Comparative modeling study and experimental results of atomic oxygen recombination on silica-based surfaces at high temperature

La connaissance du flux de chaleur reçu par un véhicule spatial au cours d'une rentrée atmosphérique est d'une importance capitale, non seulement pour la conception du bouclier thermique et l'augmentation de la charge utile transportée, mais surtout pour les risques encourus par les passagers de tels engins. Une partie importante du flux de chaleur imposé à l'ensamble du système de protection thermique, qui agit comme un catalyseur, est dû à la recombinaison hétérogène des atomes. Parce qu'il est clairement démontré dans la littérature que les coefficients de recombinaison de l'oxygène et de l'azote atomiques sont les principaux paramètres permettant de prédire les flux de chaleur sur les protections thermiques, on analyse, dans cet article, les quatre facteurs les plus importants (température, pression, nature du matériau et mécanisme de recombinaison) pouvant influer sur le coefficient de recombinaison. Ensuite, différents résultats issus d'expériences ou de modélisations sont comparés avant d'effecteur aussi une comparaison avec nos propres résultats expérimentaux obtenus sur deux types de silice, quartz et β-cristobalite. Les différents modèles cinétiques rencontrés dans la littérature sont très utiles pour la compréhension phénoménologique de la recombinaison hétérogène mais trop de paramétres intervenant dans ces modèles ont besoin d'être ajustés à partir des données expérimentales. La simulation par Dynamique Moléculaire apparaît alors plus appropriée pou obtenir des coefficients de recombinaisons plus précis.