développement d'un système de protection contre le givrage des aéronefs par plasma – Verglas

Le projet s’inscrit dans le cadre général des risques liés au givrage, phénomène naturel qui impacte de nombreux secteurs d’activités comme le transport (terrestre, aérien et maritime) mais aussi l’énergie (distribution et production). Le givrage se caractérise par dépôt de glace sur des parois froides qui altère les performances du système touché et, par voie de conséquence, peut entrainer des incidents majeurs (chute de lignes à hautes tensions ou de pales d’éolienne) voire dramatiques (crash d’avions). Le présent projet a identifié le secteur aérien comme principal champ applicatif. En effet, il existe bien entendu des systèmes de protection contre le givrage (IPS pour Icing Protection System) mais leur déploiement reste limité à quelques avions. Les raisons sont multiples mais elles concernent principalement une consommation énergétique et/ou un encombrement excessif ainsi qu’un manque de fiabilité. Par conséquent, l’objectif du projet est de développer un nouveau système de protection thermique contre le givrage basé sur un actionneur plasma de type Décharge à Barrière Diélectrique (DBD). L’actionneur consiste à établir un plasma froid à la surface d’un diélectrique par l’intermédiaire de deux électrodes disposées de part et d’autre du diélectrique. La stratégie repose sur l’optimisation de la conversion électrothermique de l’actionneur où une partie de l’énergie électrique apportée est transformée en chaleur au niveau du diélectrique et du gaz environnant. Deux approches sont envisagées pour améliorer cette conversion : élaboration de nouveaux matériaux composant le diélectrique et élaborations de nouvelles configurations de l’actionneur (méthode de réalisation et géométrie des électrodes). De plus, l’usage de matériaux plus robustes (céramiques) permettra aussi d’améliorer la tenue en service du nouveau système face à un environnement agressif comme celui de conditions aéronautiques givrantes (air à -40°C et de gouttes impactant des parois à des vitesses de l’ordre de 100 m/s). Pour mener à bien ce projet, un consortium regroupant quatre partenaires a été établi (les instituts PPRIME de l’université de Poitiers et IJL de l’université de Lorraine, le laboratoire du LEMTA de l’université de Lorraine et le centre DGA Essais Propulseurs à Saclay). Le projet est divisé en quatre tâches. Les trois premières tâches constituent une première phase du projet, très fondamentale, dédiée bien entendu au développement de nouvelles configurations d’actionneurs plasmas mais aussi à l’amélioration des connaissances des mécanismes régissant la conversion électrothermique. L’aptitude de ces nouvelles configurations à dégivrer une paroi (ie fondre de la glace préalablement déposée) ou à antigivrer (ie empêcher tout dépôt de glace) sera évaluée sans écoulement d’air mais dans un environnement froid (-40°C) et avec des gouttes surfondues (vitesse de 10 m/s environ et diamètre de l’ordre de 300 µm). La seconde phase plus applicative consiste à éprouver et valider un ou plusieurs nouveaux systèmes conçus à la phase une dans une soufflerie permettant de reproduire des conditions aéronautiques givrantes (température d’air de -40°C, vitesse de 100 m/s environ et diamètre de gouttes compris aux alentours de 20 µm et 300 µm). Enfin, plus globalement, le projet vise également à apporter une contribution au programme européen Eurodrone en proposant une nouvelle technologie de protection contre le givrage destiné au futur drone européen.