En réponse à un appel à projet émanant du programme de recherche Clean Sky 2 financé par l’Union européenne, des chercheuses et chercheurs de deux laboratoires de l’USMB – le Laboratoire d’optimisation et conception de l’ingénierie de l’environnement (LOCIE) et le Laboratoire de mathématiques (LAMA) – participent, en collaboration avec la société Saint Gobain recherche, au projet OPTIWIND visant à renforcer et conserver la compétitivité de l’industrie aéronautique européenne.
LE PROJET OPTIWIND EN DÉTAIL
La problématique posée, dans le cadre de ce nouveau projet européen Horizon 2020, est celle de l’amélioration de la conception des faces avant des cockpits d’avions et plus précisément de l’intégration des vitrages et hublots. L’enjeu est de réduire le poids des structures portant les hublots tout en garantissant leur tenue aux chocs (collision avec des oiseaux par exemple) et de limiter le coût énergétique des systèmes antigivrage.
Les spécifications actuelles imposent d’appliquer une puissance de chauffage de 7kW/m² de la façon la plus homogène possible, indépendamment des spécificités aérodynamiques des vitrages. Cette puissance est effectivement appliquée en moyenne, mais certaines zones des vitrages présentent souvent des zones inférieures à 5kW/m² sans qu’aucun problème de givrage n’ait été reporté. Aujourd’hui, de nouvelles technologies de chauffage développées par Saint Gobain permettent d’appliquer un chauffage contrôlé et devraient ainsi conduire à une réduction des puissances de chauffage. La détermination de la distribution optimale du chauffage sur la paroi du vitrage est l’objectif visé.
En condition givrante, la surface du vitrage aéronautique est impactée par les gouttelettes des nuages traversés. Ces gouttelettes s’accumulent et forment des films d’eau cisaillés par l’air s’écoulant autour de l’avion. Savoir où s’accumule l’eau ruisselant sur le vitrage est une condition nécessaire à la détermination de la cartographie de chauffage à appliquer en mode antigivrage. Cette tâche est dévolue aux chercheuses et chercheurs des laboratoires LOCIE et LAMA.
L’objectif du travail de l’équipe de l’USMB est de concevoir un outil de simulation performant permettant de calculer le déplacement et l’accumulation des gouttelettes impactant une région du pare-brise. À l’aide de ces simulations, une loi de transport des gouttelettes ou du film d’eau formé par agrégation de ces gouttelettes sera construite et utilisée pour prédire l’accumulation d’eau sur l’ensemble du pare-brise en conditions givrantes.
Un démonstrateur d’avion avant complet sera développé pour évaluer les performances de la solution optimisée sélectionnée et sa conformité aux objectifs de qualification mécanique attendus.
Ce projet bénéficie d’un financement du consortium Clean Sky 2 au titre du programme « recherche et innovation » de l’Union européenne Horizon 2020, avec le numéro de subvention 785300.
EN SAVOIR PLUS
Contact : Christian Ruyer-Quil, professeur à l’USMB et chercheur au LOCIE
