Nouveaux oUtils pour la caractérisation de conditions Aéronautiques GivrantEs – NUAGE

Le projet s’inscrit dans le cadre de la sécurité aérienne liée au risque de givrage. Des accidents récents en conditions givrantes incriminant des gouttes ayant des diamètres entre 50 microns et 1 millimètre ont conduit à modifier la réglementation de certification des aéronefs. Dans ce contexte, des programmes européens comme WEZARD ou EXTICE ont vu le jour afin de répondre aux nouvelles exigences de certifications en développant notamment des capacités d’essais en souffleries givrantes. Toutefois, même si ces nouvelles capacités sont opérationnelles, il n’est pas certain que les conditions givrantes reproduites soient entièrement maîtrisées tant que certains paramètres comme la température des gouttes surfondues ou l’hygrométrie locale (notamment en présence de gouttes) ne seront pas mesurées. De plus, il faut aussi vérifier que les gouttes sont bien en surfusion et déterminer la présence ou non de glace dans les gouttes. Or à ce jour, et selon nos connaissances, il n’existe aucune expériences qui permettent d’accéder à ces trois paramètres. Par conséquent, ce projet vise à développer, à partir de techniques existantes, de nouveaux diagnostics expérimentaux pour mesurer la température de gouttes surfondues, la fraction de glace au sein de la goutte et l’hygrométrie en présence de gouttes dans des conditions givrantes aéronautiques. Ces conditions mettent en jeu des gouttes pouvant atteindre des vitesses de l’ordre de 250 m/s et des diamètres de 2 mm environ. Pour mener ce projet, un partenariat regroupant quatre laboratoires (LEMTA de l’Université de Lorraine, DGA Essais Propulseurs à Saclay, IRSTEA à Antony et CORIA à Rouen) a été établi, chacun apportant ses compétences. En tenant compte que les conditions givrantes aéronautiques constituent un milieu extrême, les travaux réalisés dans le cadre de ce projet seront répartis dans deux tâches. La première tâche est dédiée au développement de l’ensemble des techniques permettant la caractérisation de gouttes surfondues ayant des vitesses et diamètres respectifs de l’ordre de 10 m/s et de 300 µm environ. La seconde tâche constitue l’aboutissement du projet puisqu’il s’agira de tester et d’appliquer les techniques ainsi développées dans des conditions aéronautiques givrantes, i.e. pour des vitesses et de diamètres de gouttes de l’ordre de 150 m/s et de 500 µm environ. En parallèle, une activité numérique commune et transverse sera entreprise afin d’apporter une aide à certaines phases de développement prévues dans les deux tâches. La première tâche est divisée en trois parties. La première partie est consacrée à la mise en œuvre d’un dispositif expérimental (Expérience 1) permettant de générer des gouttes surfondues à basses vitesse (10 m/s environ). Dans une seconde partie, l’ensemble des techniques expérimentales pour la mesure de la température des gouttes et de la fraction de glace sera réalisé et testé en utilisant l’Expérience 1. Enfin, l’influence de l’hygrométrie sur la température et la cristallisation des gouttes sera étudiée. La seconde tâche est divisée en deux parties. Dans une première partie, un dispositif de calibration dynamique (Expérience 2) sera réalisé afin de pouvoir injecter des gouttes à hautes vitesses et de les refroidir. Puis dans une seconde partie, l’expérience 2 sera employée afin d’entreprendre une campagne expérimentale pour caractériser des gouttes surfondues (températures et fraction de glace) et ainsi valider les diagnostiques développés à la tâche 1. Comme autres objectifs, le projet vise à apporter un niveau de maturité suffisant aux techniques de mesures qui pourraient être mises à profit d’une part pour les travaux de normalisation de la Society of Automotive Engineers (SAE) sur les méthodes de calibration des installations de givrage et d’autre part pour la participation potentielle à de futurs programmes européens complémentaires d’EXTICE.