Le givrage des drones : une crainte qui fond comme neige au soleil grâce à la qualification de revêtements glaciophobes par le Conseil national de recherches du Canada

Le 02 novembre 2017— Ottawa (Ontario)

L’avenir se veut vert pour les voyageurs, et les avionneurs cherchent des façons d’économiser l’énergie durant les vols, notamment dans des conditions difficiles et givrantes. Avion à réaction, hélicoptère ou drone, l’industrie de l’aéronautique souhaite assurer la sécurité des passagers tout en réduisant ses coûts et son empreinte écologique. C’est pourquoi les entreprises s’efforcent de plus en plus de remplacer les techniques usuelles de déglaçage, très énergivores, par des techniques passives et économiques. Les spécialistes des matériaux n’y sont pas restés insensibles en se lançant dans un tout nouveau créneau de recherche : les revêtements glaciophobes.

Les revêtements glaciophobes sont des enduits passifs, comme la peinture ou la laque, que l’on applique sur un objet pour modifier les propriétés de sa surface et la rendre résistante à la formation de glace. Parce qu’ils n’ont pas besoin d’être « branchés », ils pourraient effectivement remplacer les systèmes de dégivrage électriques, avec les économies d’énergie et d’argent que l’on imagine. Cependant, toute nouvelle technologie, quelle qu’elle soit, doit d’abord être testée, ce qui a incité le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) à chercher une solution.

Image of assembled spin rig.

Assembled spin rig at the National Research Council of Canada. During testing, icephobic coatings are secured to the ends of the rig’s arms.

« Les revêtements glaciophobes n’en sont qu’à leurs débuts. Il n’existe aucune méthode normalisée dans le monde pour tester avec quelle efficacité ils repoussent les particules de glace. Le CNRC a combiné d’une manière unique ses installations de givrage en vol et son expertise en aéronautique pour combler cette lacune », a déclaré David Orchard, responsable du programme Réduction des risques de givrage en aéronautique du CNRC.

Le CNRC a mis au point un banc d’essai rotatif sans équivalent, permettant de vérifier l’adhérence de la glace in situ. Grâce à lui, les chercheurs ont pu établir comment la glace colle à divers revêtements glaciophobes dans des conditions contrôlées et reproductibles. Les spécimens enduits de revêtement sont fixés à l’extrémité des bras du banc rotatif — conçu et fabriqué au CNRC, puis installé dans sa soufflerie de givrage en altitude. Une fois que la glace s’est accumulée sur le spécimen, dans la soufflerie, on augmente peu à peu la vitesse de rotation du banc jusqu’à 9 000 tours/minute, jusqu’à ce que la glace se détache. Des accéléromètres mesurent le délitement et calculent la force tangentielle en fonction de la masse de glace et du temps écoulé avant qu’elle se détache. Moins la force requise pour que la glace se désolidarise est grande, meilleur est le revêtement.

Des bancs d’essai similaires, ailleurs dans le monde, ont donné des résultats peu fiables, car il fallait déplacer le spécimen couvert de glace jusqu’à l’endroit où se trouvait le banc rotatif, ce qui faisait varier la température et le temps. La méthode élaborée par le CNRC aplanit cette difficulté, car le test s’effectue entièrement dans la soufflerie de givrage en altitude.

Le CNRC teste les revêtements glaciophobes destinés aux drones

Conduire un véhicule en conditions de givrage demande du doigté dans le meilleur des cas, mais imaginez la difficulté lorsque ce véhicule se déplace dans l’air, pèse moins de 25 kg et que personne ne tient le volant! Les véhicules aériens sans pilote (UAV), plus couramment appelés drones, pourraient chuter sous le poids de la glace qui les alourdit, menaçant les Canadiens qui habitent dans les zones survolées. De plus, la perte d’un drone s’avère parfois coûteuse et pourrait entraîner la perte de données précieuses. Les UAV étant de plus en plus nombreux à prendre l’air, même quand il givre, le besoin de solutions de dégivrage passives et légères s’est fait sentir.

Les inventeurs des revêtements glaciophobes considèrent que ces derniers conviendraient à merveille aux drones. En effet, la puissance et la charge limitées des UAV font presque d’une méthode passive de prévention de la glace une nécessité.

« La méthode employée pour mesurer l’adhérence de la glace et le banc d’essai tournant inventé par le CNRC pourraient servir à examiner n’importe quelle sorte de revêtement glaciophobe. Pour l’instant, le besoin le plus criant en ce qui concerne les Canadiens est de vérifier la sûreté des drones. Actuellement, il n’existe aucun revêtement glaciophobe disponible dans le commerce pour les UAV, et nous sommes fiers de pouvoir offrir aux innovateurs canadiens une méthode d’essai fiable avec laquelle ils pourront mettre au point leurs technologies », a déclaré Iraj Mantegh, responsable du programme du CNRC sur les systèmes aériens sans pilote.

Le CNRC a recouru à cette méthode unique pour tester douze revêtements glaciophobes proposés par des petites et moyennes entreprises du Canada. Trois semblent très prometteurs comme protection passive contre le givrage en vol des UAV. Afin de vérifier et d’illustrer les résultats obtenus avec les UAV dans des conditions réalistes, le CNRC compte tester, au début de 2018, les trois revêtements viables sur les ailes de drones, dans sa soufflerie de givrage en altitude.

Ce projet est poursuivi au Centre de recherche en aérospatiale du CNRC. Pour en savoir plus sur le Conseil national de recherches du Canada ainsi que ses programmes, ses compétences et ses installations en aéronautique, cliquer les liens ci-dessous.

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