Un système de dégivrage des avions permet de réaliser des économies d’énergie
Le givrage en vol survient lorsque les gouttelettes d’eau contenues dans les nuages ou la bruine gèlent au contact de l’avion. C’est pourquoi il est essentiel que la cellule — et en particulier les ailes et les entrées d’air des moteurs — soit protégée contre l’accumulation de glace. «Cela se fait généralement de deux manières», explique Helmut Kuehnelt, coordinateur du projet InSPIRe, de l’AIT, Institut autrichien de technologie. «Soit par antigivrage, en empêchant la formation de glace, soit par dégivrage, en éliminant la glace une fois qu’elle s’est formée.» Les grands avions de passagers emploient généralement des systèmes thermiques d’antigivrage qui utilisent l’air chaud évacué des moteurs pour empêcher la formation de glace. Ces systèmes doivent cependant être alimentés en permanence et sont donc très gourmands en énergie.
Les défis de la technologie d’antigivrage
La technologie d’antigivrage thermique n’est pas envisageable pour les petits avions de transport régional en raison de la faible puissance électrique disponible à bord. «Nous avons reconnu la nécessité d’un système de dégivrage à faible consommation d’énergie, spécialement conçu pour les avions de transport régional, et qui ne nécessite pas trop d’entretien», explique Helmut Kuehnelt. C’est pourquoi le projet InSPIRe a entrepris de concevoir et de développer un système électrothermique intégré de protection contre le givrage des ailes (EWIPS) à faible consommation d’énergie. L’objectif était d’en faire ensuite la démonstration à grande échelle dans une iwt (soufflerie de givrage) (IWT pour icing wind tunnel). «Nous voulions démontrer qu’un système de dégivrage électrothermique pouvait efficacement assurer la protection contre le givre, en chauffant de manière répétée plusieurs zones sans qu’il soit nécessaire de les alimenter en permanence», explique Helmut Kuehnelt.
Démonstration d’un concept de dégivrage économe en énergie
Pour ce faire, le nouveau concept EWIPS a été conçu à partir de zéro. Il a d’abord fallu procéder à des analyses numériques approfondies de l’écoulement de l’air, de l’accumulation de glace et d’un concept de dégivrage. Ensuite, le bord d’attaque de l’aile (la partie de l’aile qui entre en contact avec l’air en premier) a été développé spécifiquement pour un prototype de technologie de couche chauffante. Cela a permis à l’équipe de placer les zones de chauffage aussi près que possible les unes des autres, afin de minimiser les espaces non chauffés. L’intégration du chauffage a été validée par de nombreux tests. L’électronique pour l’alimentation et le contrôle de l’EWIPS a également été développée. «Toutefois, la fabrication du prototype du bord d’attaque, avec son alimentation électrique intégrée et ses capteurs thermiques miniatures, a constitué un véritable défi», souligne Helmut Kuehnelt. «Après l’échec du premier essai, il a fallu mettre au point de nouveaux outils et processus de fabrication.» L’équipe du projet a néanmoins persévéré et l’approche EWIPS à faible consommation d’énergie d’InSPIRe a été démontrée avec succès dans la soufflerie de givrage du CIRA vers la fin 2022. «Les résultats ont révélé que le concept InSPIRe permettait d’économiser 25 % d’énergie par rapport à un système de dégivrage traditionnel, et une économie d’énergie estimée à 70 % par rapport à un système d’antigivrage traditionnel», ajoute Helmut Kuehnelt. «Cela aura également un impact sur la consommation globale de carburant et sur les émissions de l’avion.»
Réaliser des économies de carburant
L’application commerciale à terme de cette technologie de dégivrage à faible consommation d’énergie pourrait aider les porte-avions régionaux à réaliser d’importantes économies de carburant. Le prototype du bord d’attaque de l’aile s’est révélé très robuste, et l’équipe a pu surmonter les difficultés initiales et atteindre ses objectifs. «Nous espérons que ces résultats contribueront à améliorer l’efficacité énergétique des avions et donc à les rendre plus propres à l’avenir», déclare Helmut Kuehnelt. «Certains aspects du projet devront bien sûr être revus afin de faire évoluer la technologie et d’optimiser le système.» La technologie EWIPS à faible consommation d’énergie mise au point par InSPIRe pourrait également s’avérer utile pour d’autres applications aéronautiques, telles que pour d’autres avions de transport régional et les drones de plus grande taille. «Les possibilités d’exploitation de ces résultats pourraient être plus larges», ajoute Helmut Kuehnelt.
Mots‑clés
InSPIRe, avion, dégivrage, thermique, EWIPS, aéronautique, flux d’air, électrothermique
