L'accumulation de glace sur les ailes d'avion est un facteur contributif courant aux accidents d'avion. La plupart des modèles existants se concentrent sur la glace qui gèle sous forme d'un film mince sur le profil aérodynamique, ou immédiatement après l'impact sur l'aile. Les chercheurs ont annoncé un nouveau modèle, la comptabilisation d'une combinaison de ces formes, qu'ils espèrent faire fondre notre incompréhension de l'accumulation de glace.

Une équipe de l'Université de Nottingham a utilisé une simulation qui associe des observations expérimentales et in situ pour caractériser la glace sur un spectre entre le givre qui se forme à partir de la vapeur d'eau et la glace glacée qui se forme à partir de gouttelettes d'eau surfondues. Leurs travaux s'appuient sur des modèles existants en introduisant un nouveau paramètre qui tient compte des changements dans les caractéristiques d'adhérence. Leur papier, Publié dans Physique des fluides , fournit un modèle pour quatre étapes de formation de glace sur les ailes d'avion. Notamment, les auteurs étendent le code disponible dans le commerce ICECREMO (modélisation de l'accrétion de glace) pour inclure une nouvelle définition de la glace mixte.

"Jusqu'à maintenant, il y a eu un manque de travail sur la recherche de glace mixte, " a déclaré Zaid Ayaz Janjua, un auteur sur le papier. "Notre travail contribuera à éclairer la recherche sur les nanorevêtements thermiquement actifs pour les avions afin de lutter contre la formation de glace."

La plupart des modèles considèrent deux formes :la glace glacée et la glace givrée. La glace glacée est lisse et transparente comme du verre, tandis que le givre glacé est bosselé et opaque.

"Vous pouvez considérer la glace au givre comme le genre de glace que vous pourriez facilement gratter des parois de votre congélateur, alors que la glace glacée ressemble plus à de la glace en glaçons, " dit Janjua.

Le groupe a introduit une fraction de congélation pour décrire la proportion de gouttelettes en surfusion qui gèlent à l'impact. Le mélange de glace a les caractéristiques d'adhérence de la glace glacée lorsque cette fraction est nulle. Ils ont vérifié la fraction avec des données expérimentales précédentes sur la façon dont la hauteur de la glace accumulée affecte l'accrétion de givre au fil du temps.

Puis, ils ont modélisé les étapes de l'accumulation de glace sur la voilure. Comme le givre recouvre l'aile, moins de glace gèle à l'impact parce que le givre est un moins bon conducteur thermique que les matériaux d'avion. Par conséquent, glaçure la glace forme un mélange de glace sur l'aile. Au fur et à mesure que cette glace mélangée s'épaissit et que le taux de conduction diminue, un film d'eau commence à apparaître jusqu'à ce que la glace ait pris un profil majoritairement glacé.

"Pour un ensemble particulier de conditions atmosphériques, vous pouvez avoir des hauteurs de glace très différentes, ce qui influencerait grandement la quantité d'énergie nécessaire pour enlever la glace ou même les outils que vous pourriez choisir pour y parvenir, " a déclaré Janjua.

Janjua a déclaré qu'il espère que les travaux futurs iront au-delà de la hauteur de la glace et étudieront comment la glace s'accumule en deux dimensions à travers un profil aérodynamique. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour relier la fraction de congélation à d'autres paramètres de la glace, comme la fraction de tassement. L'accumulation de glace affecte un large éventail d'autres applications d'ingénierie, y compris les câbles d'alimentation, mâts radio et éoliennes, que Janjua cherche à étudier ensuite.