Des chercheurs de Skoltech, du MIPT, de l’Institut de recherche d’État russe sur l’aviation civile, de l’Université du nord du Texas et de l’Université York ont simplifié et automatisé la procédure de laboratoire utilisée pour tester les fluides antigivrage qui garantissent un décollage sûr des avions. Les résultats de l’étude, soutenue par la Fondation scientifique russe, sont publiés dans la revue Science et technologie des régions froides.
L’accumulation de givre, de neige et de glace sur un avion affecte négativement ses propriétés de maniabilité et augmente le risque d’accidents en déformant le flux d’air au-dessus des ailes, en réduisant la portance et en créant une traînée supplémentaire. Pour éviter le givrage dangereux, l’avion est traité avant le décollage avec des fluides de dégivrage qui font fondre toute glace ou neige collée au métal, et avec des fluides antigivrage qui forment un film protecteur sur le placage pour empêcher la formation de glace.
Étant donné que le traitement antigivrage est si important pour assurer la sécurité des vols et que de nombreux facteurs entrent en jeu – dilution du fluide, température et humidité ambiantes, vent, précipitations, matériau de la peau de l’avion, etc. – les agents antigivrants sont fréquemment testés en laboratoire afin de connaître leurs propriétés dans les moindres détails. Il s’agit d’un processus fastidieux qui implique qu’un spécialiste inspecte visuellement une pièce de placage d’aluminium traité avec un liquide antigivrage dans une chambre climatique reproduisant les conditions météorologiques nécessaires.
« Par exemple, un assistant de laboratoire peut avoir besoin d’évaluer le temps qu’il faut avant que 10 % de la surface métallique ne soit recouverte de glace. Maintenant, c’est assez difficile et subjectif, car la glace ne se dilate pas nécessairement à partir d’une seule origine sur la feuille mais il pourrait plutôt se former et se développer dans de nombreux endroits, de manière insulaire. Dans ce cas, déterminer quand la barre des 10 % est atteinte est une question de jugement pour l’assistant « , a déclaré Viktor Grishaev, qui est chercheur principal chez Skoltech et le investigateur principal de l’étude.
« Cela est exacerbé par le fait qu’il est en fait assez difficile de faire la distinction visuelle entre l’aluminium nu et les zones glacées, au point que les gens ont parfois recours à piquer l’assiette avec un cure-dent pour s’en assurer », a poursuivi le chercheur. « Cela a à voir avec le très faible contraste de la glace sur l’aluminium, et c’est précisément le problème que nous avons résolu. »
Dans leur article, Grishaev et ses collègues suggèrent que les plaques dans la chambre soient éclairées avec une source de lumière polarisée et observées à travers un film polaroïd. De cette façon, les zones glacées sont beaucoup plus faciles à discerner, montre l’équipe (voir image). Étant donné qu’une telle source de lumière et un polaroid sont facilement disponibles et peu coûteux, l’astuce promet de faciliter la vie des assistants de laboratoire qui testent les performances du liquide antigivrage, presque sans frais et avec peu de tracas supplémentaires.
L’astuce de polarisation a cependant permis aux chercheurs de faire encore plus que cela. Alors que les normes actuelles approuvées par les organismes de réglementation prescrivent des tests effectués par des experts humains, ce travail pourrait bientôt être effectué par des ordinateurs, avec plus de précision, de fiabilité et de cohérence. Le faible contraste de glace a été l’un des principaux obstacles empêchant l’automatisation. Maintenant, Grishaev et son co-auteur ont utilisé un algorithme simple et une caméra avec une lentille filtrante polarisante pour détecter la glace en analysant les images de la chambre météorologique.
« Dans un environnement de laboratoire, même avec cet algorithme simple, les ordinateurs pourraient déjà surpasser les humains dans cette tâche. Mais peut-être qu’un jour nous aurions des caméras dans les aéroports qui détecteraient la formation de glace sur les avions se préparant au décollage en temps réel et alerteraient l’équipage lorsque – le traitement du liquide de givrage est en ordre », a conclu Grishaev.
Viktor G. Grishaev et al, Imagerie de la glace dans les films de fluide antigivrage d’avion utilisant la lumière polarisée, Science et technologie des régions froides (2021). DOI : 10.1016/j.coldregions.2021.103459