Brevet FR3061144A1 — publié le 20180629

La présente invention concerne un dispositif de dégivrage de type pneumatique pour briser et retirer un dépôt de glace accumulée sur la surface extérieure d'un aéronef. En particulier, quoique non exclusivement, le dispositif de 5 dégivrage est destiné à équiper les ailes, les empennages, les entrées d'air moteur ou d'autres pièces similaires appartenant à des aéronefs tels que des avions ou des hélicoptères. Il est connu, lorsque ces aéronefs traversent des zones où les conditions météorologiques sont rigoureuses et défavorables, que du 10 givre peut notamment se former à plus ou moins long terme sur ces surfaces aérodynamiques, ce qui peut engendrer un alourdissement et une modification du profil aérodynamique de l'aile susceptible de modifier la portance et la tramée. Cela peut modifier le comportement en vol de l'aéronef et par la suite engendrer des 15 dysfonctionnements de celui-ci pouvant avoir de graves conséquences pour le pilotage. Ainsi, ces surfaces peuvent être équipées de dispositifs de dégivrage du type à résistance électrique ou à enveloppe gonflable. Dans ce dernier cas, auquel se rapporte l'invention, les 20 dispositifs de dégivrage connus comportent de manière générale une enveloppe souple qui recouvre au moins partiellement ladite surface et qui peut se gonfler rapidement. Ainsi, lorsque du givre se forme sur la surface aérodynamique du gaz sous pression est envoyé dans l'enveloppe. L'enveloppe subit alors une expansion brutale qui 25 engendre la rupture de la couche de givre en une pluralité de morceaux, puis l'éjection de ceux-ci de ladite surface. De tels dispositifs sont notamment décrits dans le brevet FR2749562A1 ou le brevet US2002084382. Or, ces dispositifs présentent un inconvénient majeur car 30 l'enveloppe souple, en général de type multicouche, est lourde, notamment par l'utilisation d'une couche interne de liaison avec la surface extérieure de l'aéronef qui est très épaisse. Or, la recherche de la réduction de masse est un leitmotiv en aéronautique car l'allègement permet de réaliser des économies 35 substantielles de carburant ce qui constitue un plus vis-à-vis de l'environnement et des coûts d'exploitation. 3061144 2 Un but de la présente invention est donc de résoudre les problèmes cités précédemment et de proposer une solution simple à mettre en oeuvre, légère et fiable, en modifiant l'interface de 5 collage avec la surface extérieure de l'aéronef. Ainsi, la présente invention a pour objet un dispositif de dégivrage de type pneumatique pour briser et retirer un dépôt de glace accumulée sur la surface extérieure d'un aéronef, en particulier sur une aile d'avion, comprenant au moins : 10 - une couche externe destinée à résister à l'environnement extérieur, - une couche interne d'interface destinée à être liée à la surface extérieure de l'aéronef, de préférence par collage, et - au moins deux couches intermédiaires externe et interne 15 reliées entre elles par un réseau de points de couture espacés afin de définir des chambres dégivrantes pouvant être gonflées rapidement à l'aide d'air injecté sous pression de manière à créer une expansion du dispositif provoquant une action mécanique de rupture de la glace, 20 caractérisé en ce que la couche interne d'interface avec la surface extérieure de l'aéronef comporte au moins une couche textile présentant une surface intérieure destinée à être au contact directe de ladite surface extérieure de l'aéronef. Selon des modes de réalisation préférés, le dispositif 25 conforme à la présente invention comprend l'une au moins des caractéristiques suivantes : - la couche textile de la couche interne d'interface est du type faisant partie de la liste comprenant un textile tricoté, un textile tissé, un textile non tissée 30 collage ou par soudure, un textile grille ou un tissu unidirectionnel (Un - le matériau constituant la interne d'interface appartient à la le polyester, la rayonne, le coton, 35 polypropylène, l'aramide, obtenu par voie mécanique, par à nappe tramée, un textile à ), couche textile de la couche liste comprenant le polyamide, le verre, le polyéthylène, le la para-aramide, le 3061144 3 polytétrafluoroéthylène (PTFE), la polyétheréthercétone (PEEK), ou le carbone, ou une combinaison de de ces matériaux, - la couche textile de la couche interne d'interface présente une surface extérieure traitée par une solution d'adhérisation de 5 type plein bain, - la couche textile de la couche interne d'interface présente une surface extérieure traitée par une solution d'adhérisation plein bain de type RFL (Résorcine, Formol, Latex), - la couche textile de la couche interne d'interface présente 10 une surface extérieure traitée par une solution d'adhérisation plein bain de type à solution comprenant des isocyanates, - la couche textile de la couche interne d'interface présente une surface extérieure traitée par une solution d'adhérisation plein bain de type à résines réactives, 15 - la couche textile de la couche interne d'interface présente une surface extérieure et/ou intérieure traitée par un traitement électrostatique, par exemple de type Corona, par plasma atmosphérique ou par fibroline, - la couche interne d'interface comporte, sur la surface 20 extérieure de la couche textile, une couche de caoutchouc, de préférence un élastomère, par exemple un élastomère de type naturel (NR), polyisoprène (IR), polybutadiène (BR), chloroprène (CR), polyuréthane (PU) ou épichlorhydrine (ECO), - la couche de caoutchouc présente une épaisseur d'environ 25 0,10 à 0,30 mm et de préférence de 0,15 à 0,25 mm, - la couche intermédiaire interne comporte une couche textile supérieure et une couche inférieure réalisée dans un matériau identique à celui de la couche de caoutchouc de la couche interne d'interface ; 30 - la couche intermédiaire interne et la couche interne d'interface sont empilées tête bêche l'une sur l'autre, leurs couches respectives en caoutchouc étant liées entre elles, de préférence par co-vulcanisation ; - la surface intérieure de la couche textile de la couche 35 interne d'interface est non adhérisée, et 3061144 4 - la couche textile de la couche interne d'interface présente une densité surfacique inférieure à environ 400g/m2, de préférence inférieure à environ 300g/m2 et de manière avantageuse inférieure à environ 120g/m2. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en référence à un mode de réalisation particulier donnés à titre d'illustration uniquement et représentés sur la figure 1 qui représente en vue en coupe du dispositif conforme à l'invention. La figures 1 représente un dispositif 1 de dégivrage de type 10 pneumatique pour briser et retirer un dépôt de glace accumulée sur la surface extérieure 2 d'un aéronef, par exemple d'une aile d'avion dans le cas présent. Le dispositif 1 comporte, de l'extérieur vers la surface 2 de l'aéronef : 15 - une couche externe 10 destinée à résister à l'environnement extérieur (fluides, abrasion, projections de cailloux) et sur laquelle du givre peut être amené à se déposer. Cette couche externe 10 est typiquement constituée de polyuréthane (PU), un élastomère polaire permettant de résister aux fluides. Plus rarement cette 20 couche externe 10 pourra être en polychloroprène (CR) ; - une couche 20 en générale en polychloroprène (CR) ou en gomme (mélange de caoutchouc de type naturel (NR) et de polychloroprène). Elle nécessite également l'apport d'une couche de colle 15 afin de la lier à la couche externe ; 25 - une couche intermédiaire externe 30 comportant une couche 32 constituée de caoutchouc de type naturel (NR) ou poly-isoprène (IR) ou polybutadiène (BR), qui sont des caoutchoucs apolaires, liée à la couche 20 par l'intermédiaire d'une couche de colle 16, et une couche 34 de tricot textile déformable qui permet le gonflement de 30 chambres internes 35 reliées à un dispositif d'injection d'air sous pression (non représenté). - une couche intermédiaire interne 40, formant les chambres internes gonflables 35 avec la couche en tricot textile 34 de la couche intermédiaire externe 30. Cette couche intermédiaire interne 35 40 comporte une couche textile 42, par exemple obtenue par tissage, et une couche 44 constituée de préférence d'un élastomère, par 3061144 5 exemple un élastomère de type naturel (NR), polyisoprène (IR), polybutadiène (BR), chloroprène (CR), polyuréthane (PU) ou épichlorhydrine (ECO). Les couches intermédiaires externe 30 et interne 40 sont reliées l'une à l'autre à l'aide d'un réseau de 5 points de couture espacés 36 pour former les chambres internes 35 entre eux. - une couche interne d'interface 50 destinée à être liée à la surface extérieure 2 de l'aéronef, de préférence par collage de sa surface. Cette couche interne d'interface 50 comporte une couche de caoutchouc 52 et une couche textile 54 dont la surface intérieure 55 est collée à la surface extérieure 2 de l'aéronef. A cet effet, la surface intérieure 55 est traitée ou non par une solution d'adhérisation. La couche textile 54 est par exemple un textile tricoté, un textile tissé, un textile non tissé obtenu par voie mécanique, par collage ou par soudure, un textile à nappe tramée, un textile à grille ou un tissu unidirectionnel (UD). Cependant, une couche textile obtenue par tissage identique à la couche textile 42 sera préférablement choisie. Un tissé sera plus facile à imprégner / étancher par la colle comparativement à un tricot, il sera également plus résistant mécaniquement (notamment en déchirure) que les renforts textiles de type non tissé ou UD ou nappe tramée ou grille. La couche textile 54 est constituée par un matériau appartenant à la liste comprenant le polyamide, le polyester, la rayonne, le coton, le verre, le polyéthylène, le polypropylène, l'aramide, la para-aramide, le polytétrafluoroéthylène (PTFE), la polyétheréthercétone (PEEK), ou le carbone, ou une combinaison de de ces matériaux. Une préférence sera donnée au polyamide présentant en général de bonnes adhérences et un coût moins élevé que les aramides ou le carbone. La surface extérieure 57 de la couche textile 54 est traitée par une solution d'adhérisation plein bain, par exemple de type RFL (Résorcine, Formol, Latex), à solution comprenant des isocyanates ou à résines réactives. Cette surface extérieure 57 peut également 35 avoir subi un traitement électrostatique, par exemple de type Corona, par plasma atmosphérique ou par fibroline. 3061144 6 La couche textile 54 pourra être teinte, des fils teints dans la masse pourront aussi être utilisés dans sa constitution. La couche de caoutchouc 52 est constituée quant à elle de préférence d'un élastomère, par exemple un élastomère de type 5 naturel (NR), polyisoprène (IR), polybutadiène (BR), chloroprène (CR), polyuréthane (PU) ou épichlorhydrine (ECO). Cette couche n'étant pas soumise à l'environnement extérieur et ne nécessitant pas une excellente élasticité à froid, contrairement à la couche 32 qui doit pouvoir se gonfler, de nombreux autres élastomères peuvent 10 convenir. La couche de caoutchouc 52 présente une épaisseur d'environ 0,10 à 0,30 mm et avantageusement de 0,15 à 0,25 mm (0,20 mm + 0,05 mm). L'épaisseur de cette couche est optimisée pour permettre d'étancher les points de coutures 36 tout en utilisant la masse 15 minimum nécessaire pour assurer cette fonction sans réduire la fiabilité de tenue au cyclage du dégivreur. Typiquement on pourra utiliser un tissu de masse surfacique maximum de 400 g/m2 pour réaliser la couche textile 54, sachant qu'au-delà de 300 g/m2, le gain de masse apporté n'est plus vraiment 20 significatif pour l'application. Dans l'exemple proposé, la couche textile 54 présente une masse surfacique inférieure à 120 g/m2. La couche d'élastomère 52 présentant quant à elle une épaisseur optimisée, la masse surfacique totale de la couche interne 50 est d'environ 335 g/m2, ce qui représente un gain de 295 g/m2 par 25 rapport à la couche de l'art antérieur qui présente une masse surfacique d'environ 630 g/m2. La couche 40 est obtenue par calandrage de la couche 44 sur le textile adhérisé 42. Ainsi, la couche 50 pourra être obtenue en utilisant le 30 matériau de la couche 40 dans le sens opposé (tête-bêche), les deux couches d'élastomère 44 et 52 étant liées l'une à l'autre, de préférence par co-vulcanisation. Ainsi d'un point de vue industriel les couches 40 et 50 peuvent être réalisées à partir du même matériau, ce qui permet de diminuer le nombre de références. 3061144 7 Le fonctionnement du dispositif 1 conforme à la présente invention, lorsqu'il est collé sur la surface extérieure 2 d'un aéronef, est le suivant. Lorsque du givre s'est déposé en plaque sur la couche externe 5 10, un gaz sous pression est injecté dans les chambres gonflables 35 de manière à déformer très rapidement la couche textile 34 de la couche intermédiaire externe 30 sous l'effet du gaz injecté. Cette action mécanique brutale du dispositif de dégivrage 1 brise et expulse ledit givre à l'extérieur, de sorte que la surface 2 de 10 l'aéronef n'est plus sujette à des dysfonctionnements. Ce gonflement peut être réalisé de manière répétée pour optimiser la rupture et l'expulsion du givre. En général il y a deux cycles différents, un rapide et un lent. En fonction des conditions de givrage (accrétion lente/faible ou rapide/forte), on choisit soit le mode lent soit le 15 mode rapide. La solution ainsi présentée permet un gain non négligeable de poids grâce à l'utilisation d'un nombre inférieure de couches et/ou d'une gestion optimisée de leurs épaisseurs et masses surfaciques respectives, tout en facilitant la fabrication du dispositif de 20 dégivrage dans le cas où les couches 40 et 50 sont identiques et liées tête bêche l'une à l'autre. Il va de soi que la description détaillée de l'objet de l'Invention, donnée uniquement à titre d'illustration, ne constitue en aucune manière une limitation, les équivalents techniques étant 25 également compris dans le champ de la présente invention. Ainsi, les couches 32 et 44 peuvent être constituées de deux couches. REVENDICATIONS1. Dispositif de dégivrage (1) de type pneumatique pour briser et retirer un dépôt de glace accumulée sur la surface extérieure (2) 5 d'un aéronef, en particulier sur une aile d'avion, comprenant au moins : - une couche externe (10) destinée à résister à l'environnement extérieur, - une couche interne d'interface (50) destinée à être liée à la 10 surface extérieure de l'aéronef, de préférence par collage, et - au moins deux couches intermédiaires externe (30) et interne (40) reliées entre elles par un réseau de points de couture espacés (36) afin de définir des chambres dégivrantes (35) pouvant être gonflées rapidement à l'aide d'air injecté sous pression de manière 15 à créer une expansion du dispositif (1) provoquant une action mécanique de rupture de la glace, caractérisé en ce que la couche interne (50) d'interface avec la surface extérieure (2) de l'aéronef comporte au moins une couche textile (54) présentant une surface intérieure (55) destinée à être 20 au contact directe de ladite surface extérieure (2) de l'aéronef. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) est du type faisant partie de la liste comprenant un textile tricoté, un textile tissé, un textile non tissée obtenu par voie mécanique, par 25 collage ou par soudure, un textile à nappe tramée, un textile à grille ou un tissu unidirectionnel (UD). 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau constituant la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) appartient à la liste comprenant le 30 polyamide, le polyester, la rayonne, le coton, le verre, le polyéthylène, le polypropylène, l'aramide, la para-aramide, le polytétrafluoroéthylène (PTFE), la polyétheréthercétone (PEEK), ou le carbone, ou une combinaison de de ces matériaux. 4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, caractérisé en ce que la couche textile (54) de la 3061144 9 couche interne d'interface (50) présente une surface extérieure (57) traitée par une solution d'adhérisation de type plein bain. 5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) 5 présente une surface extérieure (57) traitée par une solution d'adhérisation plein bain de type RFL (Résorcine, Formol, Latex). 6. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) présente une surface extérieure (57) traitée par une solution 10 d'adhérisation plein bain de type à solution comprenant des isocyanates. 7. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) présente une surface extérieure (57) traitée par une solution 15 d'adhérisation plein bain de type à résines réactives. 8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) présente une surface extérieure (57) et/ou intérieure (55) traitée par un traitement électrostatique, par 20 exemple de type Corona, par plasma atmosphérique ou par fibroline. 9. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche interne d'interface (50) comporte, sur la surface extérieure (57) de la couche textile (54), une couche de caoutchouc (52), de préférence un élastomère, 25 par exemple un élastomère de type naturel (NR), polyisoprène (IR), polybutadiène (BR), chloroprène (CR), polyuréthane (PU) ou épichlorhydrine (ECO). 10. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche de caoutchouc (52) présente une épaisseur d'environ 30 0,10 à 0,30 mm et de préférence de 0,15 à 0,25 mm. 11. Dispositif (1) selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que la couche intermédiaire interne (40) comporte une couche textile supérieure (42) et une couche inférieure (44) réalisée dans un matériau identique à celui de la couche de 35 caoutchouc (52) de la couche interne d'interface (50). 3061144 10 12. Dispositif (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche intermédiaire interne (40) et la couche interne d'interface (50) sont empilées tête bêche l'une sur l'autre, leurs couches respectives en caoutchouc (52, 44) étant liées entre elles, de préférence par co-vulcanisation. 13. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la surface intérieure (55) de la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) est non adhérisée. 14. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche textile (54) de la couche interne d'interface (50) présente une densité surfacique inférieure à environ 400g/m2, de préférence inférieure à environ 300g/m2 et de manière avantageuse inférieure à environ 120g/m2.