La sonde de détection de givre de Zodiac Aerospace analysée par simulation aérothermique

11/10/2016

 

Les accidents des vols Air France Rio-Paris (2009) et Air Algérie Ouagadougou-Alger (2014) impliquant des défauts d'information transmis par des instruments soumis au givre et à la formation de glace, ont conduit les autorités de certification à renforcer les normes en matière de limitation des risques de givrage. Pour satisfaire ces normes, les avionneurs et les équipementiers ont développé d'une part la connaissance dans les mécanismes physiques du givrage, et d'autre part des systèmes capables d'y faire face. Certains de ces systèmes permettent de prévenir des risques de givrage, d'autres de traiter des situations givrantes. Encore faut-il pour ces derniers être capable d'identifier une telle situation, c'est-à-dire de détecter la possible formation de givre sur des éléments à risque (sondes, bords d'attaque de voilure, aubes de moteur…)

 

Le groupe Zodiac Aerospace, l'un des leaders mondiaux en équipements et systèmes aéronautiques, a mis au point la sonde PFIDS, en s'appuyant notamment sur des simulations aérodynamiques et thermiques réalisées par Andheo. Son principe de fonctionnement est le suivant : une cible, positionnée à l'amont de la sonde, est alternativement refroidie et réchauffée par un système Peltier dans le but de se rapprocher de conditions favorables à la formation de givre, puis d'évacuer l'éventuel givre produit pour maintenir les capacités de détection de la sonde. La présence de givre sur cette cible est réalisée à l’aide d’un système optique. La sonde permet ainsi d'informer le pilote d'un risque potentiel, en amont de la rencontre des conditions givrantes.

 

Andheo a réalisé plusieurs types de simulation avec les logiciels CEDRE et SolidWorks pour répondre aux besoins de Zodiac Aerospace :

  • en premier lieu, des simulations aérodynamiques de l'écoulement d'air autour de la sonde ont permis d'identifier à sa surface les zones d'échanges thermiques favorables, selon les régimes d'écoulement ;

  • en second lieu, des simulations de trajectoire de particules ont permis de quantifier la quantité d'eau impactant la cible de la sonde. En fonction des résultats de ces simulations, Zodiac Aerospace a revu la conception de sa sonde pour orienter au mieux la face cible.​

  • enfin, des simulations aéro-thermiques en transfert conjugué ont été menées. Elles consistent à calculer à la fois les transferts thermiques dans l'air, par convection et conduction, et les transferts thermiques par conduction dans les matériaux. Les différents composants internes de la sonde ont été modélisés et la cartographie de température a ainsi pu être établie en 3D.

 

« Les simulations réalisées par Andheo nous ont permis de comprendre et de modéliser conjointement les flux aérodynamiques et les transferts thermiques afin d’optimiser la forme de la sonde et parvenir à un système fonctionnel dans la totalité de l’enveloppe de vol de la sonde » indique Laurent Paszkiewicz, ingénieur R&T en optoélectronique chez Zodiac Aerospace. 

 

Retrouvez sur le site Zodiac Aerospace les systèmes de détection et de protection contre le givre.

 

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