HISTORIQUE

Depuis que l’on utilise la force des matières explosives dans les armes et dans les mines, on s’est ingénié à créer des méthodes et des appareils permettant d’apprécier les qualités d'utilisation de ces substances. Ces procédés, dont les plus anciens remontent à la première partie du xvn° siècle, ne permettaient que la comparaison d'échantillons de poudres provenant de différentes fabrications : on mesurait par exemple la force d’expansion des gaz issus de la combustion de poids égaux. Par tatonnements, on arrivait à obtenir une certaine régularité dans la qualité des poudres fabriquées, mais d’une manière purement empirique. On trouvera un exposé clair et détaillé de ces premières méthodes d'étude dans l'ouvrage de Uppmann et Mayer, revu par Desortiaux : Traité sur la poudre, les explosifs et la pyrotechnie (Dunod, 1879, Paris).

Cest à partir de 1850 environ que l’on a entrepris d’une manière scientifique l’étude des propriétés des matières explosives, en commençant par celle de la combustion des mélanges gazeux. Au début du siècle dernier, Davy fit des mesures de vitesses de flammes. En 1857, Bunsen décrit une méthode d mesure de la vitesse de la flamme, consistant à faire passer le mélange gazeux à travers un petit orifice de diamètre connu percée à l’extrémité fermée d’un tube, et à enflammer le gaz la sortie. En mesurant la vitesse d'écoulement qu'il faut donner au gaz dans le tube pour que la flamme n'ait pas tendance à rentrer dans l’orifice, on calcule la vitesse de la combustion. On trouve par exemple que dans le cas d’un mélange de deux parties d'hydrogène pour une d’oxygène, la vitesse de combustion est de 34 mètres par seconde (Bunsen, Gasometrische Methoden) Bunsen admit que ces résultats étaient applicables à la combustion des mélanges en vase clos et ses conclusions furent considérées comme valables pendant plus de vingt ans.

Vers 1880, H. B. Dixon constata que la flamme des mélanges humides d’oxyde de carbone et d’oxygène brülant dans un grand eudiomètre était trop rapide pour être suivi par l'œil.

En 1881 parurent presque simultanément une note de Ber-

MO thelot (3), puis une autre de Mallard et Le Chatelier (31). Celle

de Berthelot annonçait que la vitesse de combustion d’un mélange gazeux dans un tube cylindrique croissait rapidement à partir du point d’ allumage, et atteignait un maximum qui demeurait constant pour un même mélange. Cette valeur maxima de la vitesse étant bien définie et rigoureusement constante pour chaque mélange constituait une nouvelle donnée physico-chimique ayant une importance théorique et pratique considérable. Le nom d’onde explosive fut donné par Berthelot à la flamme se propageant avec la vitesse maxima à travers un mélange gazeux explosif.

La note de MM. Mallard et Le Chatelier exposait les premières études photographiques de la combustion vibratoire et de la formation de l’onde explosive.

Les travaux de ces différents auteurs, mettant en évidence l'énorme vitesse de propagation des phénomènes explosifs, apportaient une modification profonde aux conclusions de Bunsen au sujet de l’ordre de grandeur de la vitesse des flammes.

En 1893, H. B. Dixon (17) reprit les expériences commencées par Berthelot et Vieille sur les mesures de vitesses de détonation des mélanges gazeux, et donna un ensemble de résultats sur les domaines et les vitesses pour presque tous les mélanges gazeux explosifs. De même que Berthelot, 1l employa d’abord la méthode chronoélectrique pus adopta plus tard la méthode chronophotographique de MM. Mallard et Le Ghatelier et publia en 1903 d’intéressantes photographies d’explosions, obtenues au moyen d’un film sensible fixé sur un tambour tournant dans une chambre noire. Depuis 1920 de nombreux expérimentateurs ont consacré leur activité à l’étude de la détonation en milieu gazeux. En France, M. Laflitte, dans le laboratoire de M. Le Chatelier (23), analyse par la méthode photographique le mécanisme de la formation de l’onde explosive par allumage d’un mélange gazeux avec une étincelle électrique. I publie en 1923 ses travaux sur l'influence des variations du diamètre des tubes sur la propagation de la détonation, ainsi que sur l’action de la température initiale sur la formation de l’onde explosive dans le mélange 2H? + 0? (24). À l'Université de Manchester, les collaborateurs de Dixon se consacrent à l’étude de ces questions : Payman (33) eut le mérite d'adapter à la photographie des combustions et des détonations le dispositif créé par Tôpler (39), connu sous le

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nom de «Schlieren-methode ». Campbell attira le premier l’attention sur certains modes de propagation de flammes. A l’Université de Londres, Bone et Fraser firent de remarquables travaux sur les mêmes sujets. À la même époque paraissent les publications d'Egerton et Gates, relatives à la formation de l’onde explosive sous pression variable. En Allemagne, Rudolf Wendlandt publie en 1924 et 1925 les résultats de ses recherches sur la détermination précise, à la limite du domaine de détonation, des concentrations et des vitesses de propagation correspondantes de l’onde explosive.

Tous les travaux que nous venons de citer sont expérimentaux. Il y a toute une série de recherches théoriques à mentionner.

Berthelot essaya d’assimiler la vitesse de détonation des mélanges gazeux à celle du libre parcours moyen des molécules dans les gaz brûlés. Dixon la compare à celle du son dans les mêmes gaz, aux hautes températufes atteintes dans la combustion. Vers 1900, Chapman et Jouguet, indépendamment l’un de l’autre, développent une théorie plus satisfaisante et plus rigoureuse en s’appuyant sur les lois de l’hydrodynamique, en particulier sur les travaux de Riemann et d'Hugoniot (21). Enfin depuis 1920 les travaux faits par divers chercheurs sur les processus d’oxydation ont mis en lumière l'existence des réactions «en chaîne». Bernard Lewis, entre autres, appliqua la théorie des chaînes au calcul des vitesses de détonation et obtint une concordance souvent remarquable entre les résultats théoriques et ceux de l'expérience.

Dans la suite de cet exposé, nous développerons plus en détail les recherches dont le mécanisme de la détonation a été l’objet.

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