FR3161900A1

FR3161900A1 - Tapis de protection contre le givre, ensemble comprenant un tel tapis et un procédé de fabrication d’un tel tapis

Info

Publication number: FR3161900A1
Application number: FR2404608A
Authority: FR
Inventors: Valerie BRIAND; Loic BOISSY
Original assignee: Safran Aerosystems SAS
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 2024-05-02
Filing date: 2024-05-02
Publication date: 2025-11-07
Also published as: WO2025229286A1

Abstract

L’invention concerne un tapis de protection contre le givre (1) pour une pièce (P) d’aéronef, le tapis (1) comprenant : au moins une couche (10) de contact destinée à être apposée sur une surface (S) de ladite pièce (P), une couche (15) d’encapsulation, et une structure (20) résistive interposée entre la couche (10) de contact et la couche (15) d’encapsulation, la structure (20) résistive comportant au moins une couche chauffante (22), apte à générer un flux de chaleur à travers la surface (S), faite d’un matériau comportant un intissé de nanotubes de carbone imprégné d’une résine époxy, la couche chauffante (22) se présentant sous la forme d’un motif comportant une pluralité de segments (23) résistifs isolés électriquement les uns des autres par la couche (15) d’encapsulation. Figure pour l’abrégé : Fig. 4

Description

TAPIS DE PROTECTION CONTRE LE GIVRE, ENSEMBLE COMPRENANT UN TEL TAPIS ET UN PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UN TEL TAPIS

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne un tapis de protection contre le givre, un ensemble comprenant un tel tapis et un procédé de fabrication d’un tel tapis.

Arrière-plan technique

Une turbomachine d’aéronef s’étend généralement le long d’un axe longitudinal. Elle comprend un générateur de gaz qui comporte typiquement d’amont en aval, dans le sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion des gaz, une turbine haute pression et une turbine basse pression.

Le rotor du compresseur basse pression est typiquement relié au rotor de la turbine basse pression par l’intermédiaire d’un arbre basse pression. Le rotor du compresseur haute pression est quant à lui relié au rotor de la turbine haute pression par un arbre haute pression.

La turbomachine comprend en outre une soufflante qui est située en amont du générateur de gaz. La soufflante comprend un rotor entrainé en rotation autour de l’axe longitudinal par un arbre de soufflante. La soufflante comprend en outre des aubes ou pales s’étendant radialement depuis un disque.

Parmi les soufflantes, il est connu les soufflantes carénées et les soufflantes non carénées également connues sous l’expression anglaise « open rotor ». Contrairement aux soufflantes carénées, les aubes des soufflantes non carénées ne sont pas entourées par un carter de soufflante.

Les turbomachines aussi bien à soufflante carénée qu’à soufflante non carénée, sont soumises à des risques de formation de glace ou de givre.

L’accrétion de glace ou la formation de givre sur les pales de rotor des turbomachines à soufflante, en particulier non carénée, a un effet sur leur opérabilité, leur capacité à absorber les vibrations et de potentielles conséquences mécaniques sur la turbomachine. La perte d’opérabilité résulte typiquement d’une dégradation des propriétés aérodynamique de la surface impactée, de l’ingestion potentielle de glace ou de givre par la turbomachine, ou encore du blocage des pas des aubes. La difficulté de la turbomachine pour absorber les vibrations vient généralement du surpoids généré par la présence de balourds de glace. Ces derniers déséquilibrent non seulement la turbomachine mais en outre, ils représentent un vrai risque car ils sont susceptibles de détériorer les composants internes de la turbomachine en pénétrant dans celle-ci. Outre les pales de rotor, d’autres pièces de l’aéronef sont susceptibles d’être impactées par l’accrétion de glace ou la formation de givre tels que des bords d’attaque des ailes, les entrées d’air moteur.

Afin de limiter les risques de formation de givre ou de glace, il a été proposé d’équiper les pièces d’aéronef de dispositifs d’antigivrage ou de dégivrage. Un dispositif d’antigivrage empêche la formation de givre ou de glace, tandis qu’un dispositif de dégivrage détache cycliquement la glace ou le givre de la pièce. Le dispositif de dégivrage n’empêche donc pas la formation de givre ou de glace mais permet d’éliminer le givre ou la glace subséquemment à sa formation.

Il existe de nombreuses solutions pour limiter les risques de formation de givre ou de glace sur les pièces d’aéronef, notamment les pales de l’aéronef. Ces solutions sont basées sur l’utilisation :

de résistances chauffantes : les résistances chauffantes sont des composants électriques aptes à générer de la chaleur par résistance à la circulation d’un courant électrique. Les résistances chauffantes les plus couramment utilisée sont obtenues à partir de feuilles métalliques, par exemple en inox, formées par découpe chimique. Il existe également des résistances chauffantes à base de nanotubes de carbone, de fibres de matériau conducteur, par exemple de fibres de carbone, revêtues ou non, d’éléments chauffants inductifs etc. La géométrie et l’arrangement des résistances chauffantes varie selon la géométrie de la pièce de l’aéronef qui doit être protégée du givre ou de la glace.
de moyens mécaniques ou électromécaniques : selon une technique connue de l’art antérieur, un matériau à mémoire de forme se déforme sous l’action de la chaleur générée par une résistance chauffante et permet ainsi de réaliser un dégivrage mécanique. Le matériau à mémoire de forme est protégé par un revêtement superplastique déformable, ce qui permet de conserver le profil aérodynamique d’une surface de la pièce à protéger du givre. Selon une autre technique connue de l’art antérieur, on utilise les propriétés piézoélectriques d’un matériau pour réaliser un dégivrage. Les propriétés piézoélectriques du matériau lui permettent matériau de se déformer et lui permettent ainsi de réaliser un dégivrage mécanique.
d’un fluide : il existe des solutions utilisant un flux d’air chaud provenant du moteur, un écoulement et/ou l’évaporation d’eau, un liquide dégivrage tels que l’éthylène glycol ou encore le propylène glycol. Ces liquides de dégivrage présentent un risque pour l’environnement. Les solutions basées sur le prélèvement d’air chaud venant du moteur sont de moins en moins utilisée car elles sont à l’origine d’une diminution du rendement moteur, et donc d’une réduction des performances.
de pneumatique : généralement, les dispositifs de protection contre le givre utilisent des revêtements pneumatiques souples disposés sur la surface à protéger du givre. Le revêtement pneumatique se déforme périodiquement grâce à une alimentation en fluide, ce qui permet de fissurer la couche de glace qui s’est éventuellement déposée à sa surface ou la couche de givre qui s’est formée à sa surface.
de revêtements et de matériaux : les revêtements et matériaux peuvent empêcher la formation de givre ou limiter l’adhésion de la glace par la nature du matériau utilisé dans ces revêtements et matériaux.
de l’architecture des systèmes : par exemple, par une modification des contacts électriques utilisés entre le stator et le rotor. L’utilisation de contacts électriques de type roulement empêche la tenue de charge mécanique et donc l’accumulation de glace ou de givre.
de moyens acoustiques en combinaison avec des moyens de chauffage inductifs : il s’agit d’une technologie hybride utilisant le chauffage inductif et la pression acoustique.

Parmi ces technologies, la protection contre le givre au moyen de résistances chauffantes reste la plus répandue actuellement car, en plus d’être efficace, elle a un impact limité sur l’environnement en comparaison, par exemple, des liquides dégivrants. En outre, elle permet une meilleure utilisation de la puissance électrique de l’aéronef en sollicitant les ressources électriques de l’aéronef de manière plus équilibrée entre les différentes phases de vol, ce qui n’est, par exemple, pas possible avec certains revêtements et matériaux tels que le cuivre qui utilisent jusqu’à 50% de la puissance électrique disponible à l’atterrissage et/ou au décollage,

Les résistances chauffantes sont des composants électriques aptes à générer de la chaleur par résistance à la circulation d’un courant électrique, i.e. par effet joule, tout particulièrement utilisées dans des tapis de protection contre le givre. Les tapis de protection contre le givre sont des tapis chauffants destinés à être rapportés sur la surface de la pièce à protéger du givre ou destinés à être intégrés dans la pièce à protéger du givre.

À cet égard, et comme illustré à laFIG. 3, les tapis de protection contre le givre 1’ selon l’art antérieur comprennent généralement au moins une couche 20’ chauffante intégrant la résistance chauffante. La couche chauffante 20’ est encapsulée entre une couche d’encapsulation 15’ et une couche de contact 10’ destinée à être apposée sur la surface de la pièce à protéger du givre. Elle permet le dégivrage et l’antigivrage de la surface sur laquelle est apposée ou intégrée le tapis de protection contre le givre 1 par effet joule grâce à la circulation du courant électrique à travers ladite résistante chauffante. Ainsi, les tapis de protection contre le givre sont également appelés dégivreurs thermoélectriques.

On a proposé dans l’art antérieur des tapis de protection contre le givre comprenant une couche chauffante électriquement conductrice comportant un élément chauffant résistif à base d’un intissé de nanotubes de carbone, dans lequel la valeur de la résistance est ajustée soit par la masse surfacique de l’intissé, soit par la géométrie des nanotubes de carbone, notamment leur diamètre et leur longueur. Il est donc nécessaire de modifier l’épaisseur de l’intissé de nanotubes de carbone et/ou le nombre de couches chauffantes pour adapter la valeur de la résistance et donc du chauffage généré. Selon la résistance voulue, la conception du profil aérodynamique de la surface sur laquelle ou dans laquelle doit être intégrée la couche chauffante doit être complètement renouvelée. L’adaptation de la résistance est donc particulièrement contraignante.

En outre, dans les solutions proposées par l’art antérieur, les résistantes chauffantes sont fabriquées par gravure chimique de feuillards métalliques. Les résistances obtenues par cette technologie épousent difficilement des formes à faibles rayons de courbure, c’est-à-dire des formes ayant des rayons de courbure inférieur à 1 cm de rayon. En outre, ces résistances chauffantes ne sont pas adaptées aux pièces ayant des formes tridimensionnelles non développables. Une forme tridimensionnelle est dite « non développable » lorsque sa courbure est complexe, c’est-à-dire lorsqu’elle présente une courbure dans les deux sens. C’est typiquement le cas des bords d’attaque des aubes, des bords d’attaque d’ailes à profil laminaire.

La présente invention propose une solution à au moins une partie des problèmes évoqués ci-dessus.

L’invention propose un tapis de protection contre le givre pour une pièce d’aéronef, le tapis comprenant :

- au moins une couche de contact destinée à être apposée sur une surface de ladite pièce,

- au moins une couche d’encapsulation, et

- une structure résistive interposée entre la couche de contact et la couche d’encapsulation,

la structure résistive comportant au moins une couche chauffante, apte à générer un flux de chaleur à travers la surface, faite d’un matériau comportant un intissé de nanotubes de carbone imprégné d’une résine époxy, la couche chauffante se présentant sous la forme d’un motif comportant une pluralité de segments résistifs isolés électriquement les uns des autres par la couche d’encapsulation.

L’invention fournit ainsi un tapis de protection contre le givre qui épouse les formes tridimensionnelles à faible rayon de courbure et/ou non développables. En effet, la couche chauffante se présente sous la forme d’un motif comportant une pluralité de segments résistifs isolés électriquement les uns des autres par la couche d’encapsulation. La segmentation de la couche chauffante permet au tapis de protection contre le givre selon l’invention de mieux épouser les surfaces ayant des formes à faible rayon de courbure et/ou non développables en comparaison des tapis de protection contre le givre de l’art antérieur. En effet, les dimensions et la forme des segments résistifs peuvent être aisément adaptées pour permettre un ajustement précis du tapis de protection au givre à la surface S. En outre, cela permet de contrôler précisément la densité de puissance de chauffe requise pour dégivrer ou empêcher la formation de givre sur la surface de la pièce. Le tapis de protection contre le givre permet donc d’avoir des densités de puissance de chauffe variables.

Selon différentes caractéristiques de l’invention qui pourront être prises ensemble ou séparément :

les segments résistifs sont de forme parallélépipédique rectangle,
les segments résistifs sont de forme parallélépipédique carré,
les segments résistifs sont de forme hexagonale,
Les segments résistifs sont de forme courbe,
les segments résistifs sont électriquement connectés en parallèle et/ou en série,
chaque segment présente une largeur d’au moins 5 mm, de préférence au moins 20 mm,
la couche d’encapsulation est faite d’un élastomère, d’un film thermoplastique, d’une résine thermodurcissable ou d’un composite,
la couche d’encapsulation est un élastomère à base de polychloroprène,
la couche d’encapsulation est un film thermoplastique fait d’une matière choisie parmi le polyamideimide (PAI), le polyétherimide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyéthersulfone (PESU), le polysulfure de phénylène (PPS), le ponyphénylsulfone (PPSU), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyéthercétonecétone (PEKK), le polyaryléthercétone (PAEK),
la couche d’encapsulation est faite d’une résine thermodurcissable, par exemple en époxy,
la couche d’encapsulation est faite d’un composite à base de verre et de résine époxy,
la couche chauffante présente une épaisseur inférieure ou égale à 200 micromètres,
la structure résistive présente une épaisseur inférieure ou égale à 100 micromètres,
le tapis de protection au givre comprend en outre des moyens de connexion électrique des segments résistifs entre eux,
les moyens de connexion électrique consistent en des barres d’interconnexion d’épaisseur comprise entre 25 µm et 100 µm,
le tapis de protection comprend une couche de fixation de la couche chauffante aux moyens de connexion électrique à un réseau de l’aéronef, la couche de fixation étant faite d’une résine conductrice comprenant une charge métallique,
l’intissé de nanotubes de carbones est imprégné de la résine époxy avec un taux d’imprégnation compris entre 40% et 95% en masse, de préférence entre 55% et 95% en masse, et encore plus préférablement sensiblement égal à 85% en masse,
la résine conductrice de la couche de fixation est une résine à base d’époxy, de polychloroprène, de polyuréthane, de résine phénolique, ou à base d’acrylique,
la charge métallique est choisie parmi une charge argent, une charge de nanotubes de carbone, de cuivre, d’aluminium, de nickel, ou de platine,
le tapis de protection au givre comprend une couche de renfort comportant deux couches de polychloroprène, et optionnellement une couche de tissu de verre interposée entre les deux couches de polychloroprène, la couche chauffante électriquement conductrice étant surmontée de la couche de renfort.

L’invention concerne également un ensemble comprenant au moins une pièce d’aéronef comportant une surface à dégivrer ou à protéger du givre, ladite surface étant recouverte d’un tapis de protection contre le givre tel que précédemment décrite.

L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’un tapis tel que précédemment décrit, le procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes :

(110) fournir un outillage ayant la forme d’une surface de la pièce à dégivrer ou à protéger du givre,

(120) poser une couche de contact sur l’outillage,

(130) réaliser une structure résistive comportant au moins une couche chauffante électriquement conductrice, la couche chauffante étant apte à générer un flux de chaleur à travers la surface, faite d’un matériau comportant un intissé de nanotubes de carbones imprégné d’une résine époxy, la couche chauffante se présentant sous forme d’un motif comportant une pluralité de segments,

(140) poser au moins une couche d’encapsulation sur la structure résistive de sorte à isoler coélectriquement les segments les uns des autres,

(150) réaliser une cocuisson de la couche de contact, de la structure résistive et de la couche d’encapsulation.

Brève description des figures

D’autres objets, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :

- laFIG. 1illustre une turbomachine et un tapis de protection contre le givre selon l’art antérieur, le tapis étant installé sur les hélices de la turbomachine,

- laFIG. 2est une demi vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine pour un aéronef,

- laFIG. 2est une vue schématique en coupe axiale de la turbomachine de laFIG. 2et de son pylône de suspension à un aéronef, et illustre une configuration des organes de suspension,

- laFIG. 3illustre un tapis de protection thermique selon l’art antérieur,

- laFIG. 4est une vue schématique éclatée d’un tapis de protection contre le givre selon un mode de réalisation de la présente invention,

- laFIG. 5est une vue schématique d’une couche chauffante et des moyens de connexion électrique des différents segments de la couche chauffante,

- laFIG. 6illustre de manière schématique les différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un tapis de protection contre le givre selon un mode de réalisation de l’invention,

- laFIG. 7illustre un prototype de tapis de protection contre le givre selon l’invention, le tapis de protection étant équipé de sondes de température,

- laFIG. 8est une radiographie d’un prototype de tapis de protection thermique selon un mode de réalisation de l’invention,

- laFIG. 9illustre une couche chauffante selon une variante,

- laFIG. 9illustre une couche chauffante selon une autre variante.

Description détaillée de l’invention

Les figures 1 et 2 illustrent un exemple de turbomachine 200 d’aéronef. La turbomachine 200 est par exemple un turbopropulseur à double flux.

Comme cela est plus précisément illustré sur les figures 2a et 2b, la turbomachine 200 s’étend le long d’un axe longitudinal X. Un flux de gaz F s’écoule dans la turbomachine 200.

Au sens de la présente invention, les termes « amont » et « aval » s’entendent relativement par rapport au sens d’écoulement du flux de gaz F dans la turbomachine 200 le long de l’axe longitudinal X.

Les termes « radial », « radialement », « longitudinal », « longitudinalement », « axial », « axialement », s’entendent par rapport à l’axe longitudinal X de la turbomachine 200.

Les termes « interne », « intérieurement », « externe », « extérieurement », s’entendent par rapport à l’éloignement de l’axe longitudinal X le long d’un axe radial à l’axe longitudinal X.

Comme cela est représenté à laFIG. 2, la turbomachine 200 comprend alors une hélice secondaire 230 entraînée en rotation par un arbre du générateur de gaz 212. Cette hélice 230 est située dans la veine V1 d’écoulement du flux primaire F1 et en amont d’un deuxième bec annulaire 232 de séparation d’une veine annulaire V11 d’écoulement d’un flux interne F11.

Le flux interne F11 alimente un compresseur 214.

LaFIG. 2permet de voir que le générateur de gaz 212 comprend deux compartiments annulaires C1, C2 qui s’étendent autour de l’axe X.

Le premier compartiment annulaire C1 est appelé compartiment chaud car il est relativement proche de la veine V11 et donc plus exposé à la chaleur générée par la compression, par la chambre de combustion 216 et par les gaz de combustion. Ce compartiment chaud C1 s’étend axialement entre le deuxième bec 232 et une première tuyère 234 d’éjection du flux F11 en sortie de la ou des turbine(s). Ce compartiment chaud C1 est en outre délimité radialement par des première et deuxième parois annulaires 236, 238, respectivement interne et externe, qui s’étendent coaxialement l’une autour de l’autre. La première paroi 236 définit extérieurement la veine d’écoulement V11 du flux interne F11.

Le deuxième compartiment annulaire C2 est appelé compartiment froid car il est moins exposé à la chaleur. Ce compartiment froid C2 s’étend axialement entre le premier bec 222 et une deuxième tuyère 240 d’éjection du deuxième flux externe F12. Ce compartiment froid C2 est en outre délimité radialement par des troisième et quatrième parois annulaires 242, 244, respectivement interne et externe, qui s’étendent coaxialement l’une autour de l’autre. La quatrième paroi 244 définit intérieurement la veine V2 d’écoulement du flux secondaire F2.

De nombreux équipements de la turbomachine 200 sont installés dans le compartiment chaud C1 qui est volumineux. Le compartiment froid C2 est relativement exigu et réservé aux équipements ne supportant pas les températures du compartiment chaud C1, en particulier les équipements électroniques.

LaFIG. 2montre une configuration possible pour la suspension de la turbomachine 200 de laFIG. 2. Les organes de suspension amont 248 et aval 250 sont situés au niveau du compartiment froid C2. Les organes de suspension aval 250 sont reliés au carter intermédiaire 254 et les bielles de reprise de poussée 256 s’étendent depuis le générateur de gaz 212 jusqu’à un point de fixation sur le pylône 228 qui est situé bien en aval des organes de suspension 248, 250.

Certaines pièces P de la turbomachine 200, telles que le disque 5 ou les aubes 6, 7 sont particulièrement soumises à un risque de formation de givre ou de glace compte tenu du flux d’air froid qui les balaye. Ce risque de formation de givre ou de glace existe également pour des bords d’attaques d’ailes, des bords d’attaques d’entrées d’air moteur ainsi que pour des empennages de l’aéronef.

À ce stade on peut sans doute préciser que la glace se distingue du givre en ce qu’elle est formée par accrétion, i.e. par accumulation, sur une surface S de la pièce P concernée alors que le givre est de la glace formée par la congélation de fines gouttelettes surfondues. Comme vu en introduction de cette description, l’accrétion de glace ou la formation de givre sur les pales de rotor des turbomachines à soufflante, entraîne une perte d’opérabilité qui résulte typiquement d’une dégradation des propriétés aérodynamique de la surface impactée, de l’ingestion potentielle de glace ou de givre par la turbomachine, ou encore du blocage des pas des aubes. En outre, la formation de givre ou de glace peut créer un balourd et déséquilibrer la turbomachine 200. Aussi, le givre ou la glace formé sur ces pièces P peut s’insérer dans le générateur de gaz et causer de grave dommages.

Afin de prévenir la formation de glace ou de givre et/ou de dégivrer, c’est-à-dire de retirer la glace ou le givre formé, un tapis de protection contre le givre 1, 1’ est apposé ou intégré à certaines des pièces P telles que le disque 5 ou les aubes 6, 7. Le tapis de protection contre le givre 1 peut être apposé sur une surface S externe ou interne de la pièce P à protéger du givre ou intégré à un corps de la pièce P. Dans ce dernier cas, si la pièce P est faite d’une structure composite, le tapis de protection contre le givre 1 est agencé en sandwich entre deux nappes de fibres de la structure composite. De manière encore plus préférée, le tapis de protection contre le givre 1, 1’ est situé entre une première nappe de fibres adjacente à la surface S balayée par le flux d’air froid et une deuxième nappe de fibres adjacente à la première nappe de fibres. Par exemple, le tapis de protection contre le givre 1, 1’ peut être apposé sur une face arrière externe d’un séparateur de flux d’une soufflante non carénée.

En référence à laFIG. 4, l’invention concerne un tapis de protection contre le givre pour une pièce P d’un aéronef, par exemple le disque 5 ou les aubes 6, 7 tels que décrits précédemment. Dans la présente description, lorsqu’on parle de « protection au givre », il est question d’empêcher au givre ou à la glace de se former (antigivrage) et/ou de dégivrer une surface S sur laquelle s’est déjà formé(e) du givre ou de la glace (dégivrage).

Le tapis de protection contre le givre 1 comprend de manière typique au moins une couche 10 de contact destinée à être apposée sur la surface S de la pièce à protéger du givre, une couche 15 d’encapsulation, et une structure 20 résistive interposée entre la couche 10 de contact et la couche d’encapsulation.

La couche 10 de contact permet de supporter la structure 20 résistive et a pour fonction de réaliser l’isolation électrique. De plus, c’est par l’intermédiaire de la couche 10 de contact que le tapis de protection contre le givre 1 est apposé sur la surface, interne ou externe, de la pièce P, c’est-à-dire dans les configurations où le tapis de protection contre le givre 1 n’est pas intégré dans le corps de la pièce P. La couche 10 de contact permet donc de protéger la pièce P d’un contact direct avec la structure 20 résistive, qui, comme cela sera vu dans la suite, est amenée à produire de la chaleur.

La couche 10 de contact peut être une couche élastomérique en polychloroprène (CR). Le polychloroprène, également appelé néoprène, présente une excellente tenue mécanique. La couche 10 de contact peut être faite dans toute autre matière ayant une bonne, voire excellente tenue mécanique. D’autres élastomères ont également des propriétés mécaniques satisfaisantes. C’est par exemple le cas du caoutchouc naturel, du caoutchouc éthylène acrylique (EA), du styrène-butadiène (SBR), du polyuréthane (PU) élastomérique, etc.

La couche 10 de contact peut également être faite dans une autre matière qu’un élastomère. La couche 10 de contact peut être un film thermoplastique fait d’une matière choisie parmi le polyamideimide (PAI), le polyétherimide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyéthersulfone (PESU), le polysulfure de phénylène (PPS), le ponyphénylsulfone (PPSU), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyéthercétonecétone (PEKK), le polyaryléthercétone (PAEK), polyimide (PI). Ces matières aussi permettent aussi d’assurer la protection de la structure à l’environnement extérieur ainsi que l’isolation électrique.

Le tapis de protection contre le givre 1 peut comprendre une ou plusieurs couches 10 de contact. Le nombre de couches 10 de contact est, de préférence, d’au plus trois afin de limiter l’épaisseur du tapis de protection contre le givre 1 et ne pas modifier le profil aérodynamique de la surface S. Dans le mode de réalisation illustré à laFIG. 4, le tapis 1 de protection contre le givre comprend deux couches 10 de contact. Cela permet d’obtenir un bon compromis entre une bonne tenue mécanique et un encombrement limité du tapis de protection contre le givre 1.

La couche 15 d’encapsulation assure la protection de la structure 20 résistive de l’environnement extérieur, et la protège ainsi des intempéries. En outre, la couche 15 d’encapsulation a également pour fonction d’isoler électriquement. Nous y reviendrons dans la suite.

Lorsque le tapis de protection contre le givre 1 est destiné à être apposé sur la surface S, interne ou externe, de la pièce P, la couche 15 d’encapsulation se trouve du côté opposé du tapis de protection contre le givre 1 au côté en appui sur la surface S de la pièce P qui est à protéger du givre. En effet, c’est la couche 10 de contact qui est en appui sur cette surface S. La couche 15 d’encapsulation se trouve du côté du flux d’air froid qui est susceptible de générer du givre ou de la glace. Lorsque le tapis de protection contre le givre 1 est destiné à être intégré dans le corps de la pièce P, la couche 15 d’encapsulation se trouve du côté de la surface S à protéger du givre tandis que la couche 10 de contact est orienté vers la structure interne de la pièce P. C’est ce mode de réalisation qui est illustré à laFIG. 4, le « S » encadré représentant la surface à protéger du givre.

La couche 15 d’encapsulation peut être faite d’un matériau à base d’un élastomère, d’un film thermoplastique, d’une résine thermodurcissable ou d’un composite. Selon un mode de réalisation préférentiel, la couche d’encapsulation est faite d’un élastomère à base de polychloroprène, ce qui lui permet d’assurer la protection de la structure résistive à l’environnement extérieur, notamment une protection contre l’érosion (jet de sable, pluie) et l’isolation électrique. La couche 15 d’encapsulation 15 peut avantageusement être conductrice thermique.

La couche 15 d’encapsulation peut également être faite dans une autre matière qu’un élastomère. La couche 15 d’encapsulation peut être un film thermoplastique fait d’une matière choisie parmi le polyamideimide (PAI), le polyétherimide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyéthersulfone (PESU), le polysulfure de phénylène (PPS), le ponyphénylsulfone (PPSU), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyéthercétonecétone (PEKK), le polyaryléthercétone (PAEK), polyimide (PI). Ces matières aussi permettent aussi d’assurer la protection de la structure résistive à l’environnement extérieur ainsi que l’isolation électrique.

En variante, la couche 15 d’encapsulation peut être faite d’une résine thermodurcissable, par exemple une résine époxy, ou encore d’un composite à base de verre et de résine époxy. Ces matières permettent de réduire le poids de la couche 15 d’encapsulation tout en conservant une protection appropriée à l’environnement extérieur et en assurant l’isolation électrique.

Il est avantageux que la couche 15 d’encapsulation et la couche 10 de contact soient faites de la même matière. En effet, cela favorise une bonne adhésion de la couche 10 de contact et de la couche 15 d’encapsulation lors de la cocuisson réalisée pendant fabrication du tapis de protection au givre 1.

Le tapis de protection contre le givre 1 peut, à l’instar de la couche 10 de contact, comprendre une ou plusieurs couches 15 d’encapsulation. Le nombre de couches 15 d’encapsulation est de préférence d’au plus trois afin de limiter l’épaisseur du tapis de protection contre le givre 1 et ne pas modifier le profil aérodynamique de la surface S, lorsque la(es) couche(s) 15 d’encapsulation sont en élastomère. Dans le mode de réalisation illustré à laFIG. 4, le tapis 1 de protection contre le givre comprend deux couches 10 de contact. Cela permet d’obtenir un bon compromis entre une bonne tenue mécanique et un encombrement limité du tapis de protection contre le givre 1.

Comme indiqué précédemment, la structure 20 résistive est interposée entre la couche 10 de contact et la couche 15 d’encapsulation. La structure 20 résistive est le cœur du tapis de protection au givre 1 selon l’invention et en représente la partie active.

La structure 20 résistive comprend au moins une couche chauffante 22 apte à générer un flux de chaleur à travers la surface S à protéger du givre. À cet égard, la couche chauffante 22 est avantageusement une couche résistive configurée pour effectuer un chauffage par effet Joule. Autrement dit, la couche chauffante 22 est apte à générer de la chaleur par résistance à la circulation d’un courant électrique. Encore autrement dit, la couche chauffante 22 fonctionne à la manière d’une résistance chauffante.

Dans le cadre de l’invention, la couche chauffante 22 est faite d’un matériau comportant un intissé de nanotubes de carbone (NTCs) imprégné d’une résine époxy. L’intissé de nanotubes de carbone permet par effet Joule de générer de la chaleur. Il est lui-même un très bon conducteur thermique. Les nanotubes présentent une forme tubulaire allongée. Ils sont avantageusement orientés aléatoirement. L’imprégnation avec la résine époxy a pour but de permettre l’adhésion de la couche chauffante 22 avec la couche 10 de contact sans ajout de colles. Cela permet de réduire le nombre d’opérations industrielles à réaliser. En outre, cela permet de protéger les opérateurs de fabrication des risques chimiques liées aux colles. En effet, ces dernières sont souvent solvantées et génèrent des composés organiques volatiles (COV).

À ce propos, il est préférable que l’intissé de NTCs soit imprégné de la résine époxy avec un taux d’imprégnation compris entre 40% et 95% en masse.

Un taux d’imprégnation de l’intissé de NTCs d’au moins 40% en masse de résine époxy permet de remplir en quantité suffisante les volumes laissés libres entre les NTCs de l’intissé pour que des liaisons chimiques puissent être crées à l’interface entre la couche chauffante 22 et, respectivement, la couche 10 de contact et/ou la couche 15 d’encapsulation lors de la cuisson en température et sous pression du tapis de protection contre le givre 1.

Le taux d’imprégnation de l’intissé de NTCs est préférablement d’au plus 95% en masse de résine époxy afin d’éviter la création d’une couche épaisse électriquement isolante de résine époxy à l’interface entre la couche chauffante 22 et des moyens 30 de connexion électrique qui seront décrits dans la suite. On entend par « couche épaisse », une couche électriquement isolante de résine époxy qui déborde suffisamment à l’extérieur de la couche chauffante 22 pour empêcher la conduction électrique entre la couche chauffante 22 et les moyens 30 de connexion électrique. En effet, la formation d’une telle couche électriquement isolante générerait une résistance de contact importante qui conduirait à des surchauffes locales non souhaitées. Ainsi, lorsque le taux d’imprégnation de l’intissé de NTCs est d’au plus 95% en masse de résine époxy, la couche électriquement isolante de résine époxy est soit de faible épaisseur soit inexistante.

De manière avantageuse, le taux d’imprégnation de l’intissé de NTCs en résine époxy est compris entre 55% et 95% en masse. Un taux d’imprégnation de l’intissé de NTCs d’au moins 55% en masse de résine époxy permet d’améliorer encore plus l’adhésion de la couche chauffante 22 à, respectivement, la couche 10 de contact et/ou la couche 15 d’encapsulation. De manière particulièrement avantageuse, le taux d’imprégnation de l’intissé de NTCs en résine époxy est de 85% en masse de résine époxy ce qui permet d’obtenir un compromis entre faible résistance de contact à l’interface entre la couche chauffante 22 et les moyens 30 de connexion électrique, et adhérence satisfaisante de la couche chauffante 22 à, respectivement, la couche 10 de contact et/ou la couche 15 d’encapsulation. Pour un tel taux d’imprégnation, l’adhérence mesurée est égale 1,9 daN/cm.

Selon l’invention, la couche chauffante 22 se présente sous la forme d’un motif comportant une pluralité de segments 23 résistifs isolés électriquement les uns des autres par la couche 15 d’encapsulation. Le mot « segment » s’entend au sens conventionnel du terme et désigne une partie de la couche chauffante bien délimitée et distincte des autres parties, c’est-à-dire des autres segments. La couche chauffante 22 se présente donc sous la forme d’une pluralité de segments 23 résistifs agencés de manière à former un motif. Incidemment, chaque segment résistif forme donc une résistante chauffante indépendante. En pratique le motif s’étend dans un plan orthogonal à l’axe Z d’empilement du tapis de protection contre le givre 1. Plus précisément, le motif s’étend le long d’un axe longitudinal X et/ou d’un axe transversal Y du tapis de protection contre le givre 1.

Le tapis de protection contre le givre 1 selon l’invention est ainsi configuré pour épouser les formes tridimensionnelles à faible rayon de courbure et/ou non développables. On entend par « faible rayon de courbure » un rayon de courbure inférieur à 1 cm de rayon. Une forme tridimensionnelle est dite « non développable » lorsque sa courbure est complexe, c’est-à-dire lorsqu’elle présente une courbure dans les deux sens.

La segmentation de la couche chauffante 22, c’est-à-dire le fait pour la couche chauffante 22 d’être segmentée en plusieurs segments 23, permet au tapis de protection contre le givre 1 selon l’invention de mieux épouser les surfaces ayant des formes à faible rayon de courbure et/ou non développables en comparaison des tapis de protection contre le givre de l’art antérieur. En effet, les dimensions et la forme des segments 23 résistifs peuvent être aisément adaptées pour permettre un ajustement précis du tapis de protection contre le givre 1 à la surface S. Ainsi, l’invention permet de couvrir plus de 70% de la surface S d’une pièce en juxtaposant éventuellement plusieurs tapis de protection contre le givre 1, ce qui permet d’avoir une surface S chauffée de manière homogène.

En outre, comme la puissance surfacique peut être ajustée en variant les dimensions des segments, il est possible d’ajuster précisément les dimensions des segments en fonction de la densité de puissance de chauffe souhaitée pour dégivrer ou empêcher la formation de givre sur la surface S de la pièce P. Les densités de puissance de chauffe du tapis de protection contre le givre 1 peuvent donc être modifiées.

De plus, le fait d’isoler électriquement les segments 23 résistifs permet d’éviter une perte de puissance électrique de chauffe et d’éviter que subséquemment le dégivrage ou l’antigivrage ne puisse avoir lieu. Le tapis de protection contre le givre 1 selon l’invention permet donc de fournir une puissance électrique de chauffe optimale à la surface S.

Selon un mode de réalisation préférentiel illustré à laFIG. 5, les segments 23 résistifs sont de forme parallélépipédique rectangle. Autrement dit, les segments 23 résistifs se présentent sous la forme de bandes dont le ratio largeur sur longueur peut être précisément ajusté à épaisseur constante pour adapter la puissance électrique de chauffe. En effet, la puissance électrique de chauffe développée par un segment 23 résistif est donnée par :

avec (1)

Où U est la tension appliquée aux bornes du segment 23 (en Volts), R est la résistance électrique du segment 23 (en Ohm), ρs est la résistivité surfacique de l’intissé de NTCs (1 Ohm / carré), Lo est la longueur du segment 23 résistif (en mm), La est la largeur du segment 23 résistif (en mm).

La puissance surfacique Ps développée par le segment 23 résistif (W/cm²) est donc :

Ainsi, lorsque les segments 23 résistifs sont de forme parallélépipédique rectangle, la puissance surfacique Ps développée peut donc être ajustée en faisant varier la largeur des segments 23 résistifs. Cela permet de faire varier au besoin la puissance surfacique développée de façon simple en modulant la largeur des segments 23 résistifs sur la surface S à protéger du givre. À cet égard, l’intissé de NTCs présente avantageusement une résistivité surfacique de 1 Ohm / carré. La société Huntsman fournit de tels intissés sous la marque Miralon. De préférence, on pourra disposer d’une gamme de plusieurs épaisseurs d’intissé de NTCs de résistivité ρs différentes pour couvrir l’ensemble des besoins de l’aéronef, par exemple des intissés avec des résistivité ρs de 0,10 – 1 et 1,5 ou 2,5 ohm / carré.

Toujours dans le cadre de ce mode de réalisation et à titre préférentiel, chaque segment 23 résistif présente une largeur d’au moins 5 mm, de préférence au moins 20 mm. Plus la largeur des segments 23 résistifs est faible plus il sera aisé pour le tapis de protection contre le givre 1 d’épouser des formes complexes. Les segments 23 résistifs de largeur supérieure ou égale à 20 mm permettent avantageusement de réduire les dispersions relatives des valeurs de résistances. Ces dispersions s’expliquent typiquement par la tolérance due à la découpe des segments 23 résistifs parallélépipédiques rectangle ainsi que de la largeur des segments. Par exemple, pour obtenir une tolérance de 5% sur 5 mm il faudrait une tolérance de ± 0,25 mm sur la largeur découpée. Il est donc avantageux de réaliser une découpe précise des segments 23 résistifs pour que la valeur de la résistance soit également précise.

De manière générale, il est utile de contrôler la géométrie, l’arrangement et les propriétés des segments 23 résistifs afin d’obtenir une résistance stable dans le domaine de température d’utilisation du tapis de protection contre le givre 1. Autrement dit, cela permet d’obtenir une variation linéaire sur une plage de température comprise entre -40°C à +100°C, l’écart de résistance étant inférieur à 20% entre la valeur maximale et la valeur minimale de la plage de température.

Il est également possible d’ajuster la puissance surfacique de chauffe en utilisant l’arrangement des segments 23 résistifs parallélépipédiques rectangle. À cet égard et de manière avantageuse, les segments 23 résistifs sont électriquement connectés en parallèle et/ou en série. Dans l’exemple de réalisation illustré à laFIG. 5, les segments résistifs sont disposés en série. Il est alors préférable que le tapis de protection contre le givre 1 ne comprenne qu’une unique entrée et une unique sortie par pièce P. Les segments 23 résistifs sont alors reliés entre eux par des moyens 30 de connexion électrique, eux-mêmes reliés à l’entrée et à la sortie. D’autres formes de segments 23 résistifs sont envisageables.

Selon une première variante non illustrée, les segments 23 résistifs peuvent être de forme parallélépipédique carré.

Selon une deuxième variante illustrée à laFIG. 9, les segments 23 résistifs sont de forme hexagonale. Dans cette variante de réalisation, il y a un risque que la température de la surface soit moins homogène car la section varie au niveau des segments 23 résistifs. Ceci étant, l’intissé de NTCs ou un autre élément peut être utilisé pour compenser cette perte d’homogénéité.

Selon une troisième variante illustrée à laFIG. 9, les segments 23 résistifs sont de forme courbe, ce qui permet, par exemple, d’habiller une entrée d’air ou de suivre le bord d’attaque d’une hélice.

Selon un mode de réalisation préférentiel, la couche chauffante 22 présente une épaisseur inférieure ou égale à 200 micromètres, et de préférence inférieure à 100 micromètres. Il est avantageux de conserver un tapis de protection contre le givre 1 de faible épaisseur afin de ne pas dégrader l’aérodynamisme sur les pâles d’hélices.

Selon un mode de réalisation particulier, le tapis de protection contre le givre 1 peut en outre comprendre des moyens 30 de connexion électrique des segments 23 résistifs entre eux (visibles à laFIG. 4). De tels moyens 30 ont été introduits dans les sections qui précèdent. Cela permet avantageusement de former un réseau de segments 23 résistifs en série ou en parallèle.

De préférence, les moyens 30 de connexion électrique consistent en des barres d’interconnexion métalliques. Ils peuvent par exemple être en cuivre, en argent, en or, en aluminium, en nickel en platine, en inox ou tout autre métal connu de l’homme du métier pour réaliser ce type de connexion électrique.

Il convient de préciser qu’un aéronef présente généralement deux bornes, une borne + et une borne -, pour alimenter tout le réseau de résistances électriques connectées entre elles en parallèle ou en série. De manière classique, chaque pièce P à protéger du givre est associée à une unique alimentation électrique ayant une borne + et une borne -. Par exemple, chaque pâle dispose de sa propre alimentation électrique. Les connections électriques sont généralement réalisées par soudage.

Les moyens 30 d’interconnexion relient les segments 23 résistifs entre eux et sont reliés à la connectique avion en deux points, 31a et 31b (FIG. 5), une seule alimentation étant généralement prévue par pièce par souci de simplification. Cela permet de créer des zones à puissance variable dans les pièces même avec une seule alimentation aéronef

De préférence également, les barres d’interconnexion 30 métalliques présentent une épaisseur comprise entre 25 µm et 100 µm, préférentiellement entre 60 µm et 80 µm, et plus préférentiellement égale à 70 µm. Cela dépend du métal dont sont faites les barres d’interconnexion 30. Si les barres d’interconnexion 30 sont réalisées en inox, l’inox étant moins conducteur les barres d’interconnexion 30 devront être d’épaisseur plus élevée. Une épaisseur d’au moins 25 µm permet de réaliser aux barres d’interconnexion 30 métalliques de supporter une opération manuelle d’émérisage. L’émérisage est une opération de ponçage léger par laquelle une surface est adoucie au moyen d’un cylindre tournant garni d’émeri. La gamme de valeurs précédemment indiquée, i.e. entre 25 µm et 100 µm, permet d’obtenir des barres d’interconnexion 30 métalliques ayant une résistance électrique négligeable et qui ne chauffent pas. Il est préférable de positionner les barres d’interconnexion 30 métalliques hors de la surface S à protéger du givre.

En outre, le tapis de protection contre le givre 1 comprend avantageusement une couche de fixation 25 de la couche chauffante 22 aux moyens 30 de connexion électrique, la couche de fixation 25 étant faite d’une résine conductrice comprenant une charge métallique. Une telle couche de fixation 25 est particulièrement avantageuse car elle permet de fixer, et donc de les relier mécaniquement, la couche chauffante 22 aux moyens 30 de connexion électrique, tout en assurant une conductivité électrique suffisante entre ces deux couches.

À cet égard, la résine conductrice peut avantageusement comprendre une résine conductrice comportant au moins une charge métallique. La résine conductrice de la couche de fixation 25 est une avantageusement une résine à base d’époxy, de polychloroprène, de polyuréthane, de résine phénolique, ou à base d’acrylique. Concomitamment, la charge métallique est choisie parmi une charge argent, une charge de nanotubes de carbone, de cuivre, d’aluminium, de nickel, de platine ou de graphène. Les couches de fixation 25 faites à partir de telles résines conductrices et de telles charges métalliques présentent une haute conductivité électrique, si bien que la connexion électrique entre la couche chauffante 22 et les moyens 30 de connexion électrique est de bonne qualité. En effet, cette connexion électrique est réalisée sans ajouter de résistance électrique additionnelle cumulée (i.e. somme des résistances de connexion) supérieure à 1% de la résistance totale.

En variante, la couche de fixation 25 peut également être sous forme d’un film, d’une pâte ou d’une solution à pulvériser. Les charges métalliques précitées ne sont nullement limitatives. En outre, il est préférable que l’épaisseur de la couche de fixation 25 n’excède pas 200 µm, préférentiellement 100 µm.

Le tapis de protection contre le givre 1 peut en outre comprendre une couche de renfort 21 comportant deux couches 21a, 21c de polychloroprène, et une couche de tissu de verre 21b interposée entre les deux couches 21a, 21c de polychloroprène, la couche chauffante 22 électriquement conductrice étant surmontée de la couche de renfort 21. La couche de tissu de verre 21b est optionnelle. La couche de renfort 21 permet de faciliter la fabrication de l’intissé de NTCs sous forme d’un motif comprenant une pluralité de segments. En effet, lors de la fabrication du tapis de protection contre le givre 1, la couche de renfort 21 est assemblée par doublage, sans colle, à l’intissé de NTCs afin de réaliser la découpe de l’intissé de NTCs avec plus de précision. La couche de renfort 21 permet ainsi de stabiliser l’intissé de NTCs au moment de la découpe. En variante, il est possible de remplacer la couche de renfort 21 précitée, i.e. comportant deux couches 21a, 21c de polychloroprène, et une couche de tissu de verre 21b interposée entre les deux couches 21a, 21c de polychloroprène, par une feuille élastomérique non renforcée. D’autres solutions pour supporter la couche chauffante 22 lors de la mise en œuvre peuvent être envisagées. Les propositions décrites ici ne sont pas exhaustives.

L’invention concerne également un ensemble comprenant au moins une pièce d’aéronef comportant une surface S à protéger du givre, dans lequel la surface S est recouverte d’un tapis de protection contre le givre 1 tel que précédemment décrit.

En référence à laFIG. 6, l’invention concerne en outre un procédé 100 de fabrication d’un tapis de protection contre le givre tel que précédemment décrit. Le procédé 100 de fabrication comprend les étapes décrites dans la suite.

Lors d’une étape 110, on fournit un outillage ayant la forme d’une surface S de la pièce P à dégivrer ou à protéger du givre. De manière optionnelle, on dépose un textile d’arrachement ayant pour rôle d’imprimer un grain toile sur la surface S à protéger du givre sur laquelle doit être apposée ou intégré le tapis de protection contre le givre 1. Un aspect de surface granuleux permet avantageusement d’améliorer la performance de collage du dégivreur sur son support.

L’outillage peut être métallique ou dans toute autre matière résistant à la cuisson autoclave lorsque ce mode de cuisson est mis en œuvre. L’outillage peut être réalisé en composite, ou en thermoplastique haute température renforcé par des fibres de carbone. Ce qui importe dans le cadre de la présente invention est d’avoir un outillage ayant la forme de la surface S de la pièce à réaliser. Lorsque la forme à fabriquée est développable, le procédé 100 selon l’invention peut aussi être utilisé pour fabriquer des tapis de protection au givre pour surface plane.

Lors d’une étape 120, on pose au moins une couche 10 de contact sur l’outillage métallique. La couche 10 de contact peut par exemple être une couche élastomérique à base de polychloroprène.

Selon une mise en œuvre particulière, avant de mettre en œuvre l’étape 130 qui sera décrite dans la suite, on effectue une préparation des moyens 30 de connexion électrique, de préférence des barres 30 d’interconnexion métalliques. À cet égard, on réalise un émérisage, i.e. ponçage léger, des barres d’interconnexion, puis un dépôt de primaires d’adhérence 28b. Les primaires d’adhérence 28b sont typiquement au nombre de deux, une couche primaire et une couche secondaire. Ensuite, on dépose une ou deux couches 28a de colle, par exemple une colle à base polychloroprène.

Toujours selon une mise en œuvre particulière, une fois que les barres d’interconnexion 30 métalliques sont préparées, elles sont déposées sur la couche 10 de contact de sorte à ce que la(les) couche(s) 28a de colle à base de polychloroprène soit tournée vers la couche 10 de contact. Les barres d’interconnexion 30 métalliques sont déposées dans une direction d’axe Z d’empilement. Cela facilite en effet l’adhésion des barres d’interconnexion 30 à la couche 10 de contact.

De préférence, on pose une couche de fixation 25 sur les barres d’interconnexion 30 métalliques dans une direction d’axe Z d’empilement. La couche de fixation 25 comprend avantageusement une résine conductrice, de préférence en époxy, comportant une charge métallique argent.

Lors d’une étape 130, on réalise une structure résistive 20 comportant au moins une couche chauffante 22, la couche chauffante 22 étant apte à générer un flux de chaleur à travers la surface S, faite d’un matériau comportant un intissé de nanotubes de carbones imprégné d’une résine époxy, la couche chauffante 22 se présentant sous forme d’un motif comportant une pluralité de segments 23 résistifs. La couche chauffante 22 peut être préalablement doublée et découpée de sorte à former les segments 23 résistifs, puis posée sur la couche de fixation 25 dans une direction d’axe Z d’empilement.

Lors d’une étape 140, on pose au moins une couche 15 d’encapsulation sur la structure 20 résistive de sorte à isoler électriquement les segments 23 résistifs les uns des autres. Cette étape 140 peut être réalisée en deux sous-étapes, une première sous-étape consistant à poser une première couche 15 d’encapsulation sous forme de profilés destinés à remplir les espaces laissés vides entre les segments 23 résistifs et une deuxième sous-étape consistant à poser une deuxième couche 15 d’encapsulation sous forme d’une ou plusieurs feuilles. La(les) couche(s) d’encapsulation sont préférablement faite(s) d’un élastomère à base de polychloroprène. Lorsque la couche 10 de contact est également en polychloroprène, cela favorise la liaison chimique des couches entre elles après cocuisson.

Lors d’une étape 150, on réalise une cocuisson de la(des) couche(s) de contact 10, de la structure 20 résistive et de la(des) couche(des) 15 d’encapsulation. À l’issu de cette étape, le tapis de protection contre le givre 1 forme un assemblage solidaire.

La cocuisson permet de s’affranchir de l’utilisation de colle. Elle peut être mise en œuvre la couche 10 de contact et la résine époxy de la couche chauffant 22. Elle peut également être mise en œuvre lorsqu’un préimprégné verre/époxy est utilisé pour la couche 10 de contact et la couche 15 d’encapsulation. À cet égard, les cinétiques de cuissons sont avantageusement choisies pour être compatibles avec les matériaux sélectionnés.

La cocuisson peut être mis en œuvre sous poche à vide en autoclave. En alternative, la cocuisson peut également être mise en œuvre hors autoclave, à titre d’exemple non limitatif sous presse chauffante ou encore sur un moule chauffant.

Description d’un exemple de réalisation

LaFIG. 7illustre un prototype de tapis de protection contre le givre 1 selon un exemple de réalisation de l’invention, le tapis de protection 1 étant équipé de sondes de température.

La couche 10 de contact est une bicouche élastomérique à base de polychloroprène. Elle comprend une première couche de polychloroprène et une deuxième couche de polychloroprène. De préférence, la première couche de polychloroprène présente une couleur différente de la deuxième couche de polychloroprène, ce qui permet de les distinguer.

La couche d’encapsulation est faite en polychloroprène.

La couche chauffante 22 est faite d’un intissé de NTCs de la marque Miralon fourni par Huntsman. La couche chauffante 22 se présente sous la forme d’un motif comportant une pluralité de segments 23 parallélépipédiques rectangle résistifs isolées électriquement les uns des autres par la couche d’encapsulation. Les segments 23 résistifs présentent une largeur de 50 mm, une longueur de 190 mm et sont séparés par une distance de 5 mm.

Les moyens 30 de connexion électrique sont des barres d’interconnexion en cuivre ayant une épaisseur de 70 µm. Les barres d’interconnexion en cuivre peuvent être aisément distinguées sur la radiographie de laFIG. 8.

La couche de fixation 25 est une résine époxy chargée argent de 100 µm d’épaisseur. Une colle LOCTITE ABLESTICK CF 3350-004 d’Henkel peut être utilisée comme couche de fixation 25.

Les configurations montrées aux figures citées ne sont que des exemples possibles, nullement limitatifs, de l’invention qui englobe au contraire les variantes de conception à la portée de l’homme de l’art.

Claims

Tapis de protection contre le givre (1) pour une pièce (P) d’aéronef, le tapis (1) comprenant :
- au moins une couche (10) de contact destinée à être apposée sur une surface (S) de ladite pièce (P),
- au moins une couche (15) d’encapsulation, et
- une structure (20) résistive interposée entre la couche (10) de contact et la couche (15) d’encapsulation,
la structure (20) comportant au moins une couche chauffante (22), apte à générer un flux de chaleur à travers la surface (S), faite d’un matériau comportant un intissé de nanotubes de carbone imprégné d’une résine époxy, la couche chauffante (22) se présentant sous la forme d’un motif comportant une pluralité de segments (23) résistifs isolés électriquement les uns des autres par la couche (15) d’encapsulation.
Tapis de protection contre le givre (1) selon la revendication 1, dans lequel les segments (23) résistifs sont de forme parallélépipédique rectangle.
Tapis de protection contre le givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les segments (23) résistifs sont électriquement connectés en parallèle et/ou en série.
Tapis de protection contre le givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la couche (15) d’encapsulation est faite d’un matériau élastomère, d’un film thermoplastique, d’une résine thermodurcissable ou d’un composite.
Tapis de protection contre le givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la couche chauffante (22) présente une épaisseur inférieure ou égale à 200 micromètres, de préférence inférieure à 100 micromètres.
Tapis de protection contre le givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre des moyens (30) de connexion électrique des segments (23) résistifs entre eux, et une couche de fixation (25) de la couche chauffante (22) aux moyens (30) de connexion électrique, la couche de fixation (25) étant faite d’une résine conductrice comprenant une charge métallique.
Tapis de protection contre le givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une couche de renfort (21) comportant deux couches (21a, 21c) de polychloroprène, et, optionnellement une couche de tissu de verre (21b) interposée entre les deux couches (21a, 21c) de polychloroprène, la couche chauffante (22) électriquement conductrice étant surmontée de la couche de renfort (21).
Tapis de protection contre le givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche (10) de contact est faite d’un matériau élastomère, d’un film thermoplastique, d’une résine thermodurcissable ou d’un composite.
Ensemble comprenant au moins une pièce (P) d’aéronef comportant une surface (S) à dégivrer ou à protéger du givre, ladite surface (S) étant recouverte d’un tapis de protection contre le givre (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
Procédé (100) de fabrication d’un tapis selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé (100) de fabrication comprenant les étapes suivantes :
(110) fournir un outillage ayant la forme d’une surface (S) de la pièce (P) à dégivrer ou à protéger du givre,
(120) poser au moins une couche (10) de contact sur l’outillage,
(130) réaliser une structure (20) résistive comportant au moins une couche chauffante (22), la couche chauffante (22) étant apte à générer un flux de chaleur à travers la surface (S), faite d’un matériau comportant un intissé de nanotubes de carbones imprégné d’une résine époxy, la couche chauffante (22) se présentant sous forme d’un motif comportant une pluralité de segments (23) résistifs,
(140) poser au moins une couche (15) d’encapsulation sur la structure (20) de sorte à isoler électriquement les segments (23) résistifs les uns des autres,
(150) réaliser une cocuisson de la couche de contact (10), de la structure (20) résistive et de la couche (15) d’encapsulation.