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Super hydrophobic and erosion resistant coating for turbine scroll and downstream pipe

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Une innovation en matière de dégivrage des avions répond également au problème de corrosion

Le dégivrage des avions est une procédure de sécurité cruciale mais onéreuse et chronophage. De nouveaux revêtements résistants à la corrosion ont été développés qui pourraient aider l’aviation à réaliser des gains d’efficacité opérationnelle, et également profiter à d’autres secteurs industriels.

Transports et Mobilité

À des températures inférieures à zéro, voler devient dangereux. Ceci est en partie dû au risque de formation de givre sur les ailes et d’autres sections mécaniques, susceptible de nuire à la sécurité des décollages et d’affecter le fonctionnement normal d’un avion. Ce poids supplémentaire peut en effet considérablement augmenter la traînée, engendrant des conditions de pilotage difficiles et un accroissement de la consommation d’énergie. Le dégivrage reste par conséquent un élément essentiel de la maintenance des avions. Le projet ERICE s’est concentré sur le dégivrage d’une partie spécifique d’un avion – le groupe turbo-refroidisseur (ACM). Ce système critique fournit de l’oxygène à température contrôlée à la cabine, et se compose d’une unité de réfrigération et d’un réseau de tuyaux, dont des tuyaux d’échappement externes. «Le problème de la formation de givre sur ces tuyaux est similaire à celui de la formation de givre sur les ailes et d’autres parties de l’avion», fait remarquer Fabiola Brusciotti, coordinatrice du projet ERICE, de Tecnalia en Espagne. «La différence réside dans le fait que les particules de glace ou les gouttelettes d’eau surfondue qui frappent l’intérieur et l’extérieur des tubes d’échappement, à travers lesquels circule l’air froid, peuvent provoquer une érosion de surface, en plus d’une corrosion.»

Solutions superhydrophobes

Actuellement, le dégivrage des tuyaux d’ACM consiste généralement à appliquer des températures élevées sur la surface de ces tuyaux. Cette méthode est coûteuse et gourmande en énergie. Le projet ERICE a cherché à résoudre ce problème en développant de nouvelles techniques de dégivrage permettant avant tout d’éviter que la glace ne se fixe à la surface. «Nous voulions développer et tester des traitements de surface dotés de propriétés de résistance à l’adhésion de la glace et à la corrosion, et qui assurent que la glace qui adhère se détache facilement», explique Fabiola Brusciotti. L’équipe du projet a commencé par passer au crible les solutions superhydrophobes existantes pour les surfaces internes des tuyaux, puis a créé de nouveaux traitements hydrophobes pour différents types de substrats (des alliages d’aluminium et le PEEK, un matériau thermoplastique). Ils ont ensuite développé des surfaces superhydrophobes et résistantes à l’érosion en testant des techniques innovantes de texturation de surface, en combinaison avec la technologie sol-gel hybride. Tous les produits chimiques utilisés sont entièrement conformes à la réglementation européenne REACH sur les produits chimiques. «Nos solutions de revêtement ont été testées sur un banc d’essai à l’Université de Cranfield au Royaume-Uni, qui a été spécialement conçu pour reproduire les conditions de formation de la glace dans les ACM», ajoute Fabiola Brusciotti. En plaçant ce banc d’essai dans un tunnel de glace classique – caractérisé par des températures froides, du vent et des jets d’eau formant de la glace – l’équipe du projet a pu comparer les performances de son revêtement aux méthodes de dégivrage actuelles.

Des revêtements protecteurs pionniers

Ces tests ont démontré le potentiel des revêtements pionniers d’ERICE. «Nous avons pu démontrer que nos solutions sont efficaces pour éliminer la glace et lutter contre l’érosion», déclare Fabiola Brusciotti. «Ce n’est pas toujours facile, car la glace se comporte différemment en fonction de ses conditions de formation.» Des essais pilotes des innovations du projet, en situation réelle, sont prévus pour cet été. La technologie de revêtement d’ERICE pourrait être transposable à d’autres environnements sensibles à la glace, notamment à d’autres parties de l’avion telles que les ailes. «Nous avons également été contactés par d’autres secteurs confrontés à des problèmes de formation de givre, notamment les exploitants d’éoliennes et de câbles électriques à haute tension», ajoute Fabiola Brusciotti. L’un des avantages des revêtements est qu’ils sont non seulement hydrophobes mais également «omniphobes», un terme qui décrit une surface qui repousse pratiquement tous les liquides. Cela pourrait ouvrir la porte à davantage d’applications, telles que des surfaces anti-empreintes digitales pouvant être facilement nettoyées, ou encore des surfaces antimicrobiennes. «Dans le cadre de ce projet, nous nous sommes penchés spécifiquement sur la glace, et sur le défi que représente le dégivrage des ACM», explique Fabiola Brusciotti. «Mais sur le plan commercial – et avec quelques modifications – ce concept pourrait s’ouvrir à d’autres marchés.»

Mots‑clés

ERICE, formation de givre, avion, ACM, PEEK, hydrophobe, omniphobe, érosion, antimicrobien

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