Le projet suite FREEzING 2, justifié par les résultats positifs obtenus dans le cadre de FREEzING (2019-2023), démarre en ce début d’année 2024. L’objectif du projet est de poursuivre le développement de surfaces fonctionnelles antigivre durables par divers procédés de traitement de surface pour des applications aéronautiques et les caractériser dans un environnement représentatif, proche de l’essai en vol.
CONTEXTE DU PROJET
FREEzING (Functional, Erosion rEsistant and anti-icING coatings development) est né du besoin bien connu de lutter contre les phénomènes d’accrétion de glace en vol, pouvant conduire à des pertes graves de performances aérodynamiques.
Le projet visait à développer et à évaluer les propriétés glaciophobes de revêtements élaborés par divers procédés de traitements de surface (voie sèche et voie humide) pour des applications aéronautiques. Le but étant d’apporter des propriétés d’antigivre durable aux surfaces traitées et ainsi limiter, voire empêcher, la formation et l’accrétion de glace sur les aéronefs.
La problématique du givre
L’accrétion de glace sur un avion en conditions de vol est une problématique connue de l’aéronautique et la lutte contre ce phénomène constitue un enjeu majeur de sécurité. En effet, une prise au givre non contrôlée d’un aéronef peut conduire à une perte significative des performances aérodynamiques et avoir des conséquences graves. A ce jour, des systèmes actifs de dégivrage sont déployés sur avion afin de garantir un maintien des performances en toutes circonstances. Cependant, ces systèmes de protection contre la glace sont très énergivores, contraignants à intégrer et réduisent les performances aérodynamiques. L’impact environnemental lié au bon fonctionnement de ces systèmes de dégivrage est donc significatif.
Une des solutions envisagées afin de limiter cet impact est de conférer aux surfaces les plus exposées des propriétés glaciophobes empêchant la formation de glace ou favorisant son détachement. De nombreuses études et projets de recherche, passés ou en cours, se focalisent sur cette problématique.
Par exemple, le développement de surfaces hydrophobes ou encore superhydrophobes inspirées par l’effet lotus (basé sur une nano/micro-texturation de surface) a permis d’obtenir des performances glaciophobes intéressantes mais incompatibles avec l’ensemble des spécifications matériaux car trop peu résistantes aux contraintes environnementales aéronautiques (exposition aux rayonnements UV, à l’érosion pluie et sable et au cyclage thermique notamment) ou pouvant être impactées par la réglementation REACh.
L’objectif de FREEzING était donc de développer des surfaces glaciophobes durables et résistantes aux environnements sévères rencontrés dans l’aéronautique.
Un projet mêlant formulateurs, industriels et académiques
L’identification d’un consortium composé de membres industriels spécificateurs (Airbus, Liebherr, Safran) et de formulateurs industriels (Socomore, Oerlikon Balzers) et académiques (ICA, IRCER, LAPLACE, LCC, IMRCP), a permis le développement et la caractérisation de plusieurs revêtements d’intérêt. L’IRT Saint Exupéry a notamment géré les aspects caractérisations en concevant et intégrant des moyens d’essais spécifiques au sein d’une nouvelle plateforme dédiée au givre. Les développements de solutions ont été réalisés sur la base de boucles itératives de (re)formulations / caractérisations avec les partenaires et selon une priorisation des spécifications industrielles afin de gagner en réactivité et ainsi tendre de manière plus efficace vers les performances attendues.
Moyens d’évaluation des propriétés glaciophobes – essais de laboratoires pour phase de développement / test de poussée pour la phase de sélection (conception IRT) – Givrage statique
Essai plus représentatif pour les phases de validation – Test d’adhésion centrifuge (conception IRT) / Mesure de l’adhérence de la glace par la force centrifuge
WHAT’S NEXT ?
FREEzING ayant pris fin en 2023, un projet suite démarre en ce premier trimestre 2024 pour une durée de trois ans et demi avec un budget de 2,5 millions d’euros avec la mobilisation d’une équipe projet dédiée à l’IRT Saint Exupéry. Airbus, Safran Tech, Liebherr, l’ICA (UPS, INSA Toulouse, ISAE-SUPAERO) et l’IRCER, sont les membres parties prenantes pour ce projet suite.
Un nouveau formulateur est également intégré au projet : SPECIFIC POLYMERS pour travailler sur des traitements de surfaces par voie humide (peintures notamment) présentant des performances encourageantes pouvant répondre aux spécifications de Safran, Liebherr et Airbus.
L’objectif est de poursuivre l’optimisation des traitements de surface glaciophobes durables et de modéliser les mécanismes de rupture de la glace dans des conditions dynamiques de givrage.
L’intégration de nouveaux moyens plus représentatifs, dont l’accès à la soufflerie givrante de l’ISAE/INSA Toulouse installée à l’Institut Clément Ader, va permettre de mieux maîtriser les conditions de formation de la glace et générer les différents types de glace rencontrés en vol et ainsi étudier le comportement des revêtements sous ses différents environnements. La réalisation de ces tests est l’étape amont de l’essai en vol. Ils vont permettre d’étudier dans un environnement encore plus représentatif l’efficacité des surfaces glaciophobes développées afin de lutter contre le givre. Dans ce projet suite, nous nous intéresserons également à la combinaison de ces surfaces avec des systèmes actifs de protection contre la glace (thermique, électrothermique et électromécanique). Dans ce cas, nous nous attacherons à démontrer le gain énergétique apporté par les surfaces fonctionnelles sur le bon fonctionnement du système de protection.
Enfin, toujours dans une optique de montée en maturité et de représentativité des essais, Liebherr mettra à disposition du projet son moyen d’essais en environnement représentatif « givre ».
« Le projet FREEzING a permis à l’IRT et au consortium de partenaires industriels et académiques une montée en compétences significative dans divers domaines liés à la problématique « givre ». La bonne compréhension des mécanismes de formation du givre dans un environnement sévère était un prérequis qui nous a permis d’identifier les meilleures solutions et stratégies de traitements de surface à déployer afin de tendre vers les performances attendues. Le développement d’une plateforme expérimentale complète, allant de l’essai de laboratoire pour les phases de mise au point jusqu’à l’essai représentatif, nous permet désormais d’accélérer les développements par boucle itérative de formulations / caractérisations », conclut Julien Garcia, chef de projet FREEzING 2.