Matériaux énergétiques pour la défense (propulsion, missile, explosif) : la R&D au cœur des stratégies européennes de financement
Par Christophe AUBE, Consultant en financement de l’innovation
Les matériaux énergétiques avancés constituent un domaine clé des technologies de défense, englobant les propulseurs solides, les explosifs, les compositions pyrotechniques et les matériaux réactifs destinés aux systèmes de propulsion et aux charges militaires. Dans un contexte marqué par la montée des exigences opérationnelles et la recherche d’une souveraineté technologique renforcée, les efforts de recherche se concentrent sur le développement de formulations à haute densité énergétique conciliant performances balistiques, sécurité intrinsèque, stabilité physico-chimique à long terme et maîtrise de l’impact environnemental.
Ces travaux mobilisent des compétences multidisciplinaires en chimie des matériaux, science des polymères, thermodynamique, cinétique chimique et modélisation multiphysique afin de mieux comprendre les mécanismes de combustion, de déflagration et de détonation, tout en optimisant le comportement des matériaux sous des sollicitations extrêmes. Les avancées réalisées dans ce domaine conditionnent directement les performances, la fiabilité et la durabilité des futures générations de systèmes de propulsion missile et de munitions à haute valeur stratégique.
Les matériaux énergétiques avancés demeurent confrontés à plusieurs verrous scientifiques majeurs, dont la levée conditionne le développement de la prochaine génération de systèmes propulsifs et de charges militaires.
Le premier enjeu réside dans la conception de formulations à haute densité énergétique conciliant performances balistiques élevées, faible sensibilité accidentelle et stabilité physico-chimique sur l’ensemble du cycle de vie, objectifs intrinsèquement antagonistes en raison des mécanismes réactionnels gouvernant l’initiation et la propagation de la combustion ou de la détonation.
Un second défi concerne la compréhension multi-échelle des phénomènes couplés intervenant lors de la décomposition thermique, de la combustion, de la transition déflagration-détonation (DDT) et du vieillissement, dont la prédiction nécessite le développement de modèles multiphysiques intégrant les interactions entre microstructure, cinétique chimique, transferts thermiques et sollicitations mécaniques. Enfin, les contraintes croissantes liées à la sécurité d’emploi, aux évolutions réglementaires et à la souveraineté des approvisionnements imposent l’émergence de nouvelles architectures de matériaux fondées sur des composés énergétiques de nouvelle génération, des liants polymériques fonctionnalisés et des nano-additifs réactifs, capables de préserver, voire d’améliorer, les performances énergétiques tout en réduisant l’empreinte environnementale et la dépendance aux substances critiques.
Les évolutions récentes du domaine des matériaux énergétiques avancés traduisent une mutation profonde des approches de conception, désormais orientées vers une optimisation simultanée des performances énergétiques, de la sécurité intrinsèque et de la soutenabilité des formulations. Les recherches s’appuient de plus en plus sur une démarche de materials-by-design, combinant modélisation multi-échelle, simulations multiphysiques, intelligence artificielle et apprentissage automatique afin d’accélérer l’identification de nouvelles architectures moléculaires et microstructurales répondant à des critères de performance ciblés.
Parallèlement, les progrès réalisés en ingénierie des matériaux favorisent l’émergence de composés énergétiques de nouvelle génération, de matériaux énergétiques nanostructurés, de réseaux métallo-organiques énergétiques (EMOFs) et de liants polymériques multifonctionnels, permettant d’améliorer simultanément la densité énergétique, la stabilité thermique et la sensibilité des formulations.
Enfin, les avancées des procédés de synthèse et de fabrication, notamment la fabrication additive, les procédés continus et les méthodes de synthèse plus durables, ouvrent la voie à une maîtrise accrue de la microstructure des matériaux énergétiques, à une meilleure reproductibilité des performances et à une réduction de l’empreinte environnementale des procédés de production. Ces évolutions s’inscrivent dans un contexte de renforcement des capacités industrielles et de recherche, porté par les enjeux de souveraineté technologique et de résilience des chaînes d’approvisionnement en matériaux énergétiques critiques.
Le secteur des matériaux énergétiques appliqués à la défense connaît une phase d’expansion sans précédent, portée par la reconstitution des stocks stratégiques et le renforcement des capacités industrielles européennes. En 2024, l’industrie européenne de défense a généré un chiffre d’affaires de 183,4 Md€, en progression de 48 % par rapport à 2021, tout en employant 633 000 personnes, illustrant l’accélération des investissements dans les filières critiques, dont les poudres et explosifs militaires.
Afin de résorber les goulots d’étranglement liés à la production de matériaux énergétiques, l’Union Européenne a mobilisé 500 M€ dans le cadre du programme ASAP (Act in Support of Ammunition Production), soutenant 31 projets industriels représentant près de 1,4 Md€ d’investissements. Ce programme vise notamment une augmentation annuelle des capacités de production de plus de 10 000 tonnes de poudres et de 4 300 tonnes d’explosifs, permettant d’atteindre une capacité de production de 2 millions d’obus de 155 mm par an.
Cette dynamique se reflète également chez les principaux industriels européens du secteur : le leader européen des explosifs militaires, Eurenco, a porté son chiffre d’affaires à 478 M€ en 2024 (+37 % en un an), avec 1 316 collaborateurs et près de 80 % de son activité consacrée au domaine de la défense, traduisant la forte croissance de la demande en matériaux énergétiques stratégiques.
Les innovations dans le domaine des matériaux énergétiques avancés reposent aujourd’hui sur une convergence entre avancées scientifiques, technologiques, méthodologiques et industrielles.
Sur le plan scientifique, les recherches visent à développer de nouvelles familles de composés énergétiques présentant une densité énergétique accrue, une meilleure stabilité thermique et une sensibilité réduite aux sollicitations accidentelles. Les travaux portent notamment sur les molécules énergétiques azotées, les réseaux métallo-organiques énergétiques (EMOFs), les cristaux coformés (co-crystals) et les nanocomposites énergétiques, dont les propriétés sont ajustées par le contrôle de leur architecture moléculaire et de leur microstructure.
Sur le plan technologique, l’innovation concerne principalement le développement de propulseurs solides et d’explosifs de nouvelle génération intégrant des liants polymériques multifonctionnels, des nano-additifs métalliques (Al, B, Mg) et des architectures énergétiques hiérarchisées permettant d’augmenter simultanément les performances balistiques, la stabilité au vieillissement et la sécurité intrinsèque des formulations.
En parallèle, les procédés avancés de cristallisation, de synthèse continue et de fabrication additive permettent désormais de maîtriser la distribution des phases énergétiques, la porosité et la géométrie interne des charges propulsives, ouvrant la voie à des profils de combustion optimisés et à une meilleure reproductibilité industrielle.
Les innovations méthodologiques constituent également un levier majeur de transformation du secteur. Les approches traditionnelles fondées sur des campagnes expérimentales longues sont progressivement remplacées par une démarche de materials-by-design, combinant calcul haute performance, modélisation multi-échelle, simulations multiphysiques et intelligence artificielle. Ces outils permettent de prédire les relations entre composition chimique, microstructure, propriétés physico-chimiques et performances balistiques, tout en accélérant l’identification de nouvelles formulations et en réduisant significativement les cycles de développement.
Cette évolution s’accompagne d’un recours croissant aux jumeaux numériques, aux méthodes d’optimisation multi-objectifs et aux techniques d’apprentissage automatique pour concevoir des matériaux conciliant performances, sécurité et durabilité.
Enfin, les applications industrielles évoluent vers une industrialisation plus flexible, plus résiliente et davantage numérisée. Les industriels investissent dans des procédés continus, des unités de production modulaires, des moyens avancés de contrôle qualité en temps réel et des chaînes de fabrication digitalisées afin d’améliorer la montée en cadence tout en garantissant une qualité constante des matériaux énergétiques. Cette transformation répond à la nécessité d’accroître rapidement les capacités de production de poudres, d’explosifs et de propulseurs solides, tout en assurant la sécurisation des approvisionnements et la réduction de la dépendance européenne aux matières premières critiques.
Depuis 2022, les matériaux énergétiques sont devenus un domaine prioritaire de la politique industrielle européenne de défense. Face aux tensions géopolitiques et à l’augmentation de la consommation de munitions, la Commission européenne a engagé une stratégie visant à renforcer l’autonomie stratégique de l’Union et à reconstituer une base industrielle capable de produire durablement les matériaux critiques entrant dans la fabrication des munitions et des missiles.
Cette stratégie s’appuie sur plusieurs instruments complémentaires : le Fonds européen de défense (EDF), qui finance les projets collaboratifs de recherche et développement ainsi que le Programme européen pour l’industrie de la défense (EDIP), qui vise à renforcer durablement les capacités industrielles, la sécurité d’approvisionnement et les achats conjoints entre États membres. Ces dispositifs s’inscrivent dans la Stratégie européenne pour l’industrie de la défense (EDIS) et dans l’objectif de préparation de l’Europe à l’horizon 2030 (Readiness 2030). Ceux-ci encouragent le développement de technologies de rupture, la montée en puissance des capacités de production et la structuration d’une chaîne de valeur européenne souveraine couvrant l’ensemble du cycle de vie des matériaux énergétiques.
En Europe, le European Defence Fund (EDF) constitue aujourd’hui le principal levier de financement pour les projets collaboratifs de R&D portant sur les matériaux énergétiques, la propulsion missile et les technologies de défense.
Le nouveau EDIP complète cette approche en soutenant davantage la montée en capacité industrielle (production de poudres, explosifs, composants de propulsion et matières premières critiques), ce qui est particulièrement pertinent pour les industriels du secteur.
Tableau 1 : Etat des lieux des AAP européens en cours
| Financeur | AAP | Organismes ciblés | Objectifs principaux | Date de clôture |
| Commission européenne | European Defence Fund (EDF) 2026 | Entreprises, ETI, PME, laboratoires, universités, centres techniques (consortiums européens) | Développement de technologies de défense, dont les matériaux avancés, la propulsion, les systèmes énergétiques, les technologies de rupture et les composants critiques. Plusieurs topics sont directement applicables aux matériaux énergétiques | 29 septembre 2026 |
| European Defence Industry Programme (EDIP) – Appels 2026-2027 | Industriels de la BITDE, PME, ETI, centres de recherche | Renforcement des capacités industrielles européennes de production de composants énergétiques (poudres, explosifs, propulsion, têtes militaires, matières premières critiques) | 16 février 2027 (2ᵉ appel) | |
| Funding & Tenders – EDF Disruptive Technologies (Work Programme 2026) | PME innovantes, start-up, laboratoires, organismes de recherche | Technologies de rupture pour la défense : nouveaux matériaux, procédés avancés, IA, fabrication innovante, technologies énergétiques | 29 septembre 2026 |
En France, ASTRID reste le dispositif de référence pour les travaux de recherche amont, tandis que les appels de l’AID permettent de financer des développements technologiques à des niveaux de maturité plus élevés.
| Financeur | AAP | Organismes ciblés | Objectifs principaux | Date de clôture |
| Agence de l’innovation de défense (AID) | ASTRID 2026 | Laboratoires publics, universités, organismes de recherche, PME innovantes | Recherche amont duale. Les thématiques couvrent notamment les matériaux, matériaux énergétiques, énergie, procédés et technologies de défense. Aide jusqu’à 400 k€ par projet. | 2026 |
| Appels à projets de l’AID | PME, ETI, grands groupes, laboratoires | Développement de technologies innovantes pour la défense (matériaux avancés, procédés, systèmes de propulsion, munitions, technologies duales). | Fil de l’eau selon les appels |
Le projet HYDIS (Hypersonic Defence Interceptor System) constitue l’un des projets les plus structurants financés par le Fonds européen de défense dans le domaine des systèmes de défense de nouvelle génération. Sélectionné dans le cadre du programme de travail EDF 2024, il bénéficie d’une subvention européenne d’environ 78 M€ pour un budget total proche de 110 M€, ce qui en fait l’un des projets les plus ambitieux soutenus par l’Union européenne dans le domaine de l’interception hypersonique. Coordonné par MBDA Deutschland, le consortium rassemble plus de 20 partenaires industriels, PME innovantes, organismes de recherche et universités issus de plusieurs États membres, dont MBDA, ArianeGroup, Avio, Bayern-Chemie, Thales, OHB, l’ONERA, le DLR (Allemagne) et le CIRA (Italie). Cette structuration illustre la volonté européenne de fédérer les compétences scientifiques et industrielles autour des technologies critiques de défense.
L’objectif de HYDIS est de développer les briques technologiques nécessaires à un intercepteur capable de neutraliser des missiles hypersoniques, évoluant à des vitesses supérieures à Mach 5 et suivant des trajectoires fortement manœuvrantes. Ces conditions d’utilisation imposent des contraintes extrêmes en matière de température, de pression, de flux thermiques et d’accélérations mécaniques. Le projet mobilise ainsi des recherches de pointe sur les matériaux énergétiques, les systèmes de propulsion, les matériaux à ultra-haute température et les méthodes de conception numérique afin d’assurer simultanément des performances élevées, une grande fiabilité et une sécurité de fonctionnement.
Du point de vue des matériaux énergétiques, plusieurs axes de recherche présentent un intérêt direct. Les partenaires développent de nouvelles architectures de propulsion intégrant des formulations énergétiques plus performantes, capables de délivrer une impulsion spécifique élevée tout en conservant une stabilité physico-chimique compatible avec des conditions opérationnelles sévères. Les travaux portent également sur la maîtrise de la combustion dans des environnements à haute pression, sur l’optimisation des chambres de combustion et sur la caractérisation des interactions entre matériaux énergétiques, matériaux réfractaires et structures soumises à des gradients thermiques très importants. Ces recherches s’appuient sur des outils de simulation multiphysique couplant mécanique des fluides, cinétique chimique, transferts thermiques et comportement des matériaux.
Sur le plan méthodologique, HYDIS illustre l’évolution des pratiques de R&D vers une démarche d’ingénierie numérique intégrée. Les simulations haute fidélité, les jumeaux numériques, les méthodes d’optimisation multi-objectifs et les approches fondées sur l’intelligence artificielle sont mobilisés pour réduire le nombre d’essais physiques, accélérer les itérations de conception et améliorer la prédictibilité des performances. Cette approche permet de raccourcir les cycles de développement tout en renforçant la robustesse des solutions retenues.
Au-delà des résultats scientifiques attendus, HYDIS constitue un levier majeur pour la souveraineté technologique européenne. En réunissant les principaux acteurs industriels et académiques de la propulsion, des matériaux avancés et des systèmes de défense, le projet favorise la constitution d’une chaîne de valeur européenne couvrant l’ensemble du cycle de développement : conception des matériaux énergétiques, modélisation, fabrication, qualification et intégration dans les futurs systèmes d’armes. Il constitue ainsi un exemple particulièrement représentatif de la stratégie poursuivie par le Fonds européen de défense, qui consiste à soutenir des projets collaboratifs de grande ampleur afin de faire émerger les technologies critiques qui équiperont les futures générations de missiles et de systèmes de défense européens.
Article rédigé par notre expert
Christophe AUBE, Consultant en financement de l’innovation
Docteur en chimie et titulaire d’un Diplôme Universitaire Brevets d’Invention – CEIPI. Il accompagne ses clients dans le financement fiscal de la recherche et le management de l’innovation. Ses domaines de prédilection sont la chimie de synthèse, les matériaux biosourcés et les médicaments.
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