Entre Lyon et Montréal, on discute innovations technologiques dans les avions !

1 630 avions à produire par an pendant 20 ans : voilà le chiffre avancé sur le marché du transport aérien, de quoi alimenter la compétitivité dans le domaine ! Pour apporter des réponses efficaces et innovantes aux constructeurs, trois jours de conférences sont programmés les 12, 13 et 14 novembre prochains à La Rotonde de l’INSA Lyon, dans le cadre des très réputés Entretiens Jacques Cartier. A l’INSA, on reçoit, mais surtout, on participe au débat.

« Nous travaillons depuis près de trente ans avec THALES Avionics, qui a sollicité l’INSA Lyon et plus particulièrement le Centre d’Énergétique et de Thermique de Lyon (CETHIL) sur la question du refroidissement des composants électroniques embarqués dans l’avion. À ces Entretiens Jacques Cartier, nous allons intervenir à deux voix avec Claude Sarno, qui est ingénieur INSA et qui travaille chez THALES depuis longtemps » explique Jocelyn Bonjour, Professeur à l’INSA Lyon.

Lui qui enseigne la thermodynamique et les transferts thermiques au Département Génie Énergétique et Environnement de l’INSA Lyon vient de laisser sa place de Directeur au CETHIL pour prendre celle directeur de l’École Doctorale MEGA de l’Université de Lyon (Mécanique, Énergétique, Génie Civil et Acoustique).
Toujours impliqué dans des activités de recherche, et plus précisément sur des travaux sur les caloducs, Jocelyn Bonjour a permis le développement de plusieurs projets de R&D pour l’avionique, notamment pour le management thermique d’électronique embarquée ou de réacteurs. Il est aussi président du Comité permanent international des caloducs (International Heat Pipe Conference).

« Le management thermique, c’est le terme scientifique pour parler de refroidissement. En effet, on ne peut pas détruire la chaleur, il faut donc l’extraire d’un endroit, la transporter, pour la rejeter à un autre endroit. Dans les avions, les besoins en management thermique peuvent se situer du côté des pilotes et de leurs ordinateurs de bord. Il y a 20 ans, ils utilisaient de simples cartes accessibles sur leur ordinateur de bord. Aujourd’hui, ce sont des empilements de composants électroniques qui produisent énormément de chaleur, qu’il faut pouvoir aller chercher pour l’évacuer » explique Jocelyn Bonjour. 

Vol Rio-Paris : le gel d’une sonde provoque l’accident mortel, un cas d’école pour le CETHIL et THALES Avionics

« Vous vous souvenez sans doute de ce grave accident d’avion entre Rio et Paris, en 2009, raconte le chercheur. C’est le gel d’une sonde, qu’on appelle tube de Pitot, qui a provoqué cette catastrophe. Le tube de Pitot, qui permet au pilote d’obtenir la mesure de l’avion dans l’air, a gelé en vol, ne permettant plus de jouer son rôle d’indicateur. Le pilote, désinformé, ne connaissait pas sa vitesse de vol et est malheureusement passé au-dessous de la vitesse critique. » 

Après cet accident, tous les avions sont rappelés pour être équipés d’une résistance électrique qui permet de générer de la chaleur et éviter le gel.

« Ce n’était pas une solution viable, car la résistance électrique consomme de l’électricité qui ne peut pas être stockée en quantité dans les avions. Avec THALES Avionics, nous avons développé un caloduc qui vient s’adapter sur le tube de Pitot, pour permettre cette fois-ci l’arrivée d’une chaleur inutile ailleurs mais essentielle ici pour éviter le gel » précise Jocelyn Bonjour.

Cette solution, dont les principes de fonctionnement ont été en partie découverts au CETHIL, commercialisée par THALES, est un bel exemple de collaboration scientifico-industrielle, répondant à un enjeu essentiel d’énergie dans le transport. 
Avec Airbus, la réflexion s’engage sur la question de la température des moteurs
Plus récemment, c’est à la société Airbus que le CETHIL a répondu concernant des problématiques liées aux moteurs d’avion. Une réflexion s’est engagée sur la réduction de la dilatation différentielle en homogénéisant la température sur le corps des moteurs. En clair, comment parvenir à une température homogène des moteurs d’avion quand ceux-ci surchauffent alors que le reste de l’avion est plongé dans l’air glacé, risquant ainsi de provoquer une rupture thermique ?

« Nous ne sommes pas des inventeurs, mais des chercheurs. Je dirais-même des découvreurs. Je travaille souvent avec des industriels qui viennent me voir avec des problématiques concrètes. Nous menons dans nos laboratoires des expériences pour comprendre ce qui se passe, et ensuite, nous en tirons parti pour proposer des solutions » conclut Jocelyn Bonjour. 

Des matériaux hautes performances au service de l’innovation aérospatiale
Avec Jean-François Gérard du laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP), ce sont les liquides ioniques combinés à des résines hautes performances qui seront au cœur du discours, offrant une nouvelle voie prometteuse pour le développement de nouvelles matrices de composites et/ou de formulations d’adhésifs structuraux à base d’époxydes aux caractéristiques non encore atteintes.

« Nous cherchons ici à pousser la performance des matériaux combinant différentes propriétés, résistance aux impacts et à la propagation de fissures voire auto-guérison, tenue au feu, protection contre la corrosion... Forts de notre connaissance de l’intérêt de tels matériaux pour différents secteurs industriels après avoir travaillé avec des sociétés comme Airbus, Ariane, Cytec ou Hexcel, un brevet a été déposé et une maturation se termine avec la SATT Pulsalys. Avec ces liquides ioniques, petites molécules additionnées dans des résines thermodurcissables, nous pouvons aussi accélérer la polymérisation et ainsi réduire les temps de cycle, c’est-à-dire de fabrication. Un gain de temps très intéressant dans un milieu concurrentiel comme l’aéronautique mais aussi l’automobile, friand de matériaux permettant l’allègement des véhicules » indique Jean-François Gérard, ancien Directeur de la Recherche à l’INSA Lyon, actuel Directeur Adjoint Scientifique de l’Institut de Chimie du CNRS à Paris et vice-président du Pôle de Compétitivité AXELERA Chimie, Matériaux et Environnement.

Des Entretiens historiques entre Lyon et le Québec
Pour ce Professeur expert dans le domaine des polymères, les relations tissées entre la France et le Québec sont historiques. Les échanges entre l’INSA Lyon et différentes entités québécoises dans le domaine de la recherche sont extrêmement anciens notamment avec l’Ecole Polytechnique de Montréal. Outre l’aspect purement scientifique, c’est-à-dire les thématiques communes d’intérêt, c’est aussi la même philosophie qui est partagée dans le cadre des Entretiens Jacques Cartier. À savoir, intégrer les questions liées aux sciences humaines et sociales à des sujets scientifiques, apporter un regard sociétal sur le développement scientifique et technologique, regard qui est une marque INSA.