Nouvelles stratégies de contrôle pour le mouillage et le givrage dans l'aéronautique – ICEWET

Les écoulements controlés par des lignes de contact sont omniprésents que ce soit dans la nature ou dans l’industrie avec en particulier de nombreuses applications potentielles innovantes dans l’aéronautique (peintures propres, parebrises, givrage..). Ce projet s’intéresse au propriétées de mouillage, statique et dynamique, de liquides sur des substrats vibrés ou en condition de givrage afin de developer de nouvelles applications pour l’aéronautique. Pour cela notre équipe pluridisciplinaire combinant chimistes, physiciens, expérimentateurs, théoriciens et numériciens va travailler en étroite relation avec le partenaire industriel Airbus, en considérant à la fois des aspects fondamentaux et de nouvelles pistes d’innovation.

En conséquence, les principaux challenges scientifiques et technonologiques qui vont être considérés peuvent être listés ainsi :

(i) Identification par le partenaire industriel Airbus de technologies émergentes en provenance d’autres secteurs industriels (verres, substrat, procédés de coating, … ), et ayant un intérêt potentiel pour les situations aéronautiques.

ii) Elaboration de nouveaux revêtements anti-givrant et dégivrant en considérant déférents types de “coating”: des revêtements biomimétiques “anti-ice”, des revêtements combinant des propriétés de super-hydrophobicité et d’auto-lubrification ou le greffage de protéines ant-gel.

(iii) Etude, analyse et modélisation des phénomènes de mouillage en présence de solidification due au gel via des expériences de laboratoires. Celles ci utiliseront des surfaces modèles, mises au point en salle blanche ou par des méthodes chimiques, et des fluides adaptés (typiquement des parafines ou des gels avec des propriétés spécifiques moins complexes que le couple eau/glace).

(iv) Exploration du mouillage en conditions "dures" de givrage sur de nouveaux substrats (à la fois ceux elaborés dans le projet et ceux issus de nouvelles technologies innovantes identifiées) dans un dispositif original qui sera spécifiquement développé pour cela et dimensionnée pour l’étude du givrage en conditions réelles.

(iv) Nous explorerons enfin le contrôle du mouillage et de la solidification par des ondes acoustiques et des surfaces vibrantes. Les défis associés seront la modélisation multiéchelle du phénomène, qui devra prendre en compte la texture du substrat. Le potentiel applicatif de ces solutions sera également évalué en vue du dimensionnement industriel ultérieur

vi) Au niveau théorique, les problèmes posés par la modélisation à grande échelle seront traités par différentes approches (analytiques, numériques) en s’appuyant sur les informations reçues des expériences, qui sont indispensable au dimensionnement industriel integrant les propriétés du substrat (texture, temperature, inclinaison, ..), les conditions ambiantes (pression, temperature), l'écoulement et/ou la solidification au nivau de la ligne de contact.

Nous proposons un projet associant de manière complémentaire experiences, théorie, simulation, fabrication en salle blanche ou par methodes chimiques, pour aborder ces problèmes en étroite collaboration avec Airbus. Pour résumer, un dispositif expérimental original avec contrôle de température, pression et taux d’humidité servira à étudier le givrage sur les substrats étudiés en situation proche du réel (IMFT). Les substrats d’étude seront soit proposés par Airbus ou élaborés par ITODYS et seront caractérisés par AFM à l’IMFT. En parallèle, des expériences sur des lignes de contact en solidification ou soumises à des vibrations acoustiques seront réalisées à MSC sur des substrats modèles éventuellement manipulés à petite échelle. Ces expériences de références serviront de bases pour le développement de modèles théoriques au LMFA et alimenteront les modèles numériques pour les simulations numériques de gouttes givrantes ou soumises à des champs acoustiques (LMFA-IMFT) en étroite collaboration avec Airbus.