DTECTION DE FUITES KROSNE H2/N2 :
PLUS EN VOL, MOINS AU SOL !
(MM Le Bihan- Casado - Feuillet)
Rsum
L'aviation civile et militaire est de plus en plus exigeante en maintenance rapides. Les fuites carburant sont une contrainte majeure en temps et budget, car elles sont imprvisibles et d'une dure de rparation difficile estimer.
Nous allons prsenter une mthode mettant en uvre un gaz traceur diffrent : mlange d'azote et d'hydrogne (95%/5%) dont les vertus physico-chimiques permettent une localisation des fuites mme dans des zones confines.
Le contrle dtanchit : Un enjeu essentiel pour la scurit et la disponibilit
des aronefs :
Lavion est un moyen de transport trs sr, compar aux autres moyens de transport publics
ou priv. Tout est mis en uvre, grce lvolution des rglementations et des technologies
pour rduire les risques daccident.
Toutes ces technologies mises en uvre : Avionique moderne, informatique et multiples
redondances, nempchent pas la survenue dincidents priori anodins qui peuvent
dboucher sur des catastrophes
Par exemple, Okinawa en 2007, un avion dAir China prend feu, juste aprs latterrissage
avec 157 personnes a bord. Cause de lincident ; une fuite cause par un trou dans un
rservoir de krosne. Celui-ci scoulant sur les moteurs chauds sest enflamm.
Heureusement lavion a t vacu en quelques minutes avant son embrasement
Sur un plan commercial, les fuites de carburant peuvent provoquer des pertes dexploitation
de toutes sortes :
Un avion qui fuit vers une zone chaude (prs des racteurs par exemple) ne peut
absolument pas dcoller, et est clou au sol . Cela pose des problmes quasi
insurmontables aux compagnies qui doivent trouver un avion de remplacement dans
lurgence
Lorsque lavion est en maintenance, la recherche de fuites est sur le chemin critique, lavion
nest pas apte redcoller tant que la fuite nest pas trouve. Parfois aprs rparation et
remplissage, il savre que celle-ci nest pas satisfaisante, car des fuites sont toujours
prsentes, d'o une couteuse perte de temps qui se rpercute sur les autres avions en file
dattente de rparation.
Sur un plan militaire, les aronefs doivent tre oprationnels tout instant et des fuites
peuvent compromettre cette disponibilit, notamment sur les appareils forte importance
stratgiques (AWACS, ravitailleurs) ou tactique (chasseurs)
Le contrle dtanchit des rservoirs est un enjeu essentiel pour la scurit et la
disponibilit commerciale et oprationnelle des aronefs
En tant que spcialiste, les fuites de carburants, sont mon pire Cauchemar
nous confiait un sous officier de lUS National Guard, 20 ans de mtier sur la maintenance
des F16
Dtection de fuites en milieu aronautique :
Ce milieu nest pas labri de fuites, compte tenu du nombre important de fluides prsents
dans un avion : Air dans les pneumatiques ou les cockpits ou fuselage, Air comprim,
oxygne, liquide hydraulique, fluides de refroidissement et surtout carburant.
Nous nous attacherons uniquement aux fuites carburant dans cette prsentation.
Les fuites observes et traites en maintenance :
Les fuites apparaissent nimporte quel moment, le point de sortie de la fuite est
facilement reprable (tache ou coulement) car lavion est rempli de carburant
Le temps de localisation de l'origine des fuites est long avec les mthodes
traditionnelles
(mille bulles, hlium, reprage " vue ou au feeling) Inconvnients : Dtection
longue, dure imprvisible, Rsultat alatoire (reprises) Fuites faciles manquer,
hlium en zone confine
On doit trouver le point dentre de la fuite dans le rservoir
Le temps moyen de rparation est difficile anticiper
Reprise de fuites frquentes aprs re-remplissage
Les fuites observes et traites en Production ou Grande visite :
On ignore lavance sil y a une fuite, et o se situe la fuite. On la dcouvre souvent
lors des tests de remplissage aprs montage
Pour traiter la fuite, on doit dabord localiser la fuite depuis lextrieur du rservoir, ,
puis la localiser et la rparer de lintrieur du rservoir. Nous verrons comment
oprer.
Mthodes par gaz traceurs :
Cela consiste remplacer le fluide qui est amen fuir, par un gaz traceur. La pice
tester est pressurise avec ce gaz ( la pression de service si possible)
Ce gaz traceur est lhlium ou lazote hydrogn 5%. Les intrts de ce gaz traceurs
sont multiples :
Petite molcule, passant partout
Faible viscosit et rapide (surtout lazote hydrogn)
Non dangereux, neutre vis--vis des matriaux (des tests ont prouv linnocuit de
lazote hydrogn faible concentration et exposition sur les matriaux typiques
utiliss dans lindustrie aronautique)
Faible bruit de fond dans lair
Faible cout (surtout lazote hydrogn)
On utilise un dtecteur de fuite compos : Dun boitier lectronique pouvant inclure un
spectromtre (dtection hlium) et dune sonde munie dun capteur mesurant la
concentration en gaz traceur dans lair au point de sortie de la fuite (Dtection
hydrogne) ou dune sonde & dun tube transportant le gaz traceur vers le spectromtre
(hlium)
Rappel des grandeurs physiques :
Mesurer une fuite consiste mesurer une quantit de matire qui schappe par unit
de temps
La loi des gaz parfaits indique que le produit du volume par la pression (P x V) est
homogne la quantit de matire prsente (ou de molcules) do :
Exemple: Une variation de pression de 2 Pa en 80 secondes, sur un volume de 0,01 m3
Cest une fuite de Q = 2 Pa x 0,01m3 / 80 s = 0.00025 Pa.m3/s (unit SI)
Dautres units non SI, couramment utilises sont le mbar.l/s, l Atm.cm3/s ou le Torr.l/sec
Quelle est lquivalence entre les fuites carburant apparaissant en
aronautique et leur valeur quantitative :
Comment apparaissent les fuites :
Le carburant est stock dans des rservoirs structuraux, souvent les ailes ou le fuselage, qui
sont la fois le fuselage ou les voilures de lavion et un rservoir de carburant rput
tanche.
Exemple de rservoir structural
Ltanchit du rservoir est assure par un mastic polymris, communment appel le PR,
et qui adhre laluminium, le titane, ou les matriaux composites des longerons, des
nervures et des panneaux. Lorsque ce mastic vieillit il se dgrade, nest plus tanche, et le
carburant scoule entre le mastic et les pices mtalliques jusqu un point de sortie
lextrieur de la structure de lavion, le plus souvent un rivet ou une jointure entre deux tles
Chemins de fuites
Les mthodes traditionnelles pour la dtection de fuites dans un contexte aronautique sont
: Lobservation, le test en variation de pression, le test bulle de savon dans un rservoir en
dpression, les produits pntrants. Inconvnients : Dtection longue, mauvaise sensibilit,
dure imprvisible, Rsultat alatoire (reprises) Fuites faciles manquer
Une mthode plus moderne est la dtection de fuites par gaz traceur hlium, qui donne de
bons rsultats en tests dtanchit en production, lorsquil faut localiser le point de sortie de
fuite avant mme que le rservoir ait t rempli (reniflage de lextrieur du rservoir) , mais
moins convaincants en tests en maintenance ou lorsquil faut localiser avec prcision le point
dentre de la fuite . Nous lvoquerons plus loin
Mthode Hydrogne de dtection de fuites carburant :
Pour les tests dtanchit en maintenance une nouvelle mthode de localisation des fuites a
t dveloppe par Adixen conjointement avec Lufthansa Technik (numro un mondial
indpendant de la MRO, Maintenance, Repair, Overhaul), elle permet :
De diviser par deux le temps de localisation des fuites
Doptimiser la planification du temps ddi la dtection et rparation des fuites
De quantifier les fuites (unit courante : mbar.l/s)
De garantir une diminution des reprises aprs rparation
Ne ncessiter quune personne par intervention (dans laile)
Dtre accessible aprs une formation des utilisateurs
Dtre utilisable pour la dtection de fuites la fois lintrieur et lextrieur des rservoirs
Le principe du test consiste faire remonter au gaz traceur, en sens inverse, le chemin de
fuite du carburant et localiser l'origine de la fuite lintrieur du rservoir structural : soit
en sy introduisant, soit en enlevant les panneaux de celui-ci si on ne peut sy introduire pour
cause de taille limite
Les quatre tapes de la dtection de fuites carburant sont donc :
1) Localisation du point de sortie
2) Vidange et ventilation du rservoir incrimin (vrification avec explosimtre)
3) Pose et pressurisation du patch dinjection
4) Localisation du point dentre de la fuite, dans le rservoir
1) Localisation du point de sortie
La premire tape consiste localiser prcisment le point de sortie de la fuite : Cest soit un
coulement continu, soit un goutte goutte soit une tache de carburant en cas de trs fines
fuites.
Recherche du point de sortie de la fuite
Dans le cas o laronef est neuf, ou aprs une maintenance programme (grande visite), on
peut alors pressuriser le rservoir avec le gaz traceur, et au moyen dune sonde de reniflage
et du dtecteur de fuites par gaz traceur,, sc
