulement et du comportement d’allumage des échantillons pendant le perçage. Des propergols solides à haute énergie à base de GAP avec trois épaisseurs différentes (5 mm, 10 mm, 15 mm) ont été étudiés, et une série d’expériences de perçage a été menée pour analyser l’influence de l’épaisseur de l’échantillon sur la sensibilité à l’allumage, les conditions critiques de déclenchement, la distribution spatiale des points d’allumage et leur relation avec le champ mécanique local. Les résultats expérimentaux montrent que : sans contrainte latérale, l’allumage ne se produit que lorsque l’épaisseur de l’échantillon est comprimée en dessous de la taille maximale des particules solides (environ 330 μm) ; l’allumage provient des particules de perchlorate d’ammonium (Ammonium Perchlorate, AP) ; les points d’allumage ne sont pas distribués aléatoirement mais se concentrent dans une zone annulaire à l’intérieur de la section de la tige de perçage (r de 2,5 à 4,0 mm), caractérisée par une synergie de forte déformation de cisaillement, un taux élevé de déformation de cisaillement, un fort gradient de contrainte et une vitesse de flux radiale élevée ; en outre, le calcul de la densité de puissance de friction et l’analyse de la morphologie microscopique des débris révèlent que le chauffage par friction à l’interface particule-matrice est le principal mécanisme déclencheur de l’allumage du propergol.

Propergol haute énergie;Mécanisme d’allumage;Impact;Pénétration d’un corps étranger;Friction de cisaillement