Développement d’un montage simulant l’érosion par la pluie pour l’évaluation des revêtements glaciophobes dans le domaine aérospatial

摘要

Ce mémoire présente le développement d’un montage simulant l’érosion par la pluie afin d’effectuer l’évaluation de différents revêtements glaciophobes dans le domaine aérospatial. Bien que plusieurs revêtements présentent une bonne efficacité à réduire l’adhérence et/ou l’accumulation de glace, ils ne répondent pas nécessairement aux normes de résistance à l’érosion simulée par les gouttes de pluie les frappant à grande vitesse. Il n’existe qu’une installation en Amérique du Nord offrant un service d’essai qui évalue la résistance à l’érosion par la pluie suivant les normes aérospatiales. Étant l’unique institution pouvant faire la certification de peintures utilisées sur les avions en ce qui a trait à l’érosion par la pluie, ce service est donc difficile d’accès et coûteux. Le laboratoire international des matériaux antigivre (LIMA) a développé un essai plus rapide et moins coûteux, facilitant ainsi le développement de revêtements glaciophobes devant résister à l’érosion par la pluie. Dans cette étude, le développement du montage d’érosion par la pluie effectué au laboratoire des matériaux antigivre (LIMA) est présenté. En particulier, des essais sur quatre (4) revêtements dont la résistance à l’érosion est connue, et sur trois revêtements industriels, ont été effectués afin d’ajuster les différents paramètres du montage comme la pression et la température de l’eau ainsi que la robustesse du montage. Ensuite, des essais de sensibilité et de reproductibilité des résultats ont également été effectués pour fin de validation du montage et du protocole expérimental. Pour ce faire, le montage de type jet d’eau développé consiste principalement en une pompe à haute pression qui projette un jet d’eau continu passant par les orifices d’un disque tournant. Cette opération permet de générer une goutte de pluie simulée qui est projetée sur un échantillon de revêtement statique. L’essai est basé sur la norme standard ASTM (Liquid Impingement Erosion Testing, G73-82). La résistance à l’érosion du matériau est déterminée à l’aide du nombre d’impacts subi par l’échantillon obtenu avant la production de dommages visibles. Donc, pour déterminer le niveau d’érosion, quatre sites d’impacts doivent être érodés sur cinq sur le même rang pour le même nombre d’impact. L’analyse des quatre revêtements de résistance à l’érosion connus a été complétée par l’examen microscopique de chaque site d’impact et d’une photo. Le choix des quatre revêtements de résistance à l’érosion connue, allant du plus résistant au moins résistant, a permis de vérifier que le montage était assez sensible pour évaluer les revêtements souvent utilisés dans le domaine aérospatial. De plus, l’évaluation des trois revêtements industriels a permis, pour sa part, de confirmer les résultats obtenus précédemment. Finalement, pour évaluer la sensibilité et la reproductibilité des résultats, de deux à six répétitions pour chaque revêtement a été effectuées donnant des taux d’érosion allant de 100 à 100 000 impacts. L’intervalle des écarts-types varie de ± 0% à ± 47% pour une moyenne de ± 17%. Le critère d’échec a été déterminé à l’aide du nombre d’impacts avant l’apparition de dommage visible ainsi que de la répétabilité des résultats.