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3;;~09
COMPOSITION PYROTECHNIQUE GENERATRICE DE FUMEE OPAQUE AU
RAYONNEMENT INFRAROUGE ~T MUNITION Fl]MIGENE OBTENUE.
Le secteur technique de la présente invention est
celui des compositions pyrotechniques fumigènes permettant
de camoufler une cible quelconque en empêchant la
transmission du rayonnement infrarouge émis par celle-ci
pour la rendre indétectable par un capteur par exemple une
caméra thermique.
Il existe actuellement très peu de publications
relatives à la production d'un écran de fumée interdisant la
transmission du rayonnement infrarouge émis par une cible
vers un capteur et aucun auteur n'a proposé à ce jour l'uti-
lisation d'une composition pyrotechnique pour produire un
écran de fumée opaque au rayonnement infrarouge. Par con-
tre, de nombreuses études ont été faites sur les composi-
tions fumigènes classiques produisant un nuage de fumée pour
camoufler à l'oeil humain un engin quelconque. Ainsi, les
compositions pyrotechniques fumigènes à base d'hexachloro-
éthane et d'oxyde de zinc sont bien connues de l'homme de
l'art et on pourra à titre d'illustration se référer au
~ brevet américain 2 939 779. Ce genre de composition est
;~ 25 ~ apte à générer une~fumee blanche par production de chlorure
~de zinc ou de chlorure d'ammonium, le carbone étant alors
transformé en gaz carbonique. Ce genre de composition est
tout à fait inefficace vis-à-vis des capteurs de rayonnement
sensibles dans le domaine de longueur d'onde allant de 1 à~ 30 ~ 14 um. Il est à noter qu'il faut tenir compte des fenêtres
de transparence de l'atmosphère, utilisées pour recevoir le
rayonnement thermique. Les deux fenêtres plus particuliè-
~ rement utilisées sont:
~::
~ .
:
::
31.2~3~0~
- la fenêtre 3-5 ~m
- la fenêtre 7-14 ~um
On utilisera donc plus par-ticulièrement-ces deux fenêtres
pour étudier la transmission ou l'absorbtion de ces composi-
tions fuminèges.
Le rôle des compositions fumigènes opaques aux
infrarouges est d'arrêter le rayonnement infrarouge émis par
un corps quelconque soit par absorption, soit par diffusion,
soit par diffraction, soit par surimpression thermique,
c'est-à-dire par une émission thermique intense propre à la
composition fumigène même (cas des leurres infrarouges) qui
se superpose à l'image thermique de la cible à camoufler.
On a déjà proposé l'utilisation d'un aérosol com-
prenant des fines gouttelettes ou des particules solides
dispersees par un gaz vecteur poux masquer le rayonnement
infrarouge d'un corps.
Les brevets français 2 299 617 et 2 309 828
décrivent la formation d'un aérosol liquide par réaction du
tétrachlorure de titane ou d'étain avec l'eau selon la
réaction:
TiCl4 + 4~2 - -~ Ti (OH)4 + 4HCl,
On utilise alors une composition pyrotechnique
dispersante, fortement exothermique du type aluminium ou
bore/perchlorate de potassium pour disperser le
tétrachlorure de titane. Toutefois, ce type d'aérosol
constitue de gouttelettes liquides hydrosolubles ~n'est
guère efflcace et a une durée de vie très courte, inférieure
à 20s et~ce~ quelque soit le volume du système dispersant.
~ On remarquera encore que ce ~enre de composition engendre
;~ ~ des goutelettes acides, corrosives et toxiques.
j'~ ' ,r
' ~'"
' `
32~3
On connaît également le brevet français 2 396 265
qui décrit la dispersion de particules solides à partir
d'une poudre minérale et d'un gaz vecteur. I1 faut cepen~
dant maîtriser la granulométrie des particules contenues
dans l'aérosol émis car seule une granulométrie finale
voisine de la longueur d'onde du rayonnement à occulter est
efficace. Or, on a constaté que la production d'un aérosol
de particules solides froides dont le diamètre serait
compris entre 1 et 14 ,um ne permet pas de supprimer l'image
thermique de façon eficace et pendant un temps suffisant en
raison de la sédimentation des particules qui intervient.
Les durées de vie obtenues ne dépassent pas 25 secondes,
sauf génération en continu de l'aérosol.
Les brevets fran~ais 2 294 422 et 2 294 432
décrivent ~es leurres infrarouges qui émettent, par
combustion d'une composition pyrotechnique, une flamme de
haute intensité définissan-t ainsi une source de rayonnement
infrarouge susceptible de se substituer à la source de
rayonnement constituée par le moteur de l'aéronef dans le
système de guidage de l'engin lancé contre celui-ci. Il ne
s'agit pas de créer un écran de camouflage opaque au rayon-
nement infrarouge de la cible, mais de saturer le capteur.
Le but de la présente invention est une nouvelle
~ compos1tion pyrotechnique produisant un écran interdisant la
transmission du rayonnement infrarouge pour camoufler
totalement une cible pendant un temps suffisant, c'est-à-
dire de 40 à 50 s.
L'invention a donc pour objet une composition
;~ pyrotechnique destinée à la production d'une fumée opaque au
rayonnement infrarouge d'une cible vers un capteur
thermique, caractérisée en ce qu'elle comprend un composé
genérateur, par décomposition thermique, de particules de
carbone dont la dimension est comprise entre environ 1 et 14
~m, un système oxydo-réducteur réagissant à une température
~: :
- :
,
~32~3
supérieure à 1000C et un llant.
Le composé générateur de par-ticules de carbone
peut ~tre constitué par l'hexachloroéthane, l'hexachloro-
benzène, le naphtol, l'anthracène substitués ou non par le
chlore ou un mélange de ceux-ci.
Le réducteur peut etre choisi parmi les poudres
métalliques et l'oxydan-t peut être représenté par l'hexa-
chlorobenzène, l'hexachloroéthane ou leur mélange.
La composition selon l'invention peut comprendre
le système ternaire suivant:
- 15 à 25 parties en poids de poudre métallique,
- 50 à 85 parties en poids d'hexachlorobenzène ou
d'hexachloroéthane,
- 0 à 30 parties de naphtalène.
Avantageusement, la poudre métallique est une
poudre de magnésium.
L'invention concerne également les munitions
fumigènes comprenant une composition pyrotechnique pour
produire une fumée opaque au rayonnement infrarouge.
Un avantage de la compositionpyrotechnique et de
la munition fumigène selon l'invention réside dans le fait
que le nuage de fumée opaque a l'infrarouge est constitué de
fines particules de carbone ~énérées par voie chimique de
façon homogène avec un débit suffisant.
Un autre avantage réside dans le fait qu'il est
posslble de maitriser les facteurs essentiels suivants:
:~ :::: :: : :
30 ~ ~ - la vitesse de combustion de la composition, ce
qui permet d'obtenir un débit massique sufPisant,
la température de combustion qui doit être
élevée et qui conditionne la bonne répartition granulométri-
que des particules de carbone.
:
:
: :
. ~ :
-
.
'~ - ' ' .
3~9
-- 5
D'autres avan-tages de la composition pyrotechnique
fumigène seron mieux compris à la lumière du complément de
description qui va suivre de modes particuliers de
réalisation donnés à titre d'exemple.
Pour préparer les compositions pyrotechniques
selon l'inven-tion on s'y prend de la manière suivante ou de
façon é~uivalente:
La poudre metallique est d'abord soumise à un
étuvage à 50 C environ pendant 24 heures. Les composés
solides tels l'hexachlorobenzene et l'anthracène sont passés
en tamis AFNOR d'environ 0,50 - 0,65 mm. Ils sont ensuite
introduits tour à tour dans la cuve d'un malaxeur et malaxés
pendant 15 à 30 mm. A partir du mélange obtenu, on réalise
des comprimés comprenant un canal central sous une pression
de l'ordre de 6.107 Pa.
Selon l'invention, on utilise un composé
générateur de particules de carbone pour produire un écran
opague au rayonnement infrarouge. On peut donc utiliser les
paraffines, les composés benzéniques condensés ou non (1)
(naphtalène, anthracène, phénanthrène, naphtol); le
naphtalène et l'anthracène notamment permettent d'obtenir de
bons résultats. Le système oxydo-réducteur doit fournir une
température de combustion supérieure à 1000C; les poudres
métalliques associées aux oxydants classiques du type
nitrates ou perchlorates peuvent être utilisées. Cependant,
on préfère, selon l'invention, optimiser la composition
pyrotechnique en utilisant un composé générateur de
particules de carbone qui soit suffisamment oxydant pour
~ ~ réagir avec le réducteur. Ainsi, les composés hydrocarbonés
;~ 30~ substitués partiellement ou totalement par des éléments
électronégatifs halogènes tels que le chlore et le fluor,
déjà générateur de particules de carbone, conviennent par-
_______________ _________________
~ (1) ainsi que leurs dérivés chlorés
:
~: .
~3~
faitement, et peuvent être associés à des composés carbonés
non substitués. A titre d'exemple, le couple hexachloroben-
zène-naphtalène permet de réaliser des compositions pyro-
techniques générant une fumée intense opaque au rayonnement
infrarouge. Bien entendu, on pourra utiliser un composé
hydrocarboné substitué en combinaison avec un oxydant
classique. Le liant en lui-même ne constitue pas une
caractéristique de l'invention et il est utilisé pour
renforcer la tenue mécanique de la composition. Cependant,
on choisira de préférence les composés macromoléculaires du
type fluorés qui participe à la réaction de combustion par
l'apport de molécules de fluor très oxydant par exemple le
polyfluorure de vinylidène, mais on peut cité é~alement
d'autres liants tels que le copolymère acétate, le
copolymère acétochlorure de vinyle, le polystyrène, réti-
culable ou non, le copolym ère méthacrylate de
méthyle/styrene et le néoprène. La proportion du liant
utilisée peut être de l'ordre de 5 à 20 parties et mieux
vaut ne pas dépasser 25 parties.
~ . . .
Pour chacune des compositions indiquees ci-après
on a mesuré la vitesse de combustion, la tenue mécanique, le
pouvoir d'occultation, le coefficient d'absorption ainsi que
le veillissement.
La vitesse de combustion est mesurée sur une
éprouvette cylindrique de 3 cm de long et de 3 cm de
diamètre réalisée par compression à 6-107 Pa.
Le pouvoir d'occultation est mesuré à l'aide d'une
caméra thermique travaillant dans la bande 0,3-5,6 ~um
disposée à 4,5 m d'un émetteur constitué par une source
étendue de 20 cm de côté portée à 200C dans un tunnel. Le
pouvoir d'occultation de la fumée peut être défini comme le
temps pendant lequel l'image de la source étendue est
partiellement ou totalement effacée par le passage de cette
fumée entre la caméra et la source étendue.
,~ '
3;2~9
Le coefficient d'absorption A~ (m l) est mesuré
sur une bande de longueur d'onde de 0,3 à 6 lum par
application de la loi de Beer.
Dans le tableau I, on a rassemblé les résultats
des mesures de vitesse de combustion et de tenue mécanique
définis ci-après.
- combustion : on mesure la vitesse de combustion
à l'air libre V (latm) et la vitesse de combustion sous la
pression régnant à l'intérieur dlune munition fumigène V(P)
pr8te à l'emploi; c'est-à-dire constituée d'un pot fumigène
de 36 cm de long et de 8 cm de diamètre;
- tenue mécanique : on mesure Smc(contrainte
maximale en compression uniaxiale) et emc
(déformation pour la contrainte maximale)
- tenue au vieillissement : l) on soumet les com-
positions pyrotechniques à des températures respectives de
-40C et +51C pendant un mois et on mesure les caracté-
ristiques précédentes.
2) on mesure d'une part la perte de masse par
sublimation des constituants de la composition après le
vieillissement etd'autre part la dilatation du comprimé.
- coefficients de sensibilité à la friction (csF)
et à la friction csi (selon les modes opératoires respectifs
GEMO EMD-440A et GEMO FHD-410-B1).
On réalise les diverses compositions suivantes
sous forme de comprimes aux indications précédentes que l'on
~ teste comme précisé ci-dessus:
: ~
:
COMPOSITION l
-~20 parties de poudre de magnésium,
- 80 parties d'hexachlorobenzène,
- 10 parties de naphtalène,
- 10 parties de polyfluorure de vinylidène.
,
32~
COMPOSITION 2
- 20 parties de poudre de magnésium,
- 70 par-ties d'hexachlorobenzène,
- 10 parties de naphtalène,
- 5 parties de néoprène.
COMPOSITION 3
- 20 parties de poudre de magnésium,
- 70 parties d'hexachlorobenzene,
- 10 parties de naphtalène,
- 5 parties de polyfluorure de vinylidène.
COMPOSITION 4
- 18,5 parties de poudre de magnésium,
- 61,5 partiss d'hexachloroéthane,
- 30 parties de naphtalène,
- 20 parties de paraffine chlorée,
- 20 parties de polyfluorure de vinylidène.
COMPOSITION 5
- 20 parties de poudre de magnésium,
- 80 parties d'hexachlorobenzène,
- 5 parties d'acétate de polyvinyle.
COMPOSITION 6
- 20 parties de poudre de magnésium,
- 80 parties d'hexachlorobenzène,
- 20 parties de polyfluorure de vi.nylidène.
COMPOSITION 7
- 20 parties de poudre de magnésium,
- 80 parties de pentachloronaphtol,
- 10 parties de naphtalène,
- 10 parties de polyfluorure de vinylidène.
~,, ;r
COMPOSITION 8
- 20 parties de poudre de magnésium,
- 90 parties d'un mélange de trichloronaphtalène et de
tétrachloronaphtalène (50-50)
- 10 parties de polyfluorure de vi.nylidène.
TABLEAU 1
Critères
V latm (mm/s) 0,57
VP (mm/s) 0,1
Smc (10 Pa) 178
emc % 0,87
Smc (105Pa) : -40C 175
après 1 mois : +51C 144 _
emc (~) : -40C 1,01
après 1 mois : +51C 0,77
Perte de masse (%) : -40 C -0,7
après 7 jours à : +51C _ _ 1,8 _
Perte de masse (~) : -40C -0,8
après 1 mois à : +51C 4
Dilatation ~) : -40C néant
après 1 mois à : +51C +0,2
~25 csF (%) sous 353 N 0
csi (~) sous 100 J 0
Les resultats obtenus montrent que les propriétés
physiques et chimiques des comprimés de composition preparés
; 30 selon l'invention ne varient pas au cours du temps.
Dans le tableau II, on a rassemblé les valeurs
obtenues pour le coefficient d'absorption A et le pouvoir
d'occultation.
.
.
-- 10 --
TABI,EAU II
. _ _ ~ ,6 ~m
AQ~ durée d'occultation durée d'occul-
0,3 à 6 ~um totale en station par-
tielle en s
. .. _ _
2 0,95 0 45o5
3 7 60
4 0,92 2,5 20
0,76 5
; : :
:
