Préservation de l’écoulement laminaire grâce à des revêtements anti-contamination
En aviation, le terme «traînée» fait référence aux différentes forces qui s’opposent au mouvement de l’avion dans l’air. La traînée peut être causée par la perturbation de l’écoulement de l’air due à des imperfections de surface ou de peinture. Cette perturbation peut notamment être causée par l’adhérence d’insectes morts ou de saletés sur les surfaces de l’appareil. Afin de contrer cette résistance, les avions doivent générer des forces opposées grâce à leur moteur, ce qui se traduit essentiellement par une consommation de carburant plus élevée.
Nouvelles technologies de revêtement dotées de propriétés anti-contamination
Différentes approches ont été proposées au fil des ans, notamment l’utilisation de revêtements pour atténuer la contamination due aux insectes et préserver l’écoulement laminaire. Cependant, des problèmes liés au manque de durabilité de ces revêtements d’adhérence les rendent inadéquats. Le projet CHOPIN, financé par l’UE, a proposé de mettre au point des revêtements hydrophobes ou omniphobes extrêmement durables dotés de propriétés anti-contamination à appliquer sur les bords d’attaque, en particulier sur les substrats HLFC (contrôle d’écoulement laminaire hybride). «Notre objectif était d’améliorer la traînée et la consommation de carburant des avions grâce à de nouvelles solutions de revêtement durables», explique Mireille Poelman, coordinatrice du projet. Les chercheurs ont testé différentes formulations et technologies de revêtement, notamment les technologies plasma, de revêtement sol-gel, de revêtement ionogel et de dépôt par projection thermique. Le développement et l’optimisation des revêtements reposaient sur des critères spécifiques, tels que l’adhérence, la dureté, l’impact, la résistance aux rayures et à la chaleur, l’érosion et la facilité de nettoyage. Dans un premier temps, les revêtements ont été testés en laboratoire sur de l’acier inoxydable, puis sur du titane microperforé, le substrat utilisé pour le contrôle d’écoulement laminaire hybride. Les revêtements les plus prometteurs (sol-gel et ionogel) ont été sélectionnés à l’échelle du laboratoire sur la base de leurs propriétés anti-contamination et de facilité de nettoyage, ainsi que de leur durabilité. Ils ont ensuite été soumis à d’autres tests visant à évaluer leurs performances dans des environnements simulés (soufflerie) et dans des conditions réelles (drones). Les performances des revêtements ont été comparées à celles d’une surface non traitée et à celles d’un revêtement obtenu par dépôt physique en phase vapeur, qui est appliqué pour accroître la résistance à l’érosion des surfaces en titane. Les revêtements sélectionnés ont affiché une adhérence réduite des résidus d’insectes sur la surface, confirmant les avantages de leur utilisation pour limiter l’accumulation de ce type de débris pendant le vol.
Perspectives et orientations futures de CHOPIN
«S’inscrivant dans le contexte du changement climatique, CHOPIN a été conçu pour contribuer à l’ambition d’une réduction de la consommation de carburant de l’industrie aéronautique, en développant et en validant de nouvelles stratégies de revêtement durable», souligne Mireille Poelman. Les chercheurs ont étudié différentes stratégies de revêtement et ont évalué leur utilisation potentielle dans des applications de pointe, en mettant l’accent sur les propriétés anti-contamination de la solution. En plus des différents protocoles de test développés, l’industrie aéronautique pourra mettre à profit les connaissances acquises concernant les propriétés d’adhérence/anti-adhérence et les technologies de test. Les résultats et les livrables du projet CHOPIN ont ouvert la voie à de futures possibilités de financement et de développement. Les partenaires de CHOPIN participeront au projet de suivi, baptisé STELLAR, qui vise à mettre au point des solutions anti-contamination pour l’écoulement laminaire naturel grâce à une compréhension approfondie de l’interaction entre les résidus d’insectes et la surface. Les tests menés pour la première fois dans le cadre de CHOPIN seront poussés plus loin par le projet STELLAR, ce qui permettra de gagner une meilleure compréhension de l’utilisation des tests en soufflerie pour évaluer les propriétés anti-contamination des revêtements.
Mots‑clés
CHOPIN, revêtement, anti-contamination, insecte, consommation de carburant, aviation, traînée des avions
