Systèmes de contrôle de la glace
La pluie, la neige et la glace sont les ennemis de longue date des transports. Le vol a ajouté une nouvelle dimension, notamment en ce qui concerne la glace. Dans certaines conditions atmosphériques, la glace peut se former rapidement sur les profils aérodynamiques et les entrées d'air. Les jours où il y a de l'humidité visible dans l'air, de la glace peut se former sur les surfaces de bord d'attaque des avions à des altitudes où les températures glaciales commencent. Les gouttelettes d'eau dans l'air peuvent être surfondues en dessous de zéro sans se transformer en glace à moins qu'elles ne soient perturbées d'une manière ou d'une autre. Cet événement inhabituel est en partie dû à la tension superficielle de la goutte d'eau qui ne permet pas à la goutte de se dilater et de geler. Cependant, lorsque les surfaces de l'avion perturbent ces gouttelettes, elles se transforment immédiatement en glace sur les surfaces de l'avion.
Les deux types de givre rencontrés en vol sont le clair et le givre. De la glace transparente se forme lorsque la partie liquide restante de la goutte d'eau s'écoule sur la surface de l'avion, se congelant progressivement sous la forme d'une couche lisse de glace solide. La formation se produit lorsque les gouttelettes sont grosses, comme dans la pluie ou dans les nuages cumuliformes. La glace transparente est dure, lourde et tenace. Son élimination par un équipement de dégivrage est particulièrement difficile.
Le givre blanc se forme lorsque les gouttes d'eau sont petites, comme celles des nuages stratifiés ou de la bruine légère. La portion de liquide restant après l'impact initial gèle rapidement avant que la goutte n'ait le temps de se répandre sur la surface de l'avion. Les petites gouttelettes gelées emprisonnent l'air donnant à la glace un aspect blanc. Le givre blanc est plus léger que la glace claire et son poids n'a que peu d'importance. Cependant, sa forme irrégulière et sa surface rugueuse diminuent l'efficacité de l'efficacité aérodynamique des profils aérodynamiques, réduisant la portance et augmentant la traînée. Le givre blanc est cassant et s'enlève plus facilement que la glace transparente.
Un mélange de givre clair et de givre peut se former rapidement lorsque les gouttes d'eau varient en taille ou lorsque des gouttes de liquide se mêlent à des particules de neige ou de glace. Les particules de glace s'incrustent dans la glace claire, formant une accumulation très rugueuse parfois en forme de champignon sur les bords d'attaque. On peut s'attendre à ce que de la glace se forme chaque fois qu'il y a de l'humidité visible dans l'air et que la température est proche ou inférieure au point de congélation. Une exception est le givrage du carburateur, qui peut se produire par temps chaud sans présence d'humidité visible.
La formation de glace ou de givre sur les aéronefs crée deux dangers fondamentaux : 1. La malformation résultante du profil aérodynamique qui pourrait réduire la portance. 2. Le poids supplémentaire et la formation inégale de la glace qui pourraient provoquer un déséquilibre de l'avion, le rendant difficile à contrôler.
Suffisamment de glace pour provoquer une condition de vol dangereuse peut se former en très peu de temps, une méthode de prévention ou d'élimination de la glace est donc nécessaire.
Effets de givrage
L'accumulation de glace augmente la traînée et réduit la portance. Cela provoque des vibrations destructrices et entrave les véritables lectures des instruments. Les gouvernes deviennent déséquilibrées ou gelées. Les emplacements fixes sont remplis et les emplacements mobiles bloqués. La réception radio est entravée et les performances du moteur sont affectées. La glace, la neige et la gadoue ont un impact direct sur la sécurité du vol. Non seulement à cause de la portance dégradée, des performances de décollage réduites et/ou de la maniabilité de l'avion, mais lorsque des morceaux se détachent, ils peuvent également provoquer des pannes de moteur et des dommages structurels. Les moteurs montés à l'arrière du fuselage sont particulièrement sensibles à ce phénomène de dommages par corps étrangers (FOD). Les moteurs montés sur les ailes ne sont cependant pas exclus. La glace peut être présente sur n'importe quelle partie de l'avion et, lorsqu'elle se détache, il y a une certaine probabilité qu'elle puisse pénétrer dans un moteur. Le pire des cas est que la glace sur l'aile se brise pendant le décollage en raison de la flexion de l'aile et pénètre directement dans le moteur, entraînant une surtension, des vibrations et une perte de poussée complète. La neige légère qui est lâche sur les surfaces des ailes et le fuselage peut également endommager le moteur, entraînant des surtensions, des vibrations et une perte de poussée.
Chaque fois que des conditions givrantes sont rencontrées, les performances de l'avion se dégradent. L'augmentation de la traînée aérodynamique augmente la consommation de carburant, réduit l'autonomie de l'avion et rend plus difficile le maintien de la vitesse. Il faut s'attendre à une diminution du taux de montée, non seulement en raison de la diminution de l'efficacité des ailes et de l'empennage, mais aussi en raison de la possible efficacité réduite des hélices et de l'augmentation de la masse brute. Les manœuvres brusques et les virages serrés à basse vitesse doivent être évités car l'avion décroche à des vitesses supérieures à celles publiées avec accumulation de glace. Lors de l'approche finale pour l'atterrissage, une vitesse anémométrique accrue doit être maintenue pour compenser cette vitesse de décrochage accrue. Après un toucher des roues avec une forte accumulation de glace, les distances d'atterrissage peuvent être jusqu'à deux fois la distance normale en raison des vitesses d'atterrissage accrues.
Les systèmes de protection contre le givre et la pluie utilisés sur les avions empêchent la formation de glace sur les composants suivants de l'avion :
• Bords d'attaque des ailes
• Bords d'attaque des stabilisateurs horizontaux et verticaux
• Bords d'attaque du capot moteur
• Hélices
• Cône d'hélice
• Sondes de données atmosphériques
• Fenêtres du poste de pilotage
• Conduites et drains du système d'eau et d'évacuation
• Antenne
La figure donne un aperçu des systèmes de protection contre la glace et la pluie installés dans un gros avion de la catégorie transport. Dans les avions modernes, bon nombre de ces systèmes sont automatiquement contrôlés par le système de détection de glace et les ordinateurs de bord.
Système de détecteur de glace
La glace peut être détectée visuellement, mais la plupart des aéronefs modernes sont équipés d'un ou de plusieurs capteurs de détection de glace qui avertissent l'équipage de conduite des conditions de givrage. Un voyant annonciateur s'allume pour alerter l'équipage de conduite. Dans certains modèles d'avions, plusieurs détecteurs de givre sont utilisés et le système de détection de givrage active automatiquement les systèmes WAI lorsque du givrage est détecté.
Prévention de la glace
Plusieurs moyens pour empêcher ou contrôler la formation de glace sont utilisés dans les avions aujourd'hui : 1. Chauffage des surfaces avec de l'air chaud 2. Chauffage par des éléments électriques 3. Démolition des formations de glace, généralement par des bottes gonflables 4. Application chimique.
L'équipement est conçu pour l'antigivrage ou pour le dégivrage. L'équipement antigivrage est activé avant d'entrer dans des conditions de givrage et est conçu pour empêcher la formation de glace. Une surface peut être antigelée en la gardant sèche, en la chauffant à une température qui évapore l'eau lors de l'impact, ou en chauffant la surface juste assez pour empêcher le gel, en la maintenant mouillée.
L'équipement de dégivrage est conçu pour enlever la glace après qu'elle commence à s'accumuler généralement sur les ailes et les bords d'attaque des stabilisateurs. La glace peut être contrôlée sur la structure de l'avion par les méthodes décrites dans la figure.
Systèmes antigivrage des ailes et des stabilisateurs horizontaux et verticaux
Les bords d'attaque des ailes, ou les becs de bord d'attaque, et les bords d'attaque des stabilisateurs horizontaux et verticaux de nombreuses marques et modèles d'avions sont équipés de systèmes antigivrage pour empêcher la formation de glace sur ces composants. Les systèmes d'antigivrage les plus couramment utilisés sont le thermopneumatique, le thermoélectrique et le chimique. La plupart des aéronefs de l'aviation générale (GA) équipés pour voler dans des conditions givrantes utilisent des boudins de dégivrage pneumatiques ou un système antigivrage chimique. Les aéronefs à hautes performances peuvent avoir des «ailes pleureuses». Les gros aéronefs de la catégorie transport sont équipés de systèmes antigivrage thermopneumatiques ou thermoélectriques perfectionnés qui sont contrôlés automatiquement pour empêcher la formation de glace.
Antigivrage thermopneumatique
Les systèmes thermiques utilisés dans le but d'empêcher la formation de glace ou de dégivrer les bords d'attaque des profils aérodynamiques utilisent généralement de l'air chauffé canalisé dans le sens de l'envergure le long de l'intérieur du bord d'attaque du profil aérodynamique et réparti sur sa surface interne. Ces systèmes d'antigivrage thermopneumatiques sont utilisés pour les ailes, les becs de bord d'attaque, les stabilisateurs horizontaux et verticaux, les entrées de moteur, etc. Il existe plusieurs sources d'air chauffé, y compris l'air chaud prélevé du compresseur de la turbine, les échangeurs de chaleur d'échappement du moteur et l'air dynamique chauffé par un réchauffeur à combustion.
Système d'antigivrage d'aile (WAI)
Les systèmes d'antigivrage thermique des ailes (WAI ou TAI) pour les avions d'affaires et les gros avions de transport utilisent généralement de l'air chaud prélevé sur le compresseur du moteur. Des quantités relativement importantes d'air très chaud peuvent être purgées du compresseur, fournissant une source satisfaisante de chaleur antigivrage. L'air chaud est acheminé à travers des conduits, des collecteurs et des vannes vers les composants qui doivent être antigelés. La figure montre un schéma de système WAI typique pour un jet d'affaires. L'air prélevé est acheminé vers chaque bord d'attaque d'aile par un éjecteur dans chaque zone intérieure d'aile. L'éjecteur décharge l'air prélevé dans des tubes piccolo pour une distribution le long du bord d'attaque. L'air ambiant frais est introduit dans le bord d'attaque de l'aile par deux écopes d'air dynamique encastrées dans chaque bord d'attaque de l'aile, une à l'emplanture de l'aile et une près du bout de l'aile. Les éjecteurs entraînent l'air ambiant, réduire la température de l'air prélevé et augmenter le débit d'air massique dans les tubes piccolo. Le bord d'attaque de l'aile est constitué de deux couches de peau séparées par un passage étroit. L'air dirigé contre le bord d'attaque ne peut s'échapper que par le passage, après quoi il est évacué par-dessus bord par un évent situé au bas de l'extrémité de l'aile.
Antigivrage électrique thermique
L'électricité est utilisée pour chauffer divers composants d'un avion afin d'éviter la formation de glace. Ce type d'antigivrage est généralement limité aux petits composants en raison de l'ampérage élevé. Un anti-givre électrique thermique efficace est utilisé sur la plupart des sondes de données atmosphériques, telles que les tubes de Pitot, les ports d'air statiques, les sondes TAT et AOA, les détecteurs de glace et les capteurs P2/T2 du moteur. Les conduites d'eau, les drains d'eaux usées et certains capots d'entrée de turbopropulseurs sont également chauffés à l'électricité pour empêcher la formation de glace. Les avions de la catégorie transport et à hautes performances utilisent un antigivrage électrique thermique dans les pare-brise.
Dans les appareils qui utilisent un antigel électrique thermique, le courant circule à travers un élément conducteur intégré qui produit de la chaleur. La température du composant est élevée au-dessus du point de congélation de l'eau, de sorte que la glace ne peut pas se former. Divers schémas sont utilisés, tels qu'un fil de bobine interne, des couvertures ou des rubans enveloppés à l'extérieur, ainsi que des films conducteurs et des joints chauffants. Une discussion de base sur la chaleur de la sonde suit. Le chauffage du pare-brise et l'antigivrage portatif à eau chaude sont abordés plus loin dans ce chapitre. Les bottes de dégivrage à hélice, qui sont également utilisées pour l'antigivrage, sont également thermoélectriques et abordées dans ce chapitre.
Antigivrage chimique
L'antigivrage chimique est utilisé dans certains aéronefs pour dégivrer les bords d'attaque de l'aile, des stabilisateurs, des pare-brise et des hélices. Les systèmes d'ailes et de stabilisateurs sont souvent appelés systèmes d'ailes pleureuses ou sont connus sous leur nom commercial de systèmes TKS™. La protection contre la glace est basée sur le concept d'abaissement du point de congélation. Une solution antigel est pompée à partir d'un réservoir à travers un tamis à mailles intégré dans les bords d'attaque des ailes et des stabilisateurs. Activé par un interrupteur dans le cockpit, le liquide s'écoule sur les surfaces de l'aile et de la queue, empêchant la formation de glace lors de son écoulement. La solution se mélange à l'eau surfondue dans le nuage, abaisse son point de congélation et permet au mélange de s'écouler de l'avion sans geler. Le système est conçu pour l'antigivrage, mais il est également capable de dégivrer un avion. Lorsque la glace s'est accumulée sur les bords d'attaque, la solution antigel rompt chimiquement la liaison entre la glace et la cellule. Cela permet aux forces aérodynamiques d'emporter la glace. Ainsi, le système dégage la cellule de la glace accumulée avant de passer à la protection anti-givrage.
Systèmes de dégivrage des ailes et des stabilisateurs
Les aéronefs GA et les aéronefs de type navette à turbopropulseur utilisent souvent un système de dégivrage pneumatique pour briser la glace après qu'elle se soit formée sur les surfaces de bord d'attaque. Les bords d'attaque des ailes et des stabilisateurs sont munis de bottes gonflables. Les bottes se dilatent lorsqu'elles sont gonflées par la pression pneumatique, ce qui brise la glace accumulée sur la botte. La plupart des bottes sont gonflées pendant 6 à 8 secondes. Ils sont dégonflés par aspiration sous vide. Le vide est appliqué en continu pour maintenir fermement les bottes contre l'avion lorsqu'elles ne sont pas utilisées.
Sources d'air de fonctionnement
La source d'air de fonctionnement pour les systèmes de démarrage de dégivrage varie selon le type de groupe motopropulseur installé sur l'avion. Les aéronefs à moteur alternatif utilisent généralement une pompe à air entraînée par moteur dédiée montée sur la boîte de vitesses d'entraînement des accessoires du moteur. Le côté aspiration de la pompe est utilisé pour faire fonctionner les instruments gyroscopiques installés sur l'avion. Il est également utilisé pour maintenir fermement les boudins de dégivrage contre l'avion lorsqu'ils ne sont pas gonflés. Le côté pression de la pompe fournit de l'air pour gonfler les bottes de dégivrage, ce qui brise la glace qui s'est formée sur les bords d'attaque de l'aile et du stabilisateur. La pompe fonctionne en continu. Des vannes, des régulateurs et des interrupteurs dans le cockpit sont utilisés pour contrôler le débit d'air source vers le système.
Air de prélèvement du moteur à turbine
La source d'air de fonctionnement du soufflet de dégivrage sur les aéronefs à moteur à turbine est généralement l'air de prélèvement du ou des compresseurs du moteur. Un volume d'air relativement faible sur une base intermittente est nécessaire pour faire fonctionner les bottes. Cela a peu d'effet sur la puissance du moteur permettant l'utilisation de l'air de prélèvement au lieu d'ajouter une pompe à air séparée entraînée par le moteur. Des vannes contrôlées par des interrupteurs dans le cockpit fournissent de l'air aux bottes à la demande.
Système de soufflet de dégivrage pneumatique pour GA Aircraft
Les avions GA, en particulier les modèles bimoteurs, sont généralement équipés de systèmes de dégivrage pneumatique. Des bottes en caoutchouc sont fixées avec de la colle sur les bords d'attaque des ailes et des stabilisateurs. Ces bottes ont une série de tubes gonflables. Pendant le fonctionnement, les boudins sont gonflés et dégonflés selon un cycle alterné. Ce gonflage et ce dégonflage provoquent la fissuration et la rupture de la glace. La glace est alors emportée par le courant d'air. Les bottes utilisées dans les avions GA se gonflent et se dégonflent généralement sur la longueur de l'aile. Dans les avions à turbopropulseurs plus gros, les bottes sont installées en sections le long de l'aile, les différentes sections fonctionnant alternativement et symétriquement autour du fuselage. Ceci est fait pour que toute perturbation du flux d'air causée par un tube gonflé soit réduite au minimum en gonflant uniquement de courtes sections sur chaque aile à la fois.
Système de dégivrage pour avions à turbopropulseurs
La figure montre un système de dégivrage pneumatique utilisé sur un avion à turbopropulseur. La source d'air pneumatique est l'air de prélèvement du moteur, qui est utilisé pour gonfler deux soufflets intérieurs d'aile, deux soufflets extérieurs et des soufflets de stabilisateur horizontal. L'air de prélèvement supplémentaire est acheminé à travers la soupape de dégivrage des freins vers les freins. Un interrupteur à trois positions contrôle le fonctionnement des bottes. Cet interrupteur est chargé par ressort en position centrale OFF. Lorsque la glace s'est accumulée, l'interrupteur doit être réglé sur la position de cycle unique (vers le haut) et relâché. L'air de prélèvement à pression régulée provenant des compresseurs du moteur fournit de l'air à travers des unités de contrôle du débit d'air de prélèvement et des vannes d'arrêt pneumatiques à un ensemble de commande pneumatique qui gonfle les soufflets d'aile. Après une période de gonflage de 6 secondes, un temporisateur électronique commute le distributeur dans l'ensemble de commande pour dégonfler les soufflets d'aile, et un gonflage de 4 secondes commence dans les bottes du stabilisateur horizontal. Une fois ces bottes gonflées et dégonflées, le cycle est terminé et toutes les bottes sont à nouveau maintenues fermement contre les ailes et le stabilisateur horizontal par le vide. L'interrupteur à ressort doit être sélectionné à nouveau pour qu'un autre cycle se produise.
Composants du système de dégivrage
Plusieurs composants sont utilisés pour construire tous les systèmes de démarrage de dégivrage. Les composants peuvent différer légèrement dans le nom et l'emplacement dans le système en fonction de l'avion. Les composants peuvent également combiner des fonctions pour économiser de l'espace et du poids. Les fonctions de base de filtrage, de régulation de la pression, de distribution et de fixation à un aspirateur lorsque les bottes ne sont pas utilisées doivent toutes être présentes. Des clapets anti-retour doivent également être installés pour empêcher le reflux dans le système. Les collecteurs sont courants sur les avions multimoteurs pour permettre l'approvisionnement en air basse pression des deux pompes moteur. Notez que la pression de la pompe à air est généralement expulsée par-dessus bord lorsqu'elle n'est pas nécessaire. L'air de purge est coupé par une vanne lorsqu'il n'est pas nécessaire pour le fonctionnement de la botte de dégivrage sur les avions à moteur à turbine. Une minuterie, ou une unité de contrôle avec un mode automatique, existe sur de nombreux aéronefs pour répéter périodiquement le cycle de dégivrage.
Construction et installation de bottes Deice
Les bottes de dégivreur sont faites de caoutchouc souple et pliable ou de tissu caoutchouté et contiennent des cellules d'air tubulaires. Le pli extérieur de la botte de dégivrage est en néoprène conducteur pour offrir une résistance à la détérioration par les éléments et de nombreux produits chimiques. Le néoprène fournit également une surface conductrice pour dissiper les charges d'électricité statique. Ces charges, si on les laissait s'accumuler, finiraient par se décharger à travers la botte vers la peau métallique en dessous, provoquant des interférences statiques avec l'équipement radio.
Sur les avions modernes, les soufflets de dégivrage sont collés avec un adhésif sur le bord d'attaque des surfaces des ailes et de la queue. Les bords de fuite de ce type de botte sont effilés pour fournir un profil aérodynamique lisse. L'élimination des bandes de carénage, des vis et des écrous à sertir utilisés sur les anciens types de bottes de dégivrage réduit le poids du système de dégivrage. Les cellules d'air du soufflet de dégivreur sont reliées aux conduites de pression et de vide du système par un tuyau flexible qui ne se tord pas.
Lors du collage des soufflets de dégivrage au bord d'attaque des ailes et des stabilisateurs, les instructions du fabricant doivent être strictement suivies. La colle est généralement une colle de contact normalement étalée à la fois sur le profil aérodynamique et la botte et laissée devenir collante avant de coller les surfaces. Des surfaces propres et sans peinture sont nécessaires pour que la colle adhère correctement. L'enlèvement des vieilles bottes est effectué en ramollissant le ciment avec un solvant.
Bottes de dégivrage électriques
Quelques avions modernes sont équipés de soufflets de dégivrage électriques sur les sections d'aile ou sur le stabilisateur horizontal. Ces bottes contiennent des éléments chauffants électriques qui sont collés aux bords d'attaque de la même manière que les bottes de dégivrage pneumatiques. Lorsqu'elles sont activées, les bottes chauffent et font fondre la glace des surfaces du bord d'attaque. Les éléments sont commandés par un temporisateur de séquence dans un contrôleur de dispositif. Les entrées du détecteur de glace et de la sonde de température de l'air dynamique déclenchent le fonctionnement lorsque d'autres paramètres de conditions de vol existent. Les éléments de la botte s'allument et s'éteignent par paires pour éviter un déséquilibre aérodynamique. Le système est inopérant lorsque l'avion est au sol. La figure illustre un tel système. Un avantage des soufflets de dégivrage électriques est la conservation de l'air de prélèvement du moteur. Le prélèvement de courant est limité aux seules périodes où le dégivrage est nécessaire.
Système de décélération d'hélice
La formation de glace sur les bords d'attaque, les manchettes et le cône de l'hélice réduit l'efficacité du système de groupe motopropulseur. Des systèmes de dégivrage utilisant des éléments chauffants électriques et des systèmes utilisant un liquide de dégivrage chimique sont utilisés.
Système de dispositif à hélice électrothermique
De nombreuses hélices sont dégivrées par un soufflet chauffé électriquement sur chaque pale. La botte, fermement cimentée en place, reçoit le courant d'une bague collectrice et d'un balai sur la cloison de la centrifugeuse. La bague collectrice transmet le courant à la botte de dégivrage. La force centrifuge de l'hélice en rotation et du souffle d'air brise les particules de glace des pales chauffées.
Sur un modèle d'avion, les bottes sont chauffées selon une séquence prédéfinie, qui est une fonction automatique contrôlée par une minuterie. Cette séquence est la suivante : 30 secondes pour les éléments extérieurs de l'hélice droite ; 30 secondes pour les éléments intérieurs de l'hélice droite ; 30 secondes pour les éléments extérieurs de l'hélice gauche ; et 30 secondes pour les éléments intérieurs de l'hélice gauche. Une fois que le système est allumé pour que la fonction automatique soit activée, il effectue un cycle continu. Un by-pass manuel de la minuterie est incorporé.
Dégivrage à hélice chimique
Certains modèles d'avions, en particulier les avions monomoteurs GA, utilisent un système de dégivrage chimique pour les hélices. La glace apparaît généralement sur l'hélice avant qu'elle ne se forme sur l'aile. Le fluide à base de glycol est dosé à partir d'un réservoir par une petite pompe à entraînement électrique à travers un microfiltre jusqu'aux anneaux de slinger sur le moyeu de l'hélice. Le système d'hélice peut être un système autonome ou faire partie d'un système de dégivrage chimique de l'aile et du stabilisateur tel que le système d'évacuation TKS™.
Dégivrage au sol des aéronefs
La présence de glace sur un aéronef peut être le résultat de précipitations directes, de la formation de givre sur les réservoirs de carburant intégrés après un vol prolongé à haute altitude ou d'accumulations sur le train d'atterrissage après un roulage dans la neige ou la gadoue. Conformément à la circulaire consultative (AC) 120-60 de la Federal Aviation Administration (FAA), l'aéronef doit être exempt de tout contaminant gelé adhérant aux ailes, gouvernes, hélices, entrées de moteur ou autres surfaces critiques avant le décollage.
Tout dépôt de glace, de neige ou de givre sur les surfaces externes d'un avion peut affecter considérablement ses performances. Cela peut être dû à une portance aérodynamique réduite et à une traînée aérodynamique accrue résultant du flux d'air perturbé sur les surfaces du profil aérodynamique, ou cela peut être dû au poids du dépôt sur l'ensemble de l'aéronef. Le fonctionnement d'un aéronef peut également être gravement affecté par le gel de l'humidité dans les commandes, les charnières, les soupapes, les micro-interrupteurs ou par l'ingestion de glace dans le moteur. Lorsque les aéronefs sont dans un hangar pour faire fondre la neige ou le givre, toute neige ou glace fondue peut geler à nouveau si l'aéronef est ensuite déplacé à des températures inférieures à zéro. Toute mesure prise pour éliminer les dépôts gelés pendant que l'avion est au sol doit également empêcher le regel éventuel du liquide.
Dégivrage
Les dépôts de givre peuvent être éliminés en plaçant l'avion dans un hangar chaud ou en utilisant un dégivrant ou un liquide de dégivrage. Ces fluides contiennent normalement de l'éthylène glycol et de l'alcool isopropylique et peuvent être appliqués par pulvérisation ou à la main. Il doit être appliqué dans les 2 heures suivant le vol. Les liquides de dégivrage peuvent endommager les fenêtres ou la finition extérieure de l'avion, seul le type de liquide recommandé par le constructeur de l'avion doit être utilisé. Les avions de la catégorie transport sont souvent dégivrés sur l'aire de trafic ou sur un emplacement de dégivrage dédié sur l'aéroport. Les camions de dégivrage sont utilisés pour pulvériser le liquide de dégivrage et/ou d'antigivrage sur les surfaces de l'avion.
Déglaçage et déneigement
Le dépôt le plus difficile à traiter est probablement la neige épaisse et mouillée lorsque la température ambiante est légèrement supérieure au point de congélation. Ce type de dépôt doit être enlevé avec une brosse douce ou une raclette. Veillez à ne pas endommager les antennes, les évents, les avertisseurs de décrochage, les générateurs de vortex, etc., qui pourraient être cachés par la neige. La neige légère et sèche à des températures inférieures à zéro doit être soufflée dans la mesure du possible; l'utilisation d'air chaud n'est pas recommandée, car cela ferait fondre la neige, qui gèlerait alors et nécessiterait un traitement supplémentaire. Les dépôts de glace et de neige résiduelle modérés ou lourds doivent être enlevés avec un liquide de dégivrage. Aucune tentative ne doit être faite pour enlever les dépôts de glace ou briser une liaison de glace par la force.
Systèmes de contrôle de la pluie
Il existe plusieurs façons d'enlever la pluie des pare-brise. La plupart des aéronefs utilisent un ou une combinaison des systèmes suivants : essuie-glaces, répulsif chimique contre la pluie, élimination pneumatique de la pluie (jet blast) ou pare-brise traités avec un revêtement de surface hydrophobe.
Systèmes d'essuie-glace
Dans un système d'essuie-glace électrique, les balais d'essuie-glace sont entraînés par un ou des moteurs électriques qui reçoivent de l'énergie du système électrique de l'aéronef. Sur certains aéronefs, les essuie-glaces du pilote et du copilote sont actionnés par des systèmes séparés pour garantir qu'une vision claire est maintenue à travers l'une des fenêtres en cas de défaillance d'un système. Chaque ensemble d'essuie-glace se compose d'un essuie-glace, d'un bras d'essuie-glace et d'un moteur/convertisseur d'essuie-glace. Presque tous les systèmes d'essuie-glace utilisent des moteurs électriques. Certains aéronefs plus anciens peuvent être équipés de moteurs d'essuie-glace hydrauliques.
L'entretien effectué sur les systèmes d'essuie-glace consiste en des vérifications opérationnelles, des réglages et un dépannage. Une vérification opérationnelle doit être effectuée chaque fois qu'un composant du système est remplacé ou chaque fois que le système est suspecté de ne pas fonctionner correctement. Lors de la vérification, assurez-vous que la zone du pare-brise couverte par les essuie-glaces est exempte de corps étrangers et maintenue humide avec de l'eau. Le réglage d'un système d'essuie-glace consiste à régler la tension du balai d'essuie-glace, l'angle auquel le balai balaie le pare-brise et le stationnement approprié des balais d'essuie-glace.
Répulsif chimique contre la pluie
L'eau versée sur du verre propre s'étale uniformément. Même lorsque le verre est maintenu à un angle prononcé ou soumis à la vitesse de l'air, le verre reste mouillé par un mince film d'eau. Cependant, lorsque le verre est traité avec certains produits chimiques, un film transparent se forme qui fait que l'eau se comporte comme le mercure sur le verre. L'eau s'accumule dans des perles qui ne couvrent qu'une partie du verre et la zone entre les perles est sèche. L'eau est facilement éliminée du verre. Ce principe se prête tout naturellement à l'évacuation de la pluie sur les pare-brise des avions. Le sillage à grande vitesse élimine continuellement les perles d'eau, laissant une grande partie de la fenêtre sèche.
Un système anti-pluie permet l'application du produit chimique par un interrupteur ou un bouton-poussoir dans le cockpit. La bonne quantité de répulsif est appliquée quelle que soit la durée de maintien de l'interrupteur. Sur certains systèmes, une électrovanne commandée par un module de temporisation dose le répulsif vers une buse qui le pulvérise à l'extérieur du pare-brise. Deux de ces unités existent - une pour la vitre avant du pilote et une pour le copilote.
Systèmes pneumatiques d'évacuation de la pluie
Les essuie-glaces présentent généralement deux problèmes de base. L'un est la tendance des forces aérodynamiques du sillage à réduire la pression de charge du balai d'essuie-glace sur la vitre, provoquant un essuyage ou des traînées inefficaces. L'autre consiste à obtenir une oscillation suffisamment rapide des essuie-glaces pour faire face à des taux d'impact de pluie élevés lors de fortes chutes de pluie. En conséquence, la plupart des systèmes d'essuie-glace d'avions ne fournissent pas une vision satisfaisante sous de fortes pluies.
Le système d'évacuation de la pluie représenté sur la figure contrôle le givrage du pare-brise et élimine la pluie en dirigeant un flux d'air chauffé sur le pare-brise. Cet air chauffé sert à deux fins. Tout d'abord, l'air décompose les gouttes de pluie en petites particules qui sont ensuite soufflées. Deuxièmement, l'air chauffe le pare-brise pour empêcher l'humidité de geler. L'air peut être fourni par une soufflante électrique ou par prélèvement d'air.
Systèmes de contrôle du givre, du brouillard et de la glace sur le pare-brise
Afin de garder les zones du pare-brise exemptes de glace, de givre et de buée, des systèmes d'antigivrage, de dégivrage et de désembuage des vitres sont utilisés. Ceux-ci peuvent être électriques, pneumatiques ou chimiques selon le type et la complexité de l'avion. Quelques-uns de ces systèmes sont présentés dans cette section.
Électrique
Les pare-brise d'avions de haute performance et de catégorie transport sont généralement constitués de verre feuilleté, de polycarbonate ou d'un matériau en couches similaire. En règle générale, des couches de vinyle transparent sont également incluses pour améliorer les caractéristiques de performance. Les lamelles créent la solidité et la résistance aux chocs de l'ensemble de pare-brise. Ce sont des caractéristiques essentielles pour les pare-brise car ils sont soumis à une large gamme de températures et de pressions. Ils doivent également résister à la force d'un impact d'oiseau de 4 livres à vitesse de croisière pour être certifiés. La construction stratifiée facilite l'inclusion d'éléments chauffants électriques dans les couches de verre, qui sont utilisées pour garder le pare-brise exempt de glace, de givre et de brouillard. Les éléments peuvent être sous la forme de fils de résistance ou un matériau conducteur transparent peut être utilisé comme l'un des plis de fenêtre. Pour s'assurer qu'un chauffage suffisant est appliqué à l'extérieur du pare-brise, des éléments chauffants sont placés à l'intérieur du pli de verre extérieur. Les pare-brise sont généralement collés ensemble par l'application de pression et de chaleur sans l'utilisation de ciment. La figure illustre les nappes d'un pare-brise d'avion de catégorie transport.
Pneumatique
Certains pare-brise feuilletés sur des avions plus anciens ont un espace entre les plis qui permet au flux d'air chaud d'être dirigé entre le verre pour le garder au chaud et sans buée. La source d'air est l'air prélevé ou l'air conditionné du système de contrôle environnemental. Les petits aéronefs peuvent utiliser de l'air chaud canalisé, qui est libéré pour circuler sur la surface intérieure du pare-brise pour dégivrer et désembuer. Ces systèmes sont similaires à ceux utilisés dans les automobiles. La source d'air peut être ambiante (désembuage uniquement), le système de chauffage de l'avion ou un chauffage à combustion. Bien que ces systèmes de chauffage pneumatique du pare-brise soient efficaces pour l'aéronef sur lequel ils sont installés, ils ne sont pas approuvés pour voler dans des conditions de givrage connues et, en tant que tels, ne sont pas efficaces pour l'antigivrage.
Chimique
Comme mentionné précédemment dans ce chapitre, les systèmes d'antigivrage chimique existent généralement pour les petits aéronefs. Ce type d'antigivrant est également utilisé sur les pare-brise. Qu'il soit seul ou qu'il fasse partie d'un système TKSTM ou similaire, le produit chimique liquide est pulvérisé à travers une buse sur l'extérieur du pare-brise, ce qui empêche la formation de glace. Le produit chimique peut également dégivrer le pare-brise de la glace qui s'est peut-être déjà formée. Les systèmes tels que ceux-ci ont un réservoir de liquide, une pompe, une soupape de commande, un filtre et une soupape de décharge. D'autres composants peuvent exister. La figure montre un ensemble de tubes de pulvérisation pour l'application d'un antigel chimique sur un pare-brise d'avion.
Prévention de la glace dans les réservoirs d'eau et de déchets
Les aéronefs de type transport ont des systèmes d'eau et de déchets à bord, et des réchauffeurs électriques sont souvent utilisés pour empêcher la formation de glace dans les conduites d'eau de ces systèmes. Les conduites d'eau transportent l'eau des réservoirs d'eau potable vers les toilettes et les cuisines. Les réservoirs d'eaux usées collectent les eaux grises des cuisines et des toilettes. Les couvertures chauffantes, les radiateurs en ligne ou les bottes chauffantes sont souvent utilisés pour chauffer les conduites d'alimentation en eau, les tuyaux de vidange du réservoir d'eau, les conduites de vidange des déchets, les raccords de rinçage du réservoir de déchets et les mâts de vidange. Des thermostats dans les conduites d'eau fournissent des données de température à l'unité de contrôle qui allume et éteint les radiateurs électriques. Lorsque la température tombe en dessous de zéro, les radiateurs électriques s'allument et restent allumés jusqu'à ce que la température atteigne une température de sécurité.
