Une collaboration avec des partenaires industriels sur le givrage des aéronefs
Depuis des décennies, l'industrie aérienne est préoccupée par le givrage des aéronefs causé par l'eau liquide dans les nuages. Toutefois, des travaux récents de recherche et développement scientifiques ont été consacrés aux risques découlant de la présence de cristaux de glace dans les nuages. Même lorsque leur concentration est très élevée, ces cristaux de glace sont imperceptibles par les radars météorologiques de bord. Ils peuvent boucher ou endommager les moteurs ou encrasser les tubes de Pitot qui mesurent la vitesse de l'aéronef, enclenchant une succession dangereuse d'événements qui se sont avérés tragiques au moins une fois.
Des règlements récemment adoptés en Europe et en Amérique du Nord exigent des fabricants d'aéronefs qu'ils abordent le problème des cristaux de glace dans les conditions propices au givrage. Une compréhension initiale de ce problème et de ses nombreux facteurs a incité la Commission européenne à financer le projet HAIC (High Altitude Ice Crystals) créé par Airbus en 2012. Puisque la prévention du givrage des aéronefs est un vaste besoin de l'industrie, plusieurs entreprises et organisations de recherches se sont engagées dans ce projet, dont l'objectif collectif était de permettre aux aéronefs de voler en toute sûreté dans ces conditions atmosphériques. Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC), l'un des 34 partenaires de 15 pays, avait la tâche clé de fournir et d'améliorer les technologies de détection de particules de glace et d'avertissement de leur présence qui pourront être utilisées sur des aéronefs commerciaux.
La « meilleure » de la classe
La sonde de détection des particules du CNRC était l'une des six technologies candidates de détection de glace soumises à un processus rigoureux de sélection. Chaque technologie devait bien fonctionner relativement à certains critères, dont le poids, la taille, la consommation d'énergie et la traînée. En fin de compte, la sonde de détection des particules fut l'une des deux seules jauges qui ont réussi chaque étape du projet et qui ont été utilisées pendant toute la campagne de vols.
Sonde de détection des particules installée sur le Convair 580 du CNRC
À cause de ses particularités, la sonde de détection de particules est bien adaptée à l'aviation commerciale. Il s'agit d'un dispositif petit, léger et affleurant le fuselage ou l'entrée du moteur. Elle ne nuit pas à la consommation de carburant ou à l'aérodynamisme. En outre, on s'attend à ce que sa version commerciale ne nécessite pas plus d'énergie qu'un téléphone cellulaire. Aucune des autres technologies mises à l'essai n'avait aussi peu d'effets négatifs sur la consommation d'énergie
La sonde détecte les particules en suspension dans l'air entourant l'aéronef en mesurant les changements des propriétés électriques locales occasionnées par la présence de cristaux de glace. Elle utilise cette capacité pour détecter et mesurer la concentration de particules dans les nuages chargés de cristaux de glace. L'exploitation de cette information revient à l'avionneur : détecter et poursuivre, ou détecter et réagir (modifier le trajet).
La suite...
La sonde a démontré ses capacités en présence de cristaux de glace, pendant plus de 750 heures d'essais en soufflerie simulant les cristaux de glace en altitude et quatre campagnes fructueuses de vols expérimentaux (totalisant 140 heures de vol) sur les aéronefs de recherche du CNRC et d'Airbus. La sonde a été testée sur une plage de conditions de cristaux de glace et d'eau liquide aux latitudes moyennes autour d'Ottawa et aux latitudes équatoriales, et à des altitudes dépassant les 40 000 pieds (12 km).
Dan Fuleki, gestionnaire du projet du groupe sur le givrage au Conseil national de recherches, a déclaré : « Une portion de notre projet consistait à recueillir de grands ensembles de données. La dernière campagne de vols au-dessus de l'île de la Réunion a permis d'obtenir des données en vol importantes et cruciales. L'examen des données obtenues lors des essais en soufflerie et en vol nous indique que les données sont exceptionnelles sur le plan de la quantité et de la qualité. Le rendement de la sonde a impressionné la société Airbus au point qu'elle nous a demandé de la conserver sur l'Airbus 340 pour sa campagne suivante de vols qui visait la détection de l'eau liquide surfondue et la mesure de sa concentration. Ces essais supplémentaires financés par Airbus dépassent la portée du projet original, mais ont repoussé l'enveloppe des essais sur la sonde. Nous aurons bientôt une base de données encore plus grande qui couvrira l'eau liquide surfondue sur le même aéronef. »
Il poursuivait : « Le CNRC est très heureux d'avoir été invité à participer à un projet international de cette envergure. La direction d'Airbus, la collaboration de tous les partenaires et le financement de la Commission européenne ont rendu possible un tel projet, qu'une seule organisation n'aurait pu entreprendre à cause de ses coûts et de ses grands besoins en ressources. »
Face à une menace importante sur l'aviation, telle que les cristaux de glace, tout système de détection de la glace devrait surmonter un nombre d'obstacles. La sonde du CNRC — petite, légère et consommant peu d'énergie — a fait ses preuves. Grâce à son historique d'essais de givrage dans les souffleries ou en vol, la sonde de détection de particules a démontré sa capacité et ses avantages pour atteindre le plus haut degré de sécurité aérienne. Elle est maintenant prête à quitter le laboratoire pour le marché afin d'être intégrée aux nouveaux aéronefs et, en fin de compte, rendre les vols plus sûrs pour chacun de nous.
Le projet de sonde de détection de particules a été réalisé grâce à l'appui du Programme de réduction des risques de givrage en aéronautique du CNRC.
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