FR2942290A1 - Bouclier de gestion thermique composite - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de gestion thermique et des procédés d'utilisation de ce système. Le système de gestion thermique comprend une partie formant bouclier et une partie pour dissiper. La partie formant bouclier peut comprendre une peau côté chaud, une couche de conduction, une couche d'isolation, et une peau côté froid. La partie pour dissiper peut comprendre un réseau d'ailettes. La chaleur absorbée par la partie formant bouclier est partiellement ou totalement acheminée jusqu'à la partie pour dissiper pour être transférée à l'environnement ambiant. Le système de gestion thermique peut être employé comme un bouclier thermique de roue d'avion, un bouclier thermique de frein d'automobile, un bouclier thermique de turbine à gaz, un dissipateur thermique pour l'électronique, et dans diverses autres applications où une protection thermique et/ou un transfert de chaleur sont souhaitables.
Description
BOUCLIER DE GESTION THERMIQUE COMPOSITE
La présente invention concerne la gestion thermique en général, et plus 5 particulièrement le transfert de chaleur et la protection thermique dans les systèmes de freinage.
Des systèmes mécaniques et/ou électriques divers, tels que les systèmes de freinage (et en particulier les systèmes de freinage des avions), génèrent typiquement 10 une chaleur importante. Par exemple, une grande quantité de chaleur est produite quand l'énergie cinétique d'un véhicule est transformée en énergie thermique. Pour aider à compenser l'augmentation de température, les éléments individuels des freins (par ex., plaquettes de frein, disques, etc.) peuvent être configurés pour supporter des températures élevées. 15 Par exemple, l'élément de frottement d'une plaquette de frein d'avion peut absorber une quantité importante de chaleur pendant le freinage (entraînant, par ex., une augmentation de la température de ce composant jusqu'à plus de 1000 degrés Fahrenheit), tandis que d'autres éléments à proximité des freins, tels que les roues en aluminium, peuvent moins bien supporter la chaleur. Par conséquent, les éléments de 20 frottement des plaquettes de frein dissipent progressivement la chaleur tandis que l'avion est stationné au sol. La capacité à refroidir rapidement ces éléments de frottement peut influencer la durée minimale d'escale autorisée pour l'avion, avant un nouveau cycle décollage/atterrissage. À cet égard, un refroidissement plus rapide de l'élément de frottement d'une plaquette de frein ou d'autres éléments structuraux peut 25 permettre une utilisation plus importante d'un avion ou d'un autre véhicule. Les tentatives habituelles typiques pour résoudre de tels problèmes de chaleur et réduire le temps de refroidissement consistent à amener un agent de refroidissement (par ex., entraîné dans l'air par des ventilateurs électriques) jusqu'à la source de chaleur afin de dissiper la chaleur. Cependant, le fait même d'amener l'agent de 30 refroidissement jusqu'à la source de chaleur n'est souvent pas pratique et/ou peut s'avérer onéreux.
Par conséquent, des techniques et des composants de gestion thermique améliorés peuvent réduire et/ou supprimer les besoins en systèmes de sécurité et/ou de refroidissement supplémentaires volumineux, lourds et/ou compliqués. En outre, il existe un besoin pour empêcher la chaleur générée par un système de freinage d'atteindre d'autres éléments sensibles à la chaleur. Un système de gestion thermique et des procédés d'utilisation de ce système sont fournis par la présente invention. Dans divers modes de réalisation, le système de gestion thermique comprend une partie formant bouclier et une partie pour dissiper. La chaleur absorbée par la partie formant bouclier peut être acheminée jusqu'à la partie pour dissiper pour un transfert à l'environnement ambiant. Le système de gestion thermique peut être employé dans un bouclier thermique de roue d'avion, un bouclier thermique de frein d'automobile, un bouclier thermique de turbine à gaz, un dissipateur thermique pour l'électronique, et dans diverses autres applications où une protection thermique et/ou un transfert de chaleur sont souhaitables.
Dans divers modes de réalisation, la partie formant bouclier comprend une peau côté chaud, une couche de conduction, une couche d'isolation, et une peau côté froid, tandis que la partie de dissipation peut comprendre un réseau d'ailettes et un corps principal facultatif (qui peut lui-même être incorporé dans le réseau d'ailettes). La couche de conduction peut comprendre une structure de fibres de carbone planaires ou une structure de paillettes de graphite, configurée avec une conductivité thermique dans le plan d'environ 100 watts par mètre-kelvin jusqu'à plus d'environ 2000 watts par mètre-kelvin. La couche d'isolation peut comprendre une structure nanoporeuse planaire configurée avec une conductivité thermique à travers le plan inférieure à environ 25 watts par mètre-kelvin.
Dans divers modes de réalisation, un système de gestion thermique peut être fabriqué en imprégnant une feuille de fibres de carbone avec une résine pour former une première couche, en infiltrant un feutre de carbone avec un matériau nanoporeux pour former une deuxième couche, et en couplant la première couche et la deuxième couche pour former un ensemble. Le procédé peut comprendre en outre une pyrolyse de l'ensemble à une température comprise entre environ 900 degrés Celsius et 1350 degrés Celsius, puis un recuit de l'ensemble à une température comprise entre environ
3 1800 degrés Celsius et 3000 degrés Celsius. L'ensemble peut ensuite être recouvert avec un matériau de revêtement configuré pour en réduire la porosité. La figure 1 illustre un système de gestion thermique selon un mode de réalisation ; la figure 2 illustre une section de bouclier d'un système de gestion thermique selon un mode de réalisation ; la figure 3 illustre une section de dissipation d'un système de gestion thermique selon un mode de réalisation ; la figure 4 illustre un procédé pour créer un système de gestion thermique selon 10 un mode de réalisation ; la figure 5 illustre un système de gestion thermique configuré dans un logement de train d'avion en coupe ; la figure 6 illustre un système de gestion thermique configuré dans un logement de train d'avion ; et 15 la figure 7 illustre une section de dissipation.
La description détaillée de modes de réalisation exemplaires renvoie ici aux dessins annexés, qui présentent des modes de réalisation exemplaires à titre d'illustration.. Bien que ces modes de réalisation exemplaires soient décrits avec 20 suffisamment de détails pour permettre à l'homme du métier de pratiquer l'invention, on comprendra que d'autres modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre, et que des modifications logiques, chimiques et mécaniques peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit ni de la portée de l'invention. Ainsi, la description détaillée est présentée ici uniquement à des fins d'illustration, et non de limitation. Par exemple, les étapes 25 présentées dans l'une quelconque des descriptions de procédé peuvent être exécutées dans n'importe quel ordre et ne sont pas nécessairement limitées à l'ordre indiqué. De plus, de nombreuses fonctions ou étapes peuvent être externalisées ou exécutées par un ou plusieurs tiers. En outre, toutes les références au singulier englobent les modes de réalisation au pluriel, et toutes les références à plus d'un composant ou à plus d'une 30 étape peuvent englober un mode de réalisation unique ou une seule étape. De plus, toutes les utilisations des termes attaché , fixé , raccordé et des termes
4 analogues peuvent englober une fixation permanente, amovible, temporaire, partielle, complète, et/ou toute autre option de fixation possible. En outre, toutes les références à une absence de contact (ou des phrases similaires) peuvent également englober un contact réduit ou un contact minimal.
Dans divers modes de réalisation, un système de gestion thermique consiste en un dispositif et/ou une structure quelconques configurés pour réduire, limiter et/ou supprimer le flux de chaleur vers une zone souhaitée. En outre, un système de gestion thermique peut également augmenter le flux de chaleur vers une autre zone souhaitée. Par exemple, en ayant recours à un système de gestion thermique, on peut empêcher tout ou partie de la chaleur générée par un ensemble de frein situé à l'intérieur d'une roue ou d'un pneu d'avion d'atteindre la roue, et on peut transférer tout ou partie de la chaleur jusqu'à une zone exposée à un courant d'air ambiant afin d'obtenir un refroidissement plus rapide des différents éléments de l'ensemble de frein. Par renvoi maintenant à la figure 1, et conformément à divers modes de réalisation exemplaires, un système de gestion thermique 100 comprend une section de bouclier 110 et une section de dissipation 130. Comme décrit dans de plus amples détails ci-dessous, la section de bouclier 110 comprend en outre une peau côté chaud 102, une couche de conduction 104, une couche d'isolation 106, et une peau côté froid 108. La section de dissipation 130 comprend en outre un corps principal 132, et un réseau d'ailettes 134. La section de bouclier 110 et la section de dissipation 130 sont fonctionnellement couplées pour permettre un transfert de chaleur entre elles. Considérons maintenant la figure 2, où une section de bouclier 110 comprend n'importe quelle structure appropriée configurée pour assurer un degré limité de conductivité thermique dans une première direction et un degré élevé de conductivité thermique dans une deuxième direction. En outre, la section de bouclier 110 peut comprendre une structure pleine et mécaniquement résistante. Dans un mode de réalisation exemplaire, la section de bouclier 110 est un bouclier thermique de frein composé d'une peau côté chaud 102, d'une couche de conduction 104, d'une couche d'isolation 106, et d'une peau côté froid 108. En outre, la section de bouclier 110 peut comprendre tous les nombres, types, tailles et configurations appropriés de couches et/ou de matériaux pour apporter, en totalité ou en partie, des caractéristiques de différentiel de conductivité thermique et/ou mécaniques souhaitées. Par exemple, la couche de conduction 104 peut être plus épaisse, de la même épaisseur ou plus mince que la couche d'isolation 106 afin d'apporter des caractéristiques de conductivité thermique souhaitées à la section de bouclier 110. 5 Toujours par renvoi à la figure 2, et conformément à divers modes de réalisation exemplaires, la peau côté chaud 102 comprend n'importe quelle structure appropriée configurée pour fournir une couche structurale de haute résistance à la section de bouclier 110. La peau côté chaud 102 est couplée à la couche de conduction 104, et transmet totalement ou partiellement la chaleur reçue d'une source externe à la couche de conduction 104. Dans divers modes de réalisation, la peau côté chaud 102 peut comprendre un métal, un composite, une céramique et/ou un matériau analogue. Dans un mode de réalisation exemplaire, la peau côté chaud 102 comprend du carbure de silicium renforcé avec une fibre de carbone de conductivité élevée. La fibre de carbone peut présenter toutes les caractéristiques appropriées, par exemple toute valeur appropriée de diamètre, espacement, densité, alignement, longueur et autres. En outre, le carbure de silicium offre une résistance à l'oxydation supérieure à celle d'une matrice de carbone typique. De plus, une étape de traitement final reposant sur une infiltration de résine de polysilazane peut être employée afin de créer une couche de surface extérieure résistante et dense.
La peau côté chaud 102 peut comprendre en outre un mat tissé. Le mat tissé peut adopter n'importe quelle configuration d'armure sélectionnée pour apporter une caractéristique souhaitée, par exemple d'épaisseur, de structure de surface, etc. Par exemple, la fibre de carbone de renforcement peut se présenter comme une feuille tissée de fibres de carbone à base de poix de faible module, par exemple Amoco P55, P30X ou K-1100, Nippon XNC 25, XN50A, XN70A ou XN80A, Thornel K-800x, ou Cytek C-100. En outre, tout matériau de renforcement approprié peut être utilisé. Dans divers modes de réalisation, la peau côté chaud 102 présente une résistance à la traction d'environ 200 MPa à environ 400 MPa à température ambiante. La peau côté chaud 102 présente également une résistance à la flexion d'environ 150 MPa à environ 350 MPa à température ambiante. Dans un mode de réalisation exemplaire, la peau côté chaud 102 présente une résistance à la traction d'environ
6 300 MPa à température ambiante et une résistance à la flexion d'environ 250 MPa à température ambiante. La peau côté chaud 102 peut comprendre en outre une surface pleine ou tout autre matériau configuré pour résister à la pénétration de corps étrangers. Par exemple, la peau côté chaud 102 peut comprendre un polymère CMC (composite à matrice céramique). Dans divers modes de réalisation, la peau côté chaud 102 comprend une matrice de carbone renforcée avec un textile de fibres de carbone ou une matrice de polysialate comprenant un CMC renforcé avec un textile de fibres de carbone. Dans les modes de réalisation impliquant une peau côté chaud en CMC, le CMC peut comprendre un CMC d'aluminosilicate basé sur une résine de polysilate ou un CMC de carbure de silicium ( SiC ) basé sur une résine de polysilazane. Dans les modes de réalisation impliquant une peau côté chaud en composite de carbone, le composite de carbone peut être basé sur une résine de poix.
Dans les modes de réalisation impliquant un CMC d'aluminosilicate basé sur une résine de polysilate, la matrice de polysilate peut être formée à des pressions d'environ 8 MPa à environ 12 MPa, de préférence d'environ 9 MPa à environ 11 MPa, et idéalement à environ 10 MPa. Un CMC d'aluminosilicate basé sur une résine de polysilate peut être durci à des températures inférieures à environ 150 °C et supérieures à environ 0 °C. Dans les modes de réalisation impliquant un CMC de SiC basé sur une résine de polysilazane, tout procédé d'infiltration ou de densification peut être employé pour produire le CMC final. Par exemple, on peut utiliser un transfert de résine sous vide ou une coulée en phase pâteuse pour densifier la résine de polysilazane avec du SiC. Le polysilazane subit une pyrolyse entre environ 750 °C et environ 1400 °C. Toujours par renvoi à la figure 2, et conformément à un mode de réalisation exemplaire, la couche de conduction 104 comprend n'importe quelle structure configurée avec une conductivité thermique dans le plan comparativement élevée et une conductivité thermique à travers le plan (c.-à-d. sensiblement perpendiculaire au plan) comparativement faible. Par exemple, la couche de conduction 104 peut comprendre une fibre, une mousse, une paillette, une nanoparticule et/ou toute autre
7 structure configurée pour obtenir les caractéristiques de conductivité thermique souhaitées. Dans un mode de réalisation exemplaire, la couche de conduction 104 est couplée à la peau côté chaud 102 et à la couche d'isolation 106. En couplant la couche de conduction 104 à la peau côté chaud 102, on peut transférer de la chaleur à la couche de conduction 104 depuis la peau côté chaud 102 de telle sorte que la chaleur est acheminée le long du plan de conductivité thermique élevée de la couche de conduction 104. La couche de conduction 104 peut également se prolonger au moins partiellement dans une section de dissipation 130. En outre, la couche de conduction 104 peut être configurée pour réduire les points chauds résultant d'une application irrégulière d'énergie thermique à la couche de conduction 104, par exemple en propageant la chaleur par conduction thermique dans le plan. Dans un mode de réalisation exemplaire, la couche de conduction 104 comprend un matériau composite renforcé de fibres de graphite généralement planaire. Des fibres de carbone à base de poix peuvent être utilisées pour apporter une résistance élevée et une configuration légère. Divers paramètres (par ex., section des fibres de renforcement, orientation des fibres de renforcement, etc.) peuvent être adéquatement modifiés pour obtenir un niveau souhaité de conductivité thermique dans le plan et/ou un niveau souhaité de conductivité thermique à travers le plan. La couche de conduction 104 peut comprendre un composite tissé tridimensionnel composé de carbure de silicium et de fibres de graphite. La couche de conduction 104 peut comprendre une structure présentant une qualité intermédiaire dans toutes les directions (par ex., Amoco P55 ou similaire). La couche de conduction 104 peut également comprendre une structure présentant une conductivité thermique élevée dans la direction de forte densité de fibres (par ex., Amoco K-100 ou similaire).
Le mat tissé peut adopter n'importe quelle configuration d'armure sélectionnée pour apporter une épaisseur, une caractéristique de surface, etc., souhaitée. Par exemple, une feuille tissée de fibres de carbone à base de poix de faible module (par ex., Amoco P30X, Nippon XNC25, et analogues) peut être imprégnée avec une résine sélectionnée, par exemple par un procédé de laminage sous pression dans lequel la feuille est serrée entre des rouleaux opposés. La résine peut être appliquée à la feuille avant le laminage et/ou pendant le laminage. La feuille après laminage peut être
8 manipulée, formée, moulée ou façonnée d'une autre manière et/ou configurée à la sortie du procédé de laminage. La quantité de résine appliquée à la feuille peut être modifiée pour obtenir un état souhaité après pyrolyse (c.-à-d. après chauffage du matériau en l'absence d'oxygène).
Pendant la pyrolyse, la plus grande partie de la résine est brûlée, et la plus grande partie de la résine restante est transformée en carbone. Dans un mode de réalisation exemplaire, la quantité de résidu de résine représente environ 20 % de la résine initiale. Dans un autre mode de réalisation exemplaire, la quantité de résidu de résine représente environ 3 % à environ 11 % du volume combiné de la structure composite de fibres et de résine. Le résidu carboné restant après la pyrolyse de la résine n'offre typiquement par les propriétés de conductivité élevée des fibres de carbone. En tant que tel, ce résidu peut être réduit à une quantité suffisante pour apporter un niveau souhaité de conductivité thermique, tout en maintenant un niveau souhaité de stabilité structurale de la couche de conduction 104.
La couche de conduction 104 peut également comprendre du graphite pyrolytique (TPG, Thermal Pyrolytic Graphite), tel que le TPG fabriqué à partir de la décomposition thermique d'hydrocarbures gazeux dans un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur à haute température. Dans cette configuration, la couche de conduction 104 peut comprendre des cristaux fortement orientés dans une structure dans le plan. En outre, la couche de conduction 104 peut présenter une conductivité thermique dans le plan d'environ 1300 w/mK à environ 1700 w/mK, et une conductivité thermique à travers le plan d'environ 5 w/mK à environ 25 w/mK. Dans divers modes de réalisation exemplaires, la couche de conduction 104 peut être partiellement ou totalement renforcée de mousse. Dans un mode de réalisation exemplaire, la couche de conduction 104 comprend une mousse de graphite dérivée de la poix de conductivité élevée. La couche de conduction 104 peut ainsi présenter une conductivité thermique dans le plan dépassant 170 w/mK, tout en ayant une densité d'environ 0,6 gramme par centimètre cube. La couche de conduction 104 peut également comprendre une charge de conductivité élevée. Dans un mode de réalisation exemplaire, la couche de conduction 104 comprend une charge de nanofibres de carbone avec un diamètre de fibre
9 d'environ 70 nanomètres à environ 200 nanomètres, et une longueur de fibre d'environ 50 micromètres à environ 100 micromètres (par ex., Pyrograf -III ou similaire). Dans un autre mode de réalisation exemplaire, la couche de conduction 104 comprend une fibre discontinue (par ex., ThermalGraph DKA X ou similaire). La couche de conduction 104 peut également comprendre un matériau fibreux ou alvéolaire imprégné de nanotubes de carbone. La couche de conduction 104 peut incorporer diverses formes de nanotubes, telles que des filés, des mats feutrés, et analogues. Dans divers modes de réalisation exemplaires, la couche de conduction 104 comprend une série de matériaux déposés en couches. Par exemple, la couche de conduction 104 peut comprendre une première sous-couche ayant une conductivité thermique élevée dans une première direction X coplanaire avec la couche de conduction 104, et une deuxième sous-couche ayant une conductivité thermique élevée dans une deuxième direction Y, Y étant également coplanaire avec la couche de conduction 104, mais perpendiculaire à la première direction X. De cette manière, la couche de conduction 104 peut obtenir des propriétés de conductivité thermique souhaitables tout en disposant également d'autres caractéristiques souhaitées, par exemple d'épaisseur, de poids, de résistance, et autres. Dans divers modes de réalisation, une couche conductrice peut comprendre des paillettes ou des particules de graphite moulé avec une résine de poix en phase mésomorphe. Typiquement, la poix en phase mésomorphe (poix cristalline liquide) est partiellement pyrolysée, de sorte que la transformation en graphite n'est que partielle. En poursuivant la pyrolyse, on obtient une graphitisation de la poix en phase mésomorphe qui peut être utilisée comme matériau de matrice pour lier des paillettes ou des fibres de carbone. L'utilisation de paillettes ou de particules de graphite moulé avec une résine de poix en phase mésomorphe peut permettre d'obtenir une pièce finale comprenant un matériau composite carbone/graphite fortement orienté. Une telle pièce finale peut être formée en mélangeant de la poix en phase mésomorphe avec des paillettes de graphite, en laminant et/ou en comprimant le mélange pour aligner les paillettes de graphite afin de former un corps de pièce, en carbonisant le corps de pièce et en graphitisant le corps de pièce. La carbonisation peut être réalisée entre environ 1000 °C et environ 1500 °C. La graphitisation peut être effectuée entre environ 2000 °C
10 et environ 2800 °C. La structure cristalline du graphite résultant peut former un matériau carboné thermiquement anisotrope, avec une conductivité thermique (et électrique) dans le plan qui peut s'avérer bien plus élevée que la conductivité thermique (et électrique) à travers le plan. La conductivité thermique d'un tel matériau carboné thermiquement anisotrope peut être appropriée pour une utilisation comme couche conductrice, comme décrit dans les présentes. Le graphite en paillettes est une forme naturelle du graphite que l'on trouve typiquement sous forme de paillettes discrètes dont la taille varie d'environ 50 micromètres à environ 800 micromètres en diamètre et d'environ 1 micromètre à environ 150 micromètres en épaisseur. Une telle forme de graphite présente un degré important de cristallinité, une conductivité thermique et électrique élevée, et des caractéristiques de moulage appropriées pour une utilisation comme couche conductrice. Le carbone graphite en paillettes purifié est disponible dans des puretés allant de 99,7 à 99,9 % (LOI), et dans des tailles d'environ 2 micromètres à environ 800 micromètres. Un traitement thermique des matériaux de graphite bruts à des températures allant jusqu'à environ 2800 °C est préféré, de sorte qu'au moins une partie des composés volatils, des gaz et des impuretés est vaporisée. La formation de paillettes ou de particules de graphite moulé avec une résine de poix en phase mésomorphe est possible avec n'importe quel procédé approprié déjà connu ou développé ci-après. On estime que la taille des paillettes de graphite peut affecter la conductivité thermique du corps de la pièce finale. Par exemple, on estime que des particules de graphite plus volumineuses apportent une conductivité thermique supérieure au corps de la pièce finale. Comme décrit ci-dessus, la taille des paillettes de graphite peut aller d'environ 2 micromètres à environ 800 micromètres, bien que l'on préfère que la taille des paillettes de graphite soit inférieure à environ 200 micromètres. En outre, on estime que la conductivité thermique augmente en fonction de la densité de la pièce finale, de la pureté du graphite, et du degré de graphitisation. Ainsi, la taille des particules, la densité finale, la pureté et la graphitisation peuvent être ajustées pour obtenir diverses propriétés de conductivité thermique d'une couche conductrice.
Une couche conductrice comprenant des paillettes ou des particules de graphite moulé avec une résine de poix en phase mésomorphe peut être formée dans une
11 configuration présentant un rapport de forme élevé. Par exemple, un rapport de forme d'environ 10: 100 peut être approprié pour une utilisation dans divers modes de réalisation. La couche de conduction 104 peut également comprendre des particules de graphite exfolié moulé avec un liant à base de polysialate, un liant à base de polysilazane, et/ou un liant à base de carbone de poix. Dans un mode de réalisation exemplaire, des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de polysialate sont employées dans des modes de réalisation impliquant une peau côté chaud comprenant un CMC d'aluminosilicate. Dans un mode de réalisation exemplaire, des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de polysilazane sont employées dans des modes de réalisation impliquant une peau côté chaud comprenant un CMC de SiC. Dans un mode de réalisation exemplaire, des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de carbone de poix sont employées dans des modes de réalisation impliquant une peau côté chaud comprenant un composite de carbone. Cependant, toutes les combinaisons de peau côté chaud et de couche de conduction sont envisagées dans les présentes. Toujours par renvoi à la figure 2, et conformément à un mode de réalisation exemplaire, la couche d'isolation 106 comprend n'importe quelle structure configurée avec une conductivité thermique comparativement faible, en particulier dans la direction traversant la structure. Par exemple, la couche d'isolation 106 peut comprendre une fibre, une mousse et/ou une autre structure configurée pour obtenir des caractéristiques de conductivité thermique souhaitées. La couche d'isolation 106 peut être couplée à la couche de conduction 104 et à la peau côté froid 108. Dans divers modes de réalisation exemplaires, la couche d'isolation 106 se compose partiellement ou totalement d'un aérogel, par exemple d'une mousse à cellules ouvertes de faible densité avec une petite taille de cellule. Les aérogels présentent typiquement une porosité continue et une microstructure composée de particules de type colloïdal ou de chaînes polymères interconnectées avec des diamètres caractéristiques d'environ 30 nanomètres à environ 5 micromètres. Cette microstructure apporte une surface spécifique élevée aux aérogels, par exemple d'environ 350 mètres carrés par gramme à environ 1000 mètres carrés par gramme.
Dans divers modes de réalisation, les aérogels peuvent être utilisés conjointement avec une mousse ou un feutre de carbone. Par exemple, une couche d'isolation de type feutre ou mousse de carbone/aérogel peut être utilisée conjointement avec une couche conductrice comprenant des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de polysilazane et une peau côté chaud comprenant un CMC de SiC. De plus, dans divers modes de réalisation, une couche d'isolation de type feutre ou mousse de carbone/aérogel peut être utilisée conjointement avec une couche conductrice comprenant des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de carbone de poix et une peau côté chaud comprenant un composite de carbone. Dans un mode de réalisation, un aérogel de carbone peut être synthétisé avec une solution de résorcinol, du formaldéhyde, un catalyseur, et de l'eau. Une gélification de la solution et un vieillissement fournissent le réseau nanostructuré. Le solvant (eau) présent dans les pores est remplacé par de l'acétone, et le gel est séché à une température sous-critique. L'aérogel de résorcinol-formaldéhyde résultant peut être transformé en un aérogel de carbone pur par pyrolyse. La taille des pores à l'intérieur de l'aérogel de carbone peut être ajustée, par exemple entre environ 30 nanomètres et environ 5 micromètres, par une modification appropriée des paramètres de traitement. La structure nanoporeuse de l'aérogel réduit la conduction thermique gazeuse ainsi que le transfert de chaleur. Dans divers modes de réalisation, la couche d'isolation 106 comprend une série de matériaux déposés en couches. Par exemple, la couche d'isolation 106 peut comprendre une première sous-couche présentant une conductivité thermique par convection souhaitée, et une deuxième sous-couche présentant une conductivité thermique par rayonnement souhaitée. De cette manière, on peut obtenir une conductivité thermique nette souhaitée pour la couche d'isolation 106. Dans un mode de réalisation exemplaire, la couche d'isolation 106 comprend une structure fibreuse généralement planaire configurée comme un renforcement structural pour un isolant de type aérogel. Dans cette configuration, un isolant de type aérogel imprégné occupe de petits pores entre les fibres de carbone, ce qui réduit le transfert de chaleur par convection et/ou par rayonnement. Un niveau souhaitable
13 d'isolation est ainsi obtenu, car le transfert de chaleur par rayonnement à travers les pores domine à haute température, et l'isolant de type aérogel réduit ce transfert. Dans un mode de réalisation, la couche d'isolation 106 a une densité d'environ 0,07 gramme par centimètre cube. En outre, la couche d'isolation 106 peut également être configurée pour supporter une température appliquée dépassant 4000 degrés Fahrenheit (2204 degrés Celsius). Dans un autre mode de réalisation, la couche d'isolation 106 comprend une mousse de carbone configurée comme un renforcement structural pour un isolant de type aérogel. En général, la conductivité thermique d'une mousse de carbone non chargée augmente rapidement avec la température, car le rayonnement à travers la structure poreuse devient le mode dominant de transfert de chaleur. Ainsi, un isolant de type aérogel peut être appliqué pour occuper les pores de la mousse de carbone, ce qui réduit le transfert de chaleur. En outre, un revêtement de carbure de silicium, tel qu'un revêtement appliqué à la mousse de carbone par l'intermédiaire d'un précurseur polymère, peut servir partiellement ou totalement de revêtement ligamenteux pour la mousse de carbone. Une telle configuration peut augmenter la résistance à la compression de la mousse de carbone jusqu'à environ 250 %, tout en réduisant la conductivité thermique d'environ 5 %. Dans encore un autre mode de réalisation, la couche d'isolation 106 comprend un feutre de fibres de carbone infiltré par un aérogel de carbone nanoporeux obtenu par un procédé sol-gel. Dans cette configuration, des fissures provoquées par le retrait du gel lors du séchage peuvent être présentes dans le matériau composite. Ces fissures ont une taille pouvant aller jusqu'à environ 0,5 mm. En raison de la nature anisotrope du feutre (par ex., le feutre peut comprendre un empilement de mats de fibres), la conductivité thermique de la structure composite est anisotrope. L'anisotropie de la conductivité thermique (c.-à-d. le rapport entre la composante perpendiculaire et la composante parallèle à la surface du feutre) peut être d'environ deux (2) dans des conditions de vide. La densité du feutre de fibres de carbone peut être d'environ 100 kilogrammes par mètre cube, et la densité du composite feutre/aérogel peut être d'environ 230 kilogrammes par mètre cube. Dans d'autres modes de réalisation, la couche d'isolation 106 peut comprendre
14 une mousse syntactique de polysialate. De tels modes de réalisation peuvent également inclure une couche conductrice comprenant des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de polysialate, et une peau côté chaud comprenant un CMC d'aluminosilicate.
Toujours par renvoi à la figure 2, et conformément à un mode de réalisation exemplaire, la peau côté froid 108 comprend n'importe quelle structure appropriée configurée pour fournir une couche structurale de résistance élevée à la section de bouclier 110. Dans divers modes de réalisation, la peau côté froid 108 est couplée à la couche d'isolation 106. La peau côté froid 108 peut comprendre un métal, un composite, une céramique, et/ou un matériau analogue. Dans un mode de réalisation exemplaire, la peau côté froid 108 comprend du carbure de silicium renforcé avec une fibre de carbone. Le carbure de silicium offre une résistance à l'oxydation supérieure à celle d'une matrice de carbone typique. En outre, une étape de traitement final reposant sur une infiltration de résine de silicium peut être employée afin de créer une couche de surface extérieure résistante et dense. Par exemple, la peau côté froid 108 peut comprendre une matrice de polysialate renforcée avec un textile de fibres de silice ou de borosilicate, une matrice de polysilazane renforcée avec un textile de fibres de silice ou un verre de borosilicate, et/ou une matrice de carbone renforcée avec un textile de fibres de carbone. Dans divers modes de réalisation, une peau côté froid comprenant une matrice de polysialate renforcée avec un textile de fibres de silice ou de borosilicate peut être utilisée conjointement avec une couche d'isolation comprenant une mousse syntactique de polysialate, une couche conductrice comprenant des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de polysialate, et une peau côté chaud comprenant un CMC d'aluminosilicate. Dans divers modes de réalisation, une peau côté froid comprenant une matrice de polysilazane renforcée avec un textile de fibres de silice peut être utilisée conjointement avec une couche d'isolation comprenant un feutre de carbone ou une mousse/un aérogel, une couche conductrice comprenant des particules de graphite exfolié moulé utilisant un liant à base de polysilazane, et une peau côté chaud comprenant un CMC de SiC. Dans d'autres modes de réalisation, une peau côté froid comprenant une matrice de carbone renforcée avec un textile de fibres de carbone
15 peut être utilisée conjointement avec une couche d'isolation comprenant un feutre de carbone ou une mousse/un aérogel, une couche conductrice comprenant des particules de graphite exfolié avec un liant à base de carbone de poix, et une peau côté chaud à base de matrice de carbone renforcée avec un textile de fibres de carbone.
Dans divers modes de réalisation, la peau côté froid 108 peut éventuellement comprendre un revêtement. Par exemple, la peau côté froid 108 peut être recouverte de polysialate ou de polycarbosilate, de préférence dans des modes de réalisation impliquant une peau côté chaud en matrice de carbone renforcée avec un textile de fibres de carbone.
Considérons maintenant la figure 3, où une section de dissipation 130 peut comprendre n'importe quelle structure appropriée configurée pour transférer totalement ou partiellement la chaleur du système de gestion thermique 100 dans l'environnement ambiant. Par exemple, la section de dissipation 130 peut recevoir l'énergie thermique de la couche de conduction 104 de la section de bouclier 110. La section de dissipation 130 peut également recevoir l'énergie thermique d'autres portions de la section de bouclier 110 et/ou d'une source de chaleur externe (par ex., un ensemble de frein). Selon un mode de réalisation, la section de dissipation 130 comprend un matériau composite structuré en un corps principal 132 facultatif et un réseau d'ailettes 134. Le corps principal 132 peut comprendre n'importe quelle structure appropriée configurée pour permettre un transfert de chaleur de la section de bouclier 110 au réseau d'ailettes 134. En outre, le corps principal 132 peut être au moins partiellement ou totalement intégré à l'intérieur du réseau d'ailettes 134, et dans divers modes de réalisation, aucun corps principal n'est présent. Le corps principal 132 et/ou le réseau d'ailettes 134 peuvent individuellement ou collectivement être appelés appareil de dissipation de la chaleur. Le réseau d'ailettes 134 peut comprendre n'importe quelle structure appropriée configurée pour permettre un transfert de chaleur partiel ou total du système de gestion thermique 100 dans l'environnement ambiant. Dans divers modes de réalisation exemplaires, le réseau d'ailettes 134 comprend un matériau composite à base de carbone formé en refendant un tissu composite et en tissant les bandes de tissu en un motif de natté entrelacé. Cependant, le tissu peut être entrelacé selon différentes
16 configurations alternatives afin d'obtenir diverses caractéristiques souhaitées, comme une circulation d'air, une résistance structurale, une capacité de dissipation de la chaleur, etc. Selon un mode de réalisation, le réseau d'ailettes 134 comprend une série d'ailettes de carbone s'étendant vers l'extérieur du corps principal 132.
Le réseau d'ailettes 134 peut être formé en créant des ouvertures sur une extrémité exposée de la section de dissipation 130. De cette manière, la circulation de l'air ou d'un autre agent de refroidissement peut être autorisée dans et/ou autour des fibres hautement conductrices. De telles ouvertures peuvent être formées de n'importe quelle manière appropriée, par exemple pendant le procédé de tissage des fibres, ou par une opération distincte d'ajourage. Diverses caractéristiques du réseau d'ailettes 134 (par ex., espacement des ailettes, hauteur des ailettes, longueur des ailettes, différentiel de température entre les ailettes et l'environnement ambiant, etc.) peuvent être modifiées afin d'obtenir un degré souhaité de transfert de chaleur de la section de dissipation 130 à l'environnement ambiant.
De plus, dans divers modes de réalisation, le réseau d'ailettes 134 est placé dans un fluide stagnant (par ex., air immobile ou similaire). Le gradient de densité créé par la présence de la surface chaude des ailettes donne naissance à un écoulement induit par la force ascensionnelle le long de chaque ailette. Dans de tels modes de réalisation, cet écoulement auto-induit peut constituer le moyen principal par lequel le réseau d'ailettes 134 transfère la chaleur à l'environnement ambiant. Le réseau d'ailettes 134 peut également être avantageusement exposé à un courant d'air afin de déplacer une plus grande quantité d'air ou d'un autre fluide de refroidissement sur le réseau d'ailettes 134. En outre, le réseau d'ailettes 134 peut transférer totalement ou partiellement la chaleur à l'environnement ambiant de n'importe quelle manière appropriée. Un système de gestion thermique 100 peut être créé par divers procédés. Par exemple, le système de gestion thermique 100 peut être soudé, collé, découpé, usiné, moulé, comprimé, fritté, durci, chauffé, recuit, séché, infiltré, et/ou façonné d'une autre manière et/ou formé.
Dans un mode de réalisation exemplaire, et par renvoi maintenant à la figure 4, une feuille tissée de fibres de carbone de poix de faible module est imprégnée avec
17 une résine appropriée [étape 402]. La feuille de carbone est ajourée, refendue, tissée et/ou formée d'une autre manière et/ou façonnée pour former des ailettes et des ouvertures [étape 404]. Une ou plusieurs feuilles d'ailettes sont placées en parallèle et durcies à une température d'environ 225 degrés Celsius à environ 325 degrés Celsius pour assembler les feuilles d'ailettes [étape 406]. Par exemple, les feuilles d'ailettes peuvent être comprimées à chaud en utilisant une presse de 10 tonnes pour fabriquer une pièce partiellement durcie. Une composition de précurseur d'aérogel organique est infiltrée dans un feutre ou une mousse de précurseur de carbone vitreux réticulé. La composition de précurseur d'aérogel organique infiltrée est durcie et séchée. Des particules conductrices sont infiltrées, et l'aérogel est encapsulé à l'intérieur d'une étoffe tissée et imprégné avec un polymère CMC [étape 408]. L'ensemble est pyrolysé en chauffant la structure durcie dans une atmosphère inerte ou sous vide à une température d'environ 900 degrés Celsius à environ 1350 degrés Celsius pendant un temps d'environ 30 minutes à environ 5 heures [étape 410]. L'ensemble pyrolysé est densifié pour obtenir une densité apparente globale d'environ 1,7 gramme par centimètre cube (g/cm3) à environ 2,2 g/cm3 à une température d'environ 900 degrés Celsius à environ 1100 degrés Celsius [étape 412]. L'ensemble est ensuite recuit à une température d'environ 1800 degrés Celsius à environ 3000 degrés Celsius pour améliorer des propriétés physiques souhaitables de la structure [étape 414]. Par exemple, le recuit peut mieux ordonner la structure du carbone de la matrice et du carbone des fibres pour augmenter les composantes dans le plan et/ou à travers le plan de la conductivité thermique d'un ordre de grandeur ou plus. Le recuit peut également améliorer la stabilité à l'oxydation de la structure.
L'ensemble peut être infiltré avec des matériaux de revêtement configurés pour réduire la porosité et/ou améliorer la rigidité [étape 416]. Du silicium fondu peut être infiltré dans les pores ouverts du corps fritté à une température d'environ 1300 degrés Celsius à environ 1800 degrés Celsius sous vide ou dans une atmosphère inerte. Des précurseurs précéramiques polymères peuvent également être fournis et cuits. Par exemple, ces précurseurs peuvent générer du carbure de silicium amorphe ou en phase cristalline bêta quand ils sont cuits à basse ou haute température,
18 respectivement. Parmi les précurseurs exemplaires, on citera le Starfire 1, un allylhydridopolycarbosilane (AHPCS), et le VL202, un polysilazane. Les précurseurs peuvent être également modifiés par l'addition d'autres composés, par exemple du butoxyde dans une quantité d'environ 1 % à environ 3 %. Les précurseurs peuvent être infiltrés par dilution avec un solvant. Les précurseurs peuvent également être infiltrés par infiltration sous vide à l'intérieur d'un moule. La structure est ensuite durcie à basse température pour libérer les composés organiques volatils, puis des infiltrations répétées sont pratiquées avant la cuisson à température élevée. Dans un mode de réalisation, le système de gestion thermique 100 est configuré comme un bouclier thermique de roue d'avion afin de réduire le flux de chaleur des freins à la roue. Dans un autre mode de réalisation, le système de gestion thermique 100 est configuré comme un bouclier thermique à l'intérieur d'un ensemble de frein afin de réduire le flux de chaleur des éléments de frottement du frein à d'autres parties de l'ensemble de frein. En outre, le système de gestion thermique 100 peut être configuré pour une utilisation avec des composants électroniques, des éléments de châssis d'avion, des plaquettes de frein, des disques de frein, des turbines à gaz, des appareils électroménagers, des éléments d'automobile, etc. Le système de gestion thermique 100 peut être employé dans n'importe quelle configuration, application ou industrie appropriée dans laquelle de la chaleur peut être acheminée partiellement ou totalement d'un premier endroit à un deuxième endroit, et/ou générée partiellement ou totalement en un premier endroit et isolée d'un deuxième endroit. Dans un mode de réalisation exemplaire, le système de gestion thermique 100 est configuré comme une structure généralement planaire ayant une épaisseur comprise entre environ un huitième (1/8) de pouce et environ un quart (1/4) de pouce, ayant une conductivité thermique à travers le plan inférieure à environ 2 watts par mètre-kelvin (w/mK), et ayant une conductivité thermique dans le plan supérieure à environ 100 w/mK. Dans un autre mode de réalisation, le système de gestion thermique 100 est configuré pour une utilisation avec des injecteurs de combustible de turbine à gaz.
Dans ce mode de réalisation, le système de gestion thermique 100 permet un transfert de chaleur des injecteurs à l'environnement ambiant. De cette manière, divers
19 inconvénients de fonctionnement, comme l'accumulation de coke sur les injecteurs de combustible, peuvent être limités et/ou éliminés. Dans un mode de réalisation supplémentaire, le système de gestion thermique 100 est configuré pour une utilisation avec un frein d'avion. Dans ce mode de réalisation, le système de gestion thermique 100 permet un transfert de chaleur du frein d'avion à l'environnement ambiant. De cette manière, la température de fonctionnement d'un frein d'avion peut être abaissée. Dans encore un autre mode de réalisation, le système de gestion thermique est configuré pour une utilisation comme dissipateur thermique pour un circuit intégré.
Dans ce mode de réalisation, le système de gestion thermique est couplé à un circuit intégré, par exemple un microprocesseur universel (par ex., Intel Pentium , AMD Athlon , et équivalents). La chaleur générée par le circuit intégré est partiellement ou totalement transmise à travers le système de gestion thermique 100 et évacuée par rayonnement dans l'environnement ambiant. Comme la conductivité thermique du système de gestion thermique 100 peut dépasser celle des matériaux traditionnels (par ex., acier, cuivre, aluminium, et équivalents) d'un ordre de grandeur ou plus, la taille et/ou le coût des systèmes de refroidissement des circuits intégrés peuvent être largement réduits. Considérons la figure 5, où un système de gestion thermique exemplaire 500 est illustré en coupe dans un logement de train d'avion. Le système de gestion thermique 500 comprend une section de dissipation 520 (également appelée appareil de dissipation de la chaleur) et une section bouclier 518. La section bouclier 518 peut comprendre une peau côté chaud 512, une couche conductrice 510, une couche d'isolation 508, et une peau côté froid 506. Dans une telle configuration, la peau côté chaud 512 est positionnée pour transférer la chaleur 524 de l'intérieur du logement de train 522 à la couche conductrice 510. La couche conductrice 510, ayant des propriétés de conductivité thermique dans le plan dans la lignée de celles décrites ci-dessus, est positionnée pour acheminer la chaleur jusqu'à la section de dissipation 520. La couche d'isolation 508 est positionnée pour aider à empêcher la migration de chaleur (par exemple, la migration de la chaleur 524) jusqu'au logement de train 522. La peau côté froid 506 est positionnée comme une interface avec le logement de train 522. Dans une telle configuration, le système de gestion thermique 500 fournit au logement de train 522 un degré de protection contre la chaleur en excès, telle que la chaleur 524. La section de dissipation 520 comprend un réseau d'ailettes 502 et un corps principal (non représenté, mais intégré à l'intérieur du réseau d'ailettes 502). Le corps principal est couplé thermiquement à la section de bouclier 518, par exemple par couplage thermique avec la couche conductrice 510. Le couplage thermique peut être assuré par différents moyens appropriés, par exemple en mettant en contact une partie de la couche conductrice 510 avec une partie du corps principal ou, dans divers modes de réalisation, directement avec le réseau d'ailettes 502. Dans divers modes de réalisation, le couplage thermique peut être assuré, au moins partiellement, par l'intermédiaire d'autres objets. Par exemple, dans divers modes de réalisation, un boulon 516 peut agir pour transférer l'énergie thermique au corps principal et/ou au réseau d'ailettes 502, même si dans divers modes de réalisation, on préfère que le boulon 516 n'agisse pas pour coupler thermiquement la section de bouclier 518 avec le réseau d'ailettes 502 et/ou le corps principal. Le réseau d'ailettes 502 est configuré pour permettre à l'air de circuler à travers le réseau d'ailettes comme indiqué par la direction 514. La circulation d'air dans la direction 514 peut agir pour extraire la chaleur du réseau d'ailettes 502 et assurer un transfert de chaleur du réseau d'ailettes 502 à l'environnement ambiant. Ainsi, l'énergie thermique issue de l'intérieur du logement de train peut se déplacer à travers la peau chaude 512 jusqu'à la couche conductrice 510, à travers la couche conductrice 510 jusqu'au corps principal et/ou le réseau d'ailettes 502, et être évacuée dans l'environnement ambiant. Considérons la figure 6, qui représente un système de gestion thermique 600 disposé dans un logement de train 602. Une section de bouclier 606 est illustrée à l'intérieur de la garniture du logement de train, avec une peau côté chaud faisant face à l'intérieur du logement de train 602, au-dessus d'une couche conductrice, d'une couche d'isolation, et d'une peau côté froid (non représentée). Un réseau d'ailettes 604 est configuré pour être couplé thermiquement avec la section de bouclier 606, de telle sorte que la chaleur peut être acheminée à travers le réseau d'ailettes 604 et transférée à l'environnement ambiant.
Considérons la figure 7, qui représente un réseau d'ailettes 700. Le réseau d'ailettes 700 comporte des ailettes latérales 704 et des ailettes longitudinales 702. Bien que les ailettes latérales 704 et les ailettes longitudinales 702 soient représentées pratiquement à angle droit, d'autres configurations géométriques sont envisagées dans les présentes. La configuration des ailettes latérales 704 et des ailettes longitudinales 702 fournit une surface spécifique accrue pour le transfert de chaleur du réseau d'ailettes à l'environnement ambiant. Des bénéfices, d'autres avantages et des solutions à des problèmes ont été décrits ici relativement à des modes de réalisation spécifiques. Cependant, les bénéfices, les avantages, les solutions à des problèmes, et tous les éléments qui peuvent faire qu'un bénéfice, un avantage ou une solution quelconque apparaît ou devient plus prononcé ne doivent pas être interprétés comme des caractéristiques ou des éléments critiques, nécessaires ou essentiels de l'invention. Par conséquent, la portée de l'invention ne doit être limitée par rien d'autre que les revendications annexées, dans lesquelles une référence à un élément au singulier n'est pas destinée à signifier un et un seul sauf indication explicite, mais plutôt un ou plusieurs . De plus, si une phrase similaire à A et/ou B et/ou C est employée dans les revendications, il est entendu que cette phrase doit être interprétée comme signifiant que A seul peut être présent dans un mode de réalisation, B seul peut être présent dans un mode de réalisation, C seul peut être présent dans un mode de réalisation, ou que toute combinaison des éléments A, B et C peut être présente dans un mode de réalisation individuel ; par exemple, A et B, A et C, B et C, ou A et B et C. En outre, aucun élément, aucun composant ni aucune étape de procédé dans le présent exposé ne sont destinés à tomber dans le domaine public, que l'élément, le composant ou l'étape de procédé soit ou non explicitement exposé dans les revendications. Tels qu'utilisés ici, les termes comprend, comprenant , et toutes les autres variantes de ceux-ci, sont destinés à couvrir une inclusion non exclusive, de sorte qu'un procédé, une méthode, un article ou un appareil qui comprend une liste d'éléments n'inclut pas seulement ces éléments, mais peut inclure d'autres éléments non expressément énumérés ou inhérents à ce procédé, cette méthode, cet article ou cet appareil.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Système de gestion thermique comprenant : une partie formant bouclier (110) comprenant une couche de conduction (104) et une couche d'isolation (106) ; et un appareil de dissipation (130) couplé à la partie formant bouclier.
- 2. Système de gestion thermique selon la revendication 1, dans lequel la partie formant bouclier comprend en outre une peau côté chaud (102) et une peau côté froid (108).
- 3. Système de gestion thermique selon la revendication 1, dans lequel l'appareil de dissipation comprend un réseau d'ailettes (134).
- 4. Système de gestion thermique selon la revendication 1, dans lequel la couche de conduction comprend une structure de fibres de carbone planaires configurée avec une conductivité thermique dans le plan supérieure à environ 100 watts par mètre-kelvin et/ou une structure de graphite comprenant des particules de graphite moulé avec une résine de poix en phase mésomorphe.
- 5. Système de gestion thermique selon la revendication 1, dans lequel la couche d'isolation comprend une structure de fibres de carbone planaires configurée avec une conductivité thermique à travers le plan inférieure à environ 10 watts par mètre-kelvin.
- 6. Système de gestion thermique selon la revendication 1, dans lequel l'appareil de dissipation comprend un tissu de carbone.
- 7. Système de gestion thermique selon la revendication 2, dans lequel la 30 peau côté chaud comprend un CMC d'aluminosilicate et/ou un CMC de SiC et/ou un composite de carbone.25 23
- 8. Système de gestion thermique selon la revendication 2, dans lequel la peau côté froid comprend un revêtement.
- 9. Système de gestion thermique selon la revendication 2, dans lequel la peau côté chaud comprend un CMC d'aluminosilicate et la couche d'isolation comprend une mousse syntactique de polysialate.
- 10. Système de gestion thermique selon la revendication 9, dans lequel la peau côté froid comprend une matrice de polysialate renforcée avec un verre de borosilicate et/ou un textile de fibres de silice.
- 11. Bouclier thermique de roue d'avion, comprenant : une première structure positionnée pour recevoir la chaleur générée par une source de chaleur ; et une deuxième structure, couplée thermiquement à la première structure, pour acheminer la chaleur jusqu'à une troisième structure, la troisième structure comprenant un appareil de dissipation de la chaleur.
- 12. Bouclier thermique de roue d'avion selon la revendication 11, dans lequel la première structure comprend un CMC d'aluminosilicate et/ou un CMC de SiC et/ou un composite de carbone.
- 13. Bouclier thermique de roue d'avion selon la revendication 11, dans lequel la deuxième structure comprend une structure de fibres de carbone planaires configurée avec une conductivité thermique dans le plan supérieure à environ 100 watts par mètre-kelvin et/ou une structure de graphite comprenant des particules de graphite moulé avec une résine de poix en phase mésomorphe.
- 14. Bouclier thermique de roue d'avion selon la revendication 11, dans lequel la troisième structure comprend un réseau d'ailettes. 24
- 15. Bouclier thermique de roue d'avion selon la revendication 11, comprenant en outre une structure d'isolation couplée thermiquement à la deuxième structure.
- 16. Procédé de fabrication d'un système de gestion thermique, comprenant : la formation d'une partie formant bouclier par un procédé comprenant : le couplage d'une peau côté chaud à une couche conductrice ; le couplage de la couche conductrice à une couche d'isolation ; le couplage de la couche d'isolation à une peau côté froid ; le couplage thermique de la partie formant bouclier à un appareil de dissipation de la chaleur.
- 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel l'appareil de dissipation 15 de la chaleur comprend un réseau d'ailettes.
- 18. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le couplage de la peau côté chaud à la couche conductrice comprend en outre un transfert de résine sous vide et/ou une compression à chaud de la peau côté chaud et de la couche conductrice à 20 une température d'environ 225 degrés Celsius à environ 325 degrés Celsius.
- 19. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la partie formant bouclier a une densité d'au moins 1,3 gramme par centimètre cube et jusqu'à 2,2 grammes par centimètre cube inclus.
- 20. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la couche conductrice est configurée avec une conductivité thermique dans le plan d'au moins environ 100 watts par mètre-kelvin. 10 25
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