PROTECTION CONTRE LE GIVRAGE
Introduction
L'aspect le plus dangereux du givrage structurel réside dans ses effets aérodynamiques (figure ci-dessous). La glace modifie la forme d'un profil aérodynamique, ce qui réduit le coefficient de portance maximal et l'angle d'attaque auquel l'avion décroche. Il est à noter qu'à de très faibles angles d'attaque, l'effet de la glace sur le coefficient de portance peut être minime ou nul. Par conséquent, en croisière à un faible angle d'attaque, la glace sur l'aile peut avoir peu d'effet sur la portance.
Cependant, il faut noter que la glace réduit considérablement le coefficient de portance, et l'angle d'attaque auquel il se produit (l'angle de décrochage) est beaucoup plus faible. Ainsi, en ralentissant et en augmentant l'angle d'attaque pour l'approche, le pilote peut constater que la glace sur l'aile, qui avait peu d'effet sur la portance en croisière, provoque le décrochage à un angle d'attaque plus faible et à une vitesse plus élevée. Même une mince couche de glace sur le bord d'attaque d'une aile, surtout si elle est rugueuse, peut avoir un effet significatif en augmentant la vitesse de décrochage.
Les systèmes de protection contre la glace sont conçus pour empêcher la formation de glace atmosphérique avant qu'elle ne puisse atteindre une épaisseur dangereuse sur les surfaces des aéronefs comme les ailes, les empennages, les hélices (en particulier les bords d'attaque), les prises de moteur et les prises de contrôle environnemental (sondes pitot, incidence, etc). Si la glace peut atteindre une épaisseur significative, elle peut modifier la forme des ailes et paralyser les surfaces de contrôle (volets, ailerons...), dégradant fortement la capacité de l'aile à générer la portance et augmenter la traînée, pouvant aller jusqu'à provoquer un crash... voir Le givrage
Dégivrage et anti-givrage au sol
Dans l'aéronautique il y a généralement deux types de conception pour le système de protection contre la glace. L'un est le système de dégivrage, qui consiste à éliminer la glace et le givre après sa formation. L'autre est le système anti-givrage qui s'attache à éviter la formation de glace.
Dégivrage
Le principe est assez simple, il s'agit d'enlever la neige ou la glace qu'il y a sur l'avion par une pulvérisation sous forte pression et au plus près de la surface avec un liquide de dégivrage chauffé qui combine :
- une action mécanique : la pression du jet, pulvérisé près de la surface à traiter, permet de « percer » la couche de
contaminant pour que le liquide entre en contact avec la peau de l’aéronef ; elle balaie le contaminant hors des
surfaces,
- une action thermique : la chaleur (principalement conduite par le revêtement de l’aéronef) fait fondre le contaminant et le décolle de la surface.
Deux alcools, l'éthylène glycol et le propylène glycol, plus ou moins dilués avec de l'eau, peuvent être utilisés pour le dégivrage des avions dans les aéroports car ils ont des températures de fusion nettement inférieures à 0 °C (-13 °C pour l'éthylène glycol, - 59 °C pour le propylène glycol).
Ainsi pour dégivrer un avion on l'asperge d'un mélange de glycol et d'eau chaude (environ 80°)
L’action chimique du glycol contenu dans le fluide offre de plus une protection résiduelle plus ou moins longue suivant
les caractéristiques du mélange fluide/eau utilisé : en cas de précipitations actives, cela permet d’appliquer un fluide d’anti-givrage avant que le premier fluide de dégivrage ne gèle.
Anti-givrage
La composition des liquides d'anti-givrage est semblable, sauf qu'ils sont non chauffés et non dilués et qu'ils contiennent des épaississeurs polymériques. La pulvérisation d’un fluide d’anti-givrage, au moyen d’un jet « douche » et avec une buse très mobile, a pour but de répartir équitablement le fluide sur les surfaces à protéger pour les recouvrir d’une couche uniforme de 2 à 3 mm de liquide visqueux. Ces liquides sont formulés de manière à prévenir la formation de contaminants gelés non absorbés pendant une période plus longue que les liquides de dégivrage, mais cette protection est néanmoins d'une durée limitée.
Dégivrage en vol
Afin de pallier ce phénomène les avions sont équipés d'un système de dégivrage en vol, plusieurs techniques sont utilisées :
- des systèmes de réchauffage thermique par air chaud provenant des réacteurs,
- des systèmes pneumatiques à base de boudins qui se gonflent sur les bords d'attaques des surfaces portantes pour casser la glace,
- des systèmes qui diffusent un liquide de dégivrage au travers de micro pores sur les bords d'attaques des surfaces portantes pour empêcher la glace de se former ou d'adhérer. Système TKS (Tecalemit-Kilfrost Sheepbridge Stokes)
- des systèmes de réchauffage électrique,
- des systèmes de détection de givrage.
Les parties à dégivrer
