FR2720214A1

FR2720214A1 - Procédé de protection contre la foudre de pièces peu conductrices de l'électricité, notamment diélectriques, et pièces ainsi protégées.

Info

Publication number: FR2720214A1
Application number: FR9406044A
Authority: FR
Inventors: Jean-Pierre Avenet; Pascal Gondot
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-24
Anticipated expiration: 2014-05-18
Also published as: FR2720214B1

Abstract

- Protection contre la foudre d'une pièce (P1) peu conductrice de l'électricité, notamment diélectrique. - Selon l'invention, on applique un revêtement de peinture ionisable (2) sur la surface externe (1E) du corps (1) de la pièce (P1) et une couche (3) conductrice de l'électricité, sur la surface interne (1I) dudit corps (1). - Réalisation de pièces aéronautiques en matière composite, protégées contre la foudre.

Description

La présente invention concerne un procédé de protection contre la foudre de pièces peu conductrices de l'électricité, notamment diélectriques, ainsi que les pièces ainsi protégées.

On sait que, afin de réduire la masse des aéronefs (avions, hélicoptères, engins, etc ...), certaines pièces jusqu'à présent réalisées en un alliage léger sont remplacées par des pièces de matière composite, constituées d'une armature de fibres mécaniquement résistantes (carbone, verre, bore, aramide, ...) noyée dans une matrice de résine polymérisable (par exemple du type époxyde).

Cependant, de façon générale, de telles pièces de matière composite résistent moins bien aux effets directs de la foudre que les pièces correspondantes en alliage léger. De plus, lorsque leur matière composite est électriquement peu conductrice, et même diélectrique, ce qui est le cas lorsque les armatures sont constituées de fibres de verre ou d'aramide, lesdites pièces peuvent être détruites par la foudre.

En effet, l'impact de la foudre sur une pièce de matière composite peu conductrice entraîne la destruction de ladite pièce dans la région dudit impact, cette destruction étant d'autant plus importante (en étendue et en profondeur) que la matière composite est moins bonne conductrice de l'électricité.

I1 est donc obligatoire de prévoir une protection anti foudre efficace pour ces pièces composites peu conductrices, afin que celles-ci puissent être utilisées avec sécurité sur des aéronefs.

Une telle protection connue consiste en un revêtement métallique, réalisé par exemple sous la forme d'un dépôt, d'un grillage ou d'une feuille, disposé sur la face externe desdites pièces, susceptible d'être exposée à l'action de la foudre. Cependant, l'efficacité d'un tel revêtement métallique est limitée. En effet, lors d'un foudroiement, ledit revêtement métallique est généralement détruit au voisinage du pied d'attachement de l'arc de foudre sur la pièce, ce qui entralne des opérations postérieures de restauration dudit revêtement métallique. De plus, la matière composite diélectrique est elle-même plus ou moins profondément endommagée en regard de la destruction du revêtement métallique, en fonction de l'énergie du foudroiement, ce qui renforce l'obligation de réparations desdites pièces après foudroiement. Ainsi, une telle protection connue peut être suffisante dans certains cas, mais totalement insuffisante pour la réalisation de pièces ayant une importance vitale pour l'aéronef.

Par ailleurs, notamment par le document EP-A-0 305 234, on connaît, comme protection anti foudre, des peintures ionisables. De telles peintures sont électriquement isolantes en l'absence de champ électrique, mais deviennent électriquement conductrices sous l'action d'un fort champ électrique.

Ainsi, lorsqu'une pièce est revêtue extérieurement d'une telle peinture, sa surface est électriquement isolante tant qu'elle n'est pas soumise à un fort champ électrique. En revanche, dès qu'un tel champ électrique apparaît, il se forme une couche d'air ionisé à la surface extérieure de ladite pièce, qui évite l'endommagement ou la destruction de la pièce. La libération des ions et la formation de la couche d'air ionisé ont lieu sous l'action de la prédécharge précédant l'impact de la foudre. La couche d'air ionisé étale largement le trajet de la foudre (la section de ce trajet va en s'élargissant en se rapprochant de la pièce foudroyée), de sorte que l'aire de l'impact est fortement agrandie, ce qui évite la destruction de la pièce foudroyée.

Cependant, là encore, on a constaté que de telles peintures ionisables n'apportaient pas de protection sûre lorsqu'elles étaient appliquées à des pièces de matière diélectrique. On a remarqué qu'alors le point d'impact de la foudre était dérivé vers une pièce voisine de la pièce diélectrique revêtue de ladite peinture, ou bien, lorsqu'une masse métallique importante se trouvait à l'intérieur de l'aéronef, derrière ladite pièce diélectrique, que la foudre traversait cette dernière pour atteindre ladite masse métallique. Tout se passe alors comme si, du fait qu'elle est appliquée à une pièce diélectrique, la peinture ionisable restait isolante, sans émission d'ions.

Ainsi, un revêtement, uniquement constitué de peinture ionisable et appliqué sur une piece diélectrique d'un aéronef, ne permet pas d'assurer la protection antifoudre de ce dernier.

Vraisemblablement pour éviter cet inconvénient, le document
FR-A-2 264 660 prévoit un revêtement complexe multicouche comportant au moins une couche de peinture ionisable. Tel que représenté sur la figure 1 de ce document, ce revêtement complexe est constitué, depuis la pièce diélectrique à protéger vers l'extérieur, de la superposition d'une pre mière couche pour l'évacuation de la chaleur et des courants électriques, d'une seconde couche d'isolation électrique et d'une troisième couche à base de peinture ionisable. Il peut de plus comporter (voir la figure 2 de ce document antérieur) plusieurs couches conductrices et plusieurs couches à base de peinture ionisable, disposées de façon alternée. Des essais ont montré que ladite seconde couche d'isolation thermique était indispensable. En effet, si la couche à base de peinture ionisable repose directement sur la couche prévue pour l'évacuation de la chaleur et des courants électriques, on ne peut empecher la foudre d'endommager et/ou détruire la pièce diélectrique par percement.

On voit donc qu'un tel revêtement complexe est coûteux, long à réaliser et lourd.

La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'une pièce électriquement peu conductrice, notamment diélectrique et composite, efficacement protégée contre la foudre par un revêtement à base de peinture ionisable, ce revêtement n'étant pas complexe et étant rapide à réaliser, n'entraînant pas d'accroissement de masse prohibitif, et n'exigeant pas une restauration obligatoire après foudroiement.

A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la protection contre la foudre d'une pièce comportant un corps en une matière peu conductrice de l'électricité, notamment diélectrique, ladite protection mettant en oeuvre une peinture ionisable et ledit corps ayant une surface externe et une surface interne séparées l'une de l'autre par de la matière peu conductrice dudit corps, ladite surface externe étant directement exposée au foudroiement, alors que ladite matière peu conductrice se trouvant entre lesdites surfaces externe et interne est interposée sur le trajet de la foudre en direction de ladite surface interne, est remarquable - en ce que, sur ladite surface externe, on applique un
revêtement de protection uniquement constitué d'une telle
peinture ionisable ; et - en ce que, sur ladite surface interne, on dispose une
couche d'une matière conductrice de l'électricité.

Ainsi, une pièce conforme à la présente invention, pourvue d'une protection contre la foudre et comportant un corps en une matière peu conductrice de l'électricité, notamment diélectrique, ladite protection mettant en oeuvre une peinture ionisable et ledit corps ayant une surface externe et une surface interne séparées l'une de l'autre par de la matière peu conductrice dudit corps, ladite surface externe étant directement exposée au foudroiement, alors que ladite matière peu conductrice se trouvant entre lesdites surfaces externe et interne est interposée sur le trajet de la foudre en direction de ladite surface interne, est remarquable - en ce que ladite protection anti foudre est formée par un
simple revêtement de peinture ionisable appliqué sur
ladite surface externe ; et - en ce que ladite surface interne porte une couche d'une
matière conductrice de l'électricité.

L'expérience a en effet montré à la demanderesse que la disposition d'une couche de matière conductrice de l'électricité, du côté de ladite pièce opposé au foudroiement, permettait à un simple revêtement de peinture ionisable d'assurer, à une pièce peu conductrice ou diélectrique, la même protection antifoudre qu'à une pièce conductrice de l'électricité. On suppose que ladite couche de matière conductrice de l'électricité agit comme une électrode permettant d'établir le champ électrique à travers le revêtement de peinture ionisable et la pièce de matière peu conductrice ou diélectrique, pour déclencher le processus d'émission d'ions par ledit revêtement de peinture ionisable et donc protéger la pièce peu conductrice ou diélectrique contre le foudroiement.

Bien que simple, c'est-à-dire constitué uniquement de peinture ionisable, ledit revêtement de protection 'est pas forcément monocouche. En effet, éventuellement, il peut être constitué de plusieurs couches superposées de peinture ionisable. La ou les couches de ladite peinture ionisable sont appliquées de toutes manières connues, telles que pulvérisation au pistolet ou application à la brosse ou au pinceau.

Par ailleurs, ladite couche de matière conductrice de l'électricité peut présenter toute forme désirée (feuille, grillage, dépôt, etc ...) et être réalisée en toute matière présentant des propriétés de conduction électrique appropriées, telle que par exemple un métal ou une matière composite fibres-résine. Dans ce dernier cas, cette matiere composite peut avantageusement être à base de fibres de carbone.

Quant à la matière électriquement peu conductrice ou diélectrique, constitutive du corps de ladite pièce, elle peut être de toute nature, par exemple constituée d'une matière composite du type fibres de verre ou fibres d'aramide résine époxyde ou de toute autre matière composite.

La figure unique du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Cette figure illustre schématiquement en coupe partielle un mode de réalisation de la pièce conforme à la présente invention.

L'exemple de réalisation de la pièce P1, conforme à la présente invention et représenté schématiquement en coupe transversale sur la figure unique, comporte un corps ou âme centrale 1 en une matière peu conductrice de l'électricité, notamment du fait qu'elle est diélectrique. L'âme centrale 1 est par exemple réalisée en une matière composite constituée d'une armature fibreuse noyée dans une résine durcie. Cette âme peut être homogène ou constituée d'une pluralité de couches superposées.

Sur sa face externe 1E, susceptible d'être foudroyée, l'âme 1 porte un revêtement 2 de peinture ionisable, par exemple l'une de celles décrites dans le brevet européen EP-A-0 305 234 mentionné ci-dessus.

Sur sa face interne 1I, opposée à la foudre, l' me 1 porte une couche 3 d'une matière conductrice de l'électricité. La couche 3 est par exemple réalisée sous la forme d'un grillage de laiton, solidarisé de ladite âme 1 par la résine durcie formant ladite matrice. Cette couche 3 est reliée à une masse électrique, par exemple la masse de l'ensemble structural (par exemple un avion) auquel appartient la pièce
P1.

Le revêtement 2 est normalement isolant, en l'absence de champ électrique. Si la pièce P1 est foudroyée, un champ électrique intense s'établit entre la foudre et la couche 3, à travers le revêtement 2 et l'âme peu conductrice 1. Par suite, le revêtement 2 est le siège d'une émission d'ions et il se forme une couche d'air ionisé à la surface externe 2E dudit revêtement 2. I1 en résulte que, comme expliqué ci-dessus, la section de l'impact de la foudre est élargie au point de ne pouvoir endommager ni le revêtement 2, ni l'âme 1.

Au fur et à mesure des foudroiements, la peinture ionisable 2 se sublime progressivement et il est donc prudent d'appliquer quelques couches d'une telle peinture épisodiquement, par exemple lors d'une période de maintenance dudit ensemble structural (aéronef) auquel appartient la pièce P1. On voit donc que la mise en place initiale du revêtement 2 et l'entretien ultérieur de celui-ci sont particulièrement simples, puisque se limitant à l'application de couches de peinture. De plus, un tel revêtement est extrêmement léger et n'intervient pratiquement pas sur la masse dudit ensemble structural. Enfin, on remarquera que ledit revêtement peut supporter plusieurs foudroiements avant d'être restauré par application de nouvelles couches de peinture ionisable.

Claims

REVENDICATIONS

couche (3) d'une matière conductrice de l'électricité.

telle peinture ionisable ; et - en ce que, sur ladite surface interne (1I), on dispose une

revêtement de protection (2) uniquement constitué d'une

l. Procédé pour la protection contre la foudre d'une pièce (P1) comportant un corps (1) en une matière peu conductrice de l'électricité, notamment diélectrique, ladite protection mettant en oeuvre une peinture ionisable et ledit corps ayant une surface externe (1E) et une surface interne (1I) séparées l'une de l'autre par de la matière peu conductrice dudit corps (1), ladite surface externe étant directement exposée au foudroiement, alors que ladite matière peu conductrice se trouvant entre lesdites surfaces externe et interne est interposée sur le trajet de la foudre en direction de ladite surface interne (1I), caractérisé - en ce que, sur ladite surface externe (1E), on applique un
2. Pièce (P1) pourvue d'une protection contre la foudre et comportant un corps (1) en une matière peu conductrice de l'électricité, notamment diélectrique, ladite protection mettant en oeuvre une peinture ionisable et ledit corps ayant une surface externe (1E) et une surface interne (1I) séparées l'une de l'autre par de la matière peu conductrice dudit corps (1), ladite surface externe étant directement exposée au foudroiement, alors que ladite matière peu conductrice se trouvant entre lesdites surfaces externe et interne est interposée sur le trajet de la foudre en direction de ladite surface interne (1I), caractérisée - en ce que ladite protection anti foudre est formée par un

simple revêtement de peinture ionisable (2) appliqué sur

ladite surface externe (1E) ; et - en ce que ladite surface interne (1I) porte une couche (3)

d'une matière conductrice de l'électricité.
3. Pièce selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite couche (3) de matière conductrice de l'électricité est métallique.
4. Pièce selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite couche de matière métallique conductrice de l'électricité se présente sous la forme d'un grillage.
5. Pièce selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite couche (13) de matière conductrice de l'électricité est en matière composite à base de fibres électriquement conductrices.
6. Pièce selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ladite matière peu conductrice constitutive dudit corps (1) est une matière composite du type armature fibreuse noyée dans une matrice polymérisée.