FR3005299A1 - AIRCRAFT WITH PROTECTIVE CAPACITY AGAINST THE PENETRATION OF AN EXTERIOR FIRE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un aéronef dans lequel au moins une partie de la surface extérieure (12) d'un corps (11) de l'aéronef, en particulier la surface extérieure de la zone inférieure de son fuselage, est revêtue d'un système de peintures multicouches (20) comportant au moins une couche de primaire inhibiteur de corrosion (22) et des couches de décoration (23), ainsi qu'une couche (27) d'un matériau à propriétés intumescentes. Cet aéronef présente une forte capacité de résistance à la pénétration, dans le corps de l'aéronef, d'un feu d'origine extérieure.The invention relates to an aircraft in which at least a portion of the outer surface (12) of a body (11) of the aircraft, in particular the outer surface of the lower zone of its fuselage, is coated with a system multi-layer paint (20) comprising at least one corrosion-inhibiting primer layer (22) and decorative layers (23), and a layer (27) of a material with intumescent properties. This aircraft has a strong resistance to the penetration into the body of the aircraft, a fire of external origin.
Description
La présente invention s'inscrit dans le domaine de la protection des aéronefs, en particulier des aéronefs transportant des passagers, contre la pénétration d'un feu extérieur. Plus particulièrement, elle concerne un aéronef à capacité de protection contre la pénétration d'un feu extérieur, ainsi qu'un procédé pour augmenter la capacité de protection d'un aéronef contre la pénétration d'un feu extérieur. La protection des aéronefs, tels que des avions, hélicoptères, fusées, etc., et plus particulièrement des aéronefs transportant des passagers, contre la pénétration, dans la cellule recevant lesdits passagers, d'un feu d'origine extérieure à l'aéronef, revêt une grande importance. En particulier, depuis le crash d'un B737 à Manchester, en 1985, au cours duquel le démarrage d'un feu à l'extérieur de la structure a donné lieu à une catastrophe causant la mort de dizaine de personnes, les autorités, tant européennes qu'américaines, ont décidé d'imposer l'équipement des aéronefs, et plus particulièrement des fuselages d'avions transportant des passagers, de moyens de protection contre la pénétration d'un feu extérieur. L'objectif visé est de retarder cette pénétration suffisamment longtemps pour que les passagers puissent évacuer l'avion avant son occurrence. La protection des aéronefs contre la pénétration d'un feu extérieur est traditionnellement assurée par des systèmes d'isolation thermique / acoustique résistant au feu et limitant les flux thermiques, tels que des couvertures, matelas ou films, installés dans la partie inférieure du fuselage. La mise en oeuvre de ces systèmes d'isolation s'accompagne du renforcement des éléments de structure, tels que les panneaux, les raidisseurs, etc., destinés à les maintenir en place en cas de feu extérieur consécutif à un crash. Cette solution présente cependant l'inconvénient majeur d'augmenter de manière significative la masse de l'aéronef. En outre, elle nécessite de nombreuses opérations et des temps de mise en place et de maintenance élevés. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des systèmes d'isolation thermique / acoustique pour retarder la pénétration d'un feu extérieur dans le corps d'un aéronef proposés par l'art antérieur, notamment à ceux exposés ci-avant, en proposant un système qui permette de protéger efficacement le corps de l'aéronef contre la pénétration d'un feu extérieur, en augmentant la capacité de l'aéronef de résister contre la pénétration d'un feu extérieur, sans pour autant que sa mise en oeuvre entraîne une augmentation importante de la masse de l'aéronef. Un objectif supplémentaire de l'invention est que la mise en place de ce système dans l'aéronef nécessite peu d'opérations spécifiques, et soit facile et rapide à réaliser. A cet effet, il est proposé par la présente invention de protéger un corps de l'aéronef, c'est-à-dire la cellule recevant la charge transportée, dans la plupart des cas le fuselage, par un revêtement à fonction ignifugeante déposé sur sa surface extérieure. La surface extérieure est ici définie comme la surface en regard de l'environnement extérieur à l'aéronef. Plus particulièrement, il est proposé selon la présente invention un aéronef, à capacité de résistance contre la pénétration d'un feu extérieur, dans lequel au moins une partie de la surface extérieure d'un corps dudit aéronef, recevant une charge à transporter, notamment des passagers, est revêtue d'un système de peintures multicouches qui comporte au moins une couche d'un matériau à propriétés intumescentes. Les peintures intumescentes sont connues en elles-mêmes, et se caractérisent par une expansion, sous forme de mousse, lorsqu'elles sont exposées à une élévation de température au-delà d'une certaine valeur, typiquement comprise entre 180 et 300 °C. La mousse ainsi formée présente des propriétés d'isolation thermique et de résistance à la propagation de la combustion, dont la présente invention tire avantageusement profit pour retarder la pénétration de feu dont la source se trouve à l'extérieur de l'aéronef, dans le corps de ce dernier. Il a notamment été observé par les présents inventeurs que le temps de protection ainsi obtenue est supérieur à la valeur de quatre minutes imposée par les réglementations, qui permet d'évacuer l'ensemble des passagers présents à l'intérieur du corps d'un avion avant qu'un feu extérieur n'y pénètre et n'affecte la pérennité de la structure. Ce résultat tout à fait avantageux est obtenu en l'absence des systèmes d'isolation thermique / acoustique traditionnels proposés par l'art antérieur. Le gain de masse obtenu par la présente invention, par rapport à ces systèmes traditionnels, est en outre particulièrement élevé, et peut à titre d'exemple être évalué à environ 120 kg pour un avion de type A380.The present invention is in the field of the protection of aircraft, particularly aircraft carrying passengers, against the penetration of an external fire. More particularly, it relates to an aircraft with protection capacity against the penetration of an external fire, and a method for increasing the protection capacity of an aircraft against the penetration of an external fire. The protection of aircraft, such as airplanes, helicopters, rockets, etc., and more particularly aircraft carrying passengers, against the penetration, into the cell receiving said passengers, of a fire of origin external to the aircraft, is of great importance. In particular, since the crash of a B737 in Manchester in 1985, when the start of a fire outside the structure gave rise to a disaster causing the death of ten people, the authorities, European and American governments have decided to impose the equipment of aircraft, and more particularly fuselages of aircraft carrying passengers, means of protection against the penetration of an external fire. The objective is to delay this penetration long enough for passengers to evacuate the aircraft before it occurs. The protection of aircraft against the penetration of an external fire is traditionally provided by fire-resistant thermal / acoustic insulation systems and limiting thermal flows, such as blankets, mattresses or films, installed in the lower part of the fuselage. The implementation of these insulation systems is accompanied by the reinforcement of the structural elements, such as panels, stiffeners, etc., intended to keep them in place in case of external fire following a crash. This solution, however, has the major disadvantage of significantly increasing the mass of the aircraft. In addition, it requires many operations and time of implementation and high maintenance. The present invention aims to remedy the drawbacks of the thermal / acoustic insulation systems for delaying the penetration of an external fire into the body of an aircraft proposed by the prior art, especially those mentioned above, by proposing a system which makes it possible to effectively protect the body of the aircraft against the penetration of an external fire, by increasing the capacity of the aircraft to resist against the penetration of an external fire, without its implementation entailing a significant increase in the mass of the aircraft. A further object of the invention is that the installation of this system in the aircraft requires few specific operations, and is easy and quick to achieve. For this purpose, it is proposed by the present invention to protect a body of the aircraft, that is to say the cell receiving the load transported, in most cases the fuselage, by a coating with flame retardant function deposited on its outer surface. The outer surface is here defined as the surface facing the environment outside the aircraft. More particularly, it is proposed according to the present invention an aircraft, with resistance capacity against the penetration of an external fire, wherein at least a portion of the outer surface of a body of said aircraft, receiving a load to be transported, in particular passengers, is coated with a multilayer paint system which comprises at least one layer of a material with intumescent properties. Intumescent paints are known per se, and are characterized by expansion in the form of foam when exposed to a temperature rise above a certain value, typically between 180 and 300 ° C. The foam thus formed has thermal insulation properties and resistance to the propagation of combustion, the present invention advantageously advantageously to delay the penetration of fire whose source is outside the aircraft, in the body of the latter. In particular, it has been observed by the present inventors that the protection time thus obtained is greater than the four-minute value imposed by the regulations, which makes it possible to evacuate all the passengers present inside the body of an airplane. before an external fire enters and does not affect the durability of the structure. This result is quite advantageous in the absence of traditional thermal / acoustic insulation systems proposed by the prior art. The mass gain obtained by the present invention, compared to these traditional systems, is also particularly high, and can for example be evaluated at about 120 kg for an A380 type airplane.
Selon l'invention, la couche de peinture à propriétés intumescentes est avantageusement intégrée au sein du système de peintures multicouches revêtant de manière classique la surface extérieure du corps de l'aéronef, notamment en vue de sa protection contre la corrosion et de sa décoration. L'application de cette couche d'un matériau à propriétés intumescentes ne nécessite ainsi que peu d'opérations spécifiques, qui peuvent être intégrées dans un procédé plus général d'application des couches de peinture classiques sur la surface extérieure du corps de l'aéronef. Il en résulte, par rapport aux systèmes traditionnels proposés par l'art antérieur pour la résistance à la pénétration d'un feu extérieur, un gain de cycle par réduction du nombre et du temps nécessaire aux opérations de montage et de contrôle, ainsi qu'une plus grande facilité de maintenance. Les autres couches du système de peintures multicouches selon l'invention sont classiques en elles-mêmes, et peuvent notamment consister, dans le cas d'une structure d'aéronef en aluminium, en la succession de couches suivantes, énumérées en partant de la surface extérieure du corps de l'aéronef vers l'extérieur : primaire de base ; primaire inhibiteur de corrosion sans chromates ; et couches de décoration, comportant le cas échéant une couche intermédiaire (dite « intermediate coating »), et une couche de base (dite « base coat ») recouverte d'une couche de vernis (dite « clear coat ») résistante aux rayons ultra-violets. Les couches de décoration, les plus externes de ce schéma de peintures, peuvent en particulier être éliminées par décapage chimique, lorsque le système comporte une couche intermédiaire, ou décapage mécanique, pour modifier la décoration de l'aéronef. Selon des modes de réalisation particuliers, l'invention répond en outre 30 aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Certaines au moins de ses caractéristiques visent à atteindre un objectif supplémentaire de l'invention, à savoir que la présence de la couche d'un matériau à propriétés intumescentes dans le système de peintures multicouches ne pénalise en rien l'esthétisme des décorations externes formées par ce système sur l'aéronef. En particulier, l'invention vise à ce que la face supérieure du système de peintures multicouches, opposée à la face inférieure située en vis-à-vis du corps de l'aéronef, soit aussi lisse et brillante qu'en l'absence de la couche d'un matériau à propriétés intumescentes conforme à l'invention. Plus généralement, l'invention vise à ce que le système de peintures multicouches qu'elle propose soit compatible avec les exigences standards de décoration de la surface extérieure des aéronefs. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le matériau à propriétés intumescentes est essentiellement dépourvu de charges intumescentes minérales. On entend ici, par essentiellement dépourvu, le fait que le matériau ne contient aucune charge intumescente minérale, telle que par exemple du graphite, ou seulement à l'état de traces. Les matériaux à propriétés intumescentes particulièrement préconisés par la présente invention sont ainsi du type à base de charges intumescentes organiques, par exemple du type composés organophosphorés. Une telle caractéristique confère avantageusement à la couche à propriétés intumescentes une surface lisse et d'aspect brillant. Préférentiellement, le matériau à propriétés intumescentes est obtenu à partir d'une composition comportant au moins les agents d'intumescence suivants, classiques en eux-mêmes : - un agent d'expansion, autrement appelé agent de gonflant, c'est-à- dire un composé apte à libérer, sous l'action de la chaleur, une quantité importante de gaz non inflammables et non dangereux, tel que l'azote, le dioxyde de carbone, etc., provoquant l'expansion du matériau. A titre d'exemple de tels agents d'expansion, on peut notamment citer les composés azotés tels que l'urée, la mélamine ou ses dérivés, cyanurate de mélamine, phosphate de mélamine, diphosphate de mélamine, pyrophosphate de mélamine, etc., les sels d'amine, etc., ou un de leurs mélanges. Cet agent ou ce mélange d'agents d'expansion peut par exemple être présent à une concentration de 5 à 35 % en poids, par rapport au poids total de la composition ; - un composé source de carbone, assurant la formation d'une mousse carbonée sous exposition à la chaleur, par exemple un composé organique polyhydroxylé notamment choisi parmi les carbohydrates, les sucres, amidons, l'éthylène glycol, le propylène glycol, le polyéthylène glycol, le triméthylolpropane, les mono- ou polypentaérythritols, les copolymères éthylène/alcool vinylique, etc., ou un de leurs mélanges. La teneur de la composition en tel(s) composé(s) source de carbone peut par exemple être comprise entre 1 et 35 % en poids du poids total de la composition ; - un composé source d'acide, également désigné par les termes agent moussant, apte à libérer, lorsqu'il est soumis à une élévation de température, un acide, tel que l'acide phosphorique, apte à réagir avec les fonctions hydroxyle de l'agent source de carbone. Des exemples de tels composés sont les composés organophosphorés tels que les phosphates, par exemple le polyphosphate d'ammonium, le phosphate d'ammonium, le polyphosphate de potassium ou le phosphate de mélamine, les organophosphites, les organophosphates, les acides alkylphosphiniques, les acides aminoalkylphosphiniques, les acides carboxyalkylphosphoniques, etc., ou un de leurs mélanges. La teneur de la composition en tel(s) agent(s) source d'acide peut par exemple être comprise entre 10 et 85 % en poids du poids total de la composition ; - un liant filmogène, pouvant ou non être associé à un solvant organique, en particulier une résine du type époxy-amine ou polyuréthane. Après séchage, le matériau à propriétés intumescentes selon l'invention comporte ainsi de préférence une matrice polymère du type époxy-amine ou polyuréthane. Les matrices polymères du type époxy-amine sont plus particulièrement préférées dans le cadre de l'invention, car mieux compatibles avec les matériaux entrant classiquement dans la composition des systèmes de peintures conventionnels appliqués sur la surface extérieure des aéronefs. La teneur en liant filmogène dans la composition peut notamment être comprise entre 1 et 50 % en poids. Préférentiellement, le matériau intumescent est choisi pour être apte à dégager des quantités importantes de gaz, et présenter une capacité d'expansion relativement faible, par exemple d'environ dix fois l'épaisseur initiale de la couche. Une capacité d'expansion d'au moins huit fois l'épaisseur initiale de la couche s'avère cependant avantageuse en terme d'efficacité de retardement de la pénétration du feu.According to the invention, the layer of paint with intumescent properties is advantageously integrated within the multilayer paint system conventionally covering the outer surface of the body of the aircraft, in particular for its protection against corrosion and its decoration. The application of this layer of a material with intumescent properties thus requires few specific operations, which can be integrated into a more general method of applying conventional paint layers on the outer surface of the body of the aircraft . As a result, compared to the traditional systems proposed by the prior art for resistance to the penetration of an external fire, a cycle gain by reducing the number and time required for assembly and control operations, as well as greater ease of maintenance. The other layers of the multilayer paint system according to the invention are conventional in themselves, and may in particular consist, in the case of an aluminum aircraft structure, in the following succession of layers, listed starting from the surface exterior of the body of the aircraft outward: basic primary; primary corrosion inhibitor without chromates; and decorative layers, optionally comprising an intermediate layer (called "intermediate coating"), and a base layer (called "base coat") covered with a layer of varnish ("clear coat") resistant to ultra-radiation -violets. The decorative layers, the outermost of this paint scheme, can in particular be removed by chemical etching, when the system comprises an intermediate layer, or mechanical stripping, to change the decoration of the aircraft. According to particular embodiments, the invention furthermore meets the following characteristics, implemented separately or in each of their technically operating combinations. At least some of its features aim to achieve a further object of the invention, namely that the presence of the layer of a material with intumescent properties in the multilayer paint system does not detract from the aesthetics of the external decorations formed by this system on the aircraft. In particular, the invention aims to ensure that the upper face of the multilayer paint system, opposite to the lower face facing the body of the aircraft, is as smooth and shiny as in the absence of the layer of a material with intumescent properties according to the invention. More generally, the invention aims that the proposed multilayer paint system is compatible with the standard requirements for decoration of the outer surface of aircraft. In particular embodiments of the invention, the material with intumescent properties is essentially free of intumescent mineral charges. The term "essentially free" is understood here to mean that the material contains no intumescent mineral charge, such as for example graphite, or only in the form of traces. The materials with intumescent properties particularly recommended by the present invention are thus of the type based on organic intumescent fillers, for example of the organophosphorus compound type. Such a characteristic advantageously confers on the layer with intumescent properties a smooth and shiny surface. Preferably, the material with intumescent properties is obtained from a composition comprising at least the following intumescent agents, conventional in themselves: an expansion agent, otherwise known as a blowing agent, that is to say say a compound capable of releasing, under the action of heat, a large amount of non-flammable and non-hazardous gases, such as nitrogen, carbon dioxide, etc., causing the expansion of the material. By way of example of such expansion agents, there may be mentioned nitrogen compounds such as urea, melamine or its derivatives, melamine cyanurate, melamine phosphate, melamine diphosphate, melamine pyrophosphate, etc., amine salts, etc., or a mixture thereof. This agent or this mixture of blowing agents may for example be present at a concentration of 5 to 35% by weight, relative to the total weight of the composition; a carbon source compound, ensuring the formation of a carbon foam under heat exposure, for example a polyhydroxy organic compound chosen especially from carbohydrates, sugars, starches, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol , trimethylolpropane, mono- or polypentaerythritols, ethylene / vinyl alcohol copolymers, etc., or a mixture thereof. The content of the composition of such carbon source compound (s) may for example be between 1 and 35% by weight of the total weight of the composition; an acid source compound, also designated by the term "foaming agent", capable of releasing, when it is subjected to an increase in temperature, an acid, such as phosphoric acid, capable of reacting with the hydroxyl functions of the carbon source agent. Examples of such compounds are organophosphorus compounds such as phosphates, for example ammonium polyphosphate, ammonium phosphate, potassium polyphosphate or melamine phosphate, organophosphites, organophosphates, alkylphosphinic acids, acids aminoalkylphosphinic acids, carboxyalkylphosphonic acids, etc., or a mixture thereof. The content of the composition (s) agent (s) acid source may for example be between 10 and 85% by weight of the total weight of the composition; a film-forming binder, which may or may not be associated with an organic solvent, in particular a resin of the epoxy-amine or polyurethane type. After drying, the material with intumescent properties according to the invention thus preferably comprises a polymer matrix of the epoxy-amine or polyurethane type. Polymeric matrices of the epoxy-amine type are more particularly preferred in the context of the invention, since they are better compatible with the materials conventionally used in the composition of conventional paint systems applied to the outer surface of aircraft. The content of film-forming binder in the composition may especially be between 1 and 50% by weight. Preferably, the intumescent material is chosen to be able to release large amounts of gas, and have a relatively low expansion capacity, for example about ten times the initial thickness of the layer. An expansion capacity of at least eight times the initial thickness of the layer is, however, advantageous in terms of retardation efficiency of the penetration of fire.
On ne préjugera pas ici des mécanismes sous-tendant le phénomène d'intumescence. Il est cependant généralement admis que le principe des peintures intumescentes met en oeuvre différentes réactions chimiques en chaîne, comprenant successivement, sous l'action de la chaleur : un adoucissement de la matrice polymère, lorsque la température ambiante dépasse la température de transition vitreuse du polymère ; la synthèse d'un acide organique, par exemple de l'acide phosphorique, par décomposition du composé source d'acide ; une réaction de carbonisation, par réaction entre l'acide ainsi généré et le composé source de carbone, pour former de l'eau et des composés intermédiaires, tels que des esters de phosphate, qui se décomposent pour conduire à la formation d'une structure carbonée, couramment nommée « char » ; la formation de gaz par décomposition de l'agent d'expansion ; la formation d'une mousse par piégeage dans le char de ces gaz et de vapeur d'eau ; et la solidification de cette mousse par création d'un réseau tridimensionnel ponté chimiquement, par réaction de type pyrolyse d'ester ou aromatisation. La mousse ainsi formée est apte à absorber la chaleur à laquelle elle est soumise pour maintenir la température de la surface extérieure du corps de l'aéronef à une valeur suffisamment faible, et elle présente des propriétés de résistance au feu suffisantes, pour maintenir l'intégrité structurale du corps de l'aéronef exposé au feu extérieur pendant un temps supérieur à cinq minutes. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, la couche d'un matériau à propriétés intumescentes présente une épaisseur comprise entre 200 et 240 iim. Une telle caractéristique confère avantageusement le meilleur compromis entre le poids du système de peinture, le plus faible possible, et la performance de retardement de la pénétration d'un feu extérieur, la plus élevée possible, ainsi notamment que la durabilité et la résistance aux effets de la foudre. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la couche d'un matériau à propriétés intumescentes présente de préférence en surface une rugosité arithmétique Ra, exprimant la moyenne des valeurs absolues des écarts entre le profil de la surface et une ligne moyenne de ce profil, qui est inférieure à 0,8 i.tm, et/ou une rugosité totale Rt, correspondant à la somme du pic maximal et du creux maximal observés sur la longueur analysée, qui est inférieure à 6,5 iim. De telles caractéristiques de rugosité assurent notamment une compatibilité de la couche intumescente avec les exigences édictées pour la grande majorité des avions de lignes commerciales, en ce qui concerne les systèmes de peintures mis en oeuvre pour la décoration extérieure. Dans des modes de réalisation particuliers particulièrement avantageux de l'invention, la couche d'un matériau à propriétés intumescentes est stable aux températures inférieures à 160 °C, c'est-à-dire notamment que sa fonction intumescente ne se déclenche pas en-deçà de cette température. En outre, elle est choisie de telle sorte qu'une exposition même prolongée à une température d'environ 150 °C ne provoque ni son craquellement, ni son pelage, ni son endommagement, y compris en situation de courbure. Dans des variantes de l'invention, la couche d'un matériau à propriétés intumescentes est distincte des autres couches entrant dans la constitution du système de peintures conforme à l'invention. Dans de tels modes de réalisation particuliers de l'invention, l'épaisseur de la couche intumescente est alors de préférence comprise entre 200 et 230 i.tm, par exemple d'environ 200 iim. Cette couche peut en particulier être intercalée dans ce système de peintures entre une couche de primaire de base et une couche de primaire inhibiteur de corrosion, classiques en eux-mêmes, ou encore être intercalée entre une couche de primaire inhibiteur de corrosion et des couches de décoration, également classiques en elles-mêmes. Dans d'autres variantes de l'invention, le matériau à propriétés intumescentes est intégré dans une couche de primaire inhibiteur de corrosion du système de peintures, si bien que la couche à fonction intumescente et la couche à fonction de protection contre la corrosion sont confondues et ne forment avantageusement qu'une seule et même couche multifonctionnelle. Ceci est obtenu par intégration du mélange des agents intumescents adéquats dans une composition utilisée de manière classique pour la formation de la couche de primaire anticorrosion sur la surface extérieure de l'aéronef. Dans de telles variantes de l'invention, différentes formulations du primaire inhibiteur de corrosion formant la couche peuvent être mises en oeuvre. Par exemple, peuvent être utilisés, outre des composants classiques tels que des talcs, du noir de carbone, des additifs, des composés organiques volatils, etc., des inhibiteurs de corrosion de type chromates de strontium, combinés à des résines époxy-amine fortement réticulées, de grande souplesse. La fonction intumescente de la couche assurant ainsi à la fois les fonctions de barrière à la pénétration du feu et d'inhibition de la corrosion, peut être obtenue par modification de la résine époxy-amine afin d'augmenter la souplesse du matériau en modifiant le nombre de groupements fonctionnels disponibles sur la chaîne hydrocarbonée principale, cette modification étant combinée à l'adjonction des agents organiques d'intumescence tels que décrits ci-avant, et à une réduction de la granulométrie des charges minérales classiquement utilisées pour la constitution du primaire inhibiteur de corrosion. Préférentiellement, lorsque le matériau à propriétés intumescentes est intégré dans une couche de primaire inhibiteur de corrosion, l'épaisseur de la couche ainsi constituée est comprise entre 220 et 240 pm. Dans de tels modes de réalisation particuliers de l'invention, il est en 30 outre notamment avantageux que le système de peintures multicouches soit appliqué sur sensiblement l'intégralité de la surface extérieure du corps de l'aéronef, en particulier pour des raisons de commodité de mise en oeuvre industrielle. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le corps de l'aéronef revêtu, conformément à l'invention, d'un système de peintures multicouches sur au moins une partie, et le cas échéant sensiblement la totalité, de sa surface extérieure, est un fuselage de l'aéronef. Dans de tels modes de réalisation, préférentiellement, au moins la surface extérieure de la partie du fuselage de l'aéronef inférieure à une ligne médiane de l'aéronef, c'est-à-dire l'intrados de l'aéronef, est sensiblement entièrement revêtue du système de peintures multicouches conforme à l'invention. On entend ici, par sensiblement entièrement, le fait que la majeure partie de cette surface de l'intrados de l'aéronef est revêtue de ce système de peintures. Il en résulte une protection optimale de l'intérieur du corps de l'aéronef vis-à-vis des feux extérieurs prenant leur origine au niveau des moteurs de l'aéronef. Dans les modes de réalisation dans lesquels le matériau à propriétés intumescentes est intégré dans une couche de primaire inhibiteur de corrosion du système de peintures multicouches, ce dernier revêt préférentiellement sensiblement l'intégralité de la surface extérieure du fuselage de l'aéronef, c'est-à-dire aussi bien l'intrados que l'extrados, partie du fuselage de l'aéronef supérieure à la ligne médiane de l'aéronef. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de protection d'un aéronef contre la pénétration d'un feu extérieur dans un corps dudit aéronef, selon lequel on applique, sur au moins une partie de la surface extérieure du corps, un système de peintures multicouches comportant au moins une couche d'un matériau à propriétés intumescentes, répondant à l'une ou plusieurs des caractéristiques ci-avant. Cette application est préférentiellement réalisée sur au moins la surface extérieure de l'intrados du fuselage de l'aéronef, le cas échéant sur sensiblement l'intégralité de la surface extérieure de ce fuselage.We do not prejudge here mechanisms underlying the phenomenon of intumescence. It is however generally accepted that the principle of intumescent paints implements different chemical chain reactions, comprising successively, under the action of heat: a softening of the polymer matrix, when the ambient temperature exceeds the glass transition temperature of the polymer ; the synthesis of an organic acid, for example phosphoric acid, by decomposition of the acid source compound; a carbonization reaction, by reaction between the acid thus generated and the carbon source compound, to form water and intermediate compounds, such as phosphate esters, which decompose to lead to the formation of a structure carbonaceous, commonly called "char"; gas formation by decomposition of the blowing agent; the formation of a foam by trapping in the tank of these gases and water vapor; and the solidification of this foam by creating a three-dimensional network chemically bridged by ester-type pyrolysis or aromatization reaction. The foam thus formed is adapted to absorb the heat to which it is subjected to maintain the temperature of the outer surface of the body of the aircraft to a sufficiently low value, and it has sufficient fire resistance properties, to maintain the structural integrity of the aircraft body exposed to external fire for a time greater than five minutes. In particular embodiments of the invention, the layer of a material with intumescent properties has a thickness of between 200 and 240 μm. Such a characteristic advantageously confers the best compromise between the weight of the paint system, the lowest possible, and the performance of retarding the penetration of an external fire, the highest possible, and in particular that the durability and the resistance to the effects. lightning. According to an advantageous characteristic of the invention, the layer of a material with intumescent properties preferably has on the surface an arithmetical roughness Ra, expressing the mean of the absolute values of the differences between the profile of the surface and a mean line of this profile, which is less than 0.8 μm, and / or a total roughness Rt, corresponding to the sum of the maximum peak and the maximum hollow observed over the analyzed length, which is less than 6.5 μm. Such roughness characteristics notably ensure a compatibility of the intumescent layer with the requirements laid down for the vast majority of commercial airliners, as regards the paint systems used for exterior decoration. In particular particularly advantageous embodiments of the invention, the layer of a material with intumescent properties is stable at temperatures below 160 ° C., that is to say in particular that its intumescent function is not triggered by below this temperature. In addition, it is chosen so that even prolonged exposure to a temperature of about 150 ° C causes neither its cracking, its peeling, nor its damage, including in a situation of curvature. In variants of the invention, the layer of a material with intumescent properties is distinct from the other layers forming part of the paint system according to the invention. In such particular embodiments of the invention, the thickness of the intumescent layer is then preferably between 200 and 230 μm, for example about 200 μm. This layer may in particular be interposed in this paint system between a base primer layer and a corrosion-inhibiting primer layer, conventional in themselves, or alternatively be interposed between a corrosion-inhibiting primer layer and coatings layers. decoration, also classic in themselves. In other embodiments of the invention, the material with intumescent properties is integrated in a layer of corrosion-inhibiting primer of the paint system, so that the layer with intumescent function and the layer with corrosion protection function are combined. and advantageously form one and the same multifunctional layer. This is achieved by integrating the mixture of suitable intumescent agents into a composition conventionally used for formation of the anticorrosion primer layer on the outer surface of the aircraft. In such variants of the invention, different formulations of the corrosion inhibiting primer forming the layer can be implemented. For example, in addition to conventional components such as talcs, carbon black, additives, volatile organic compounds, etc., strontium chromate corrosion inhibitors can be used in combination with epoxy-amine resins. reticulated, very flexible. The intumescent function of the layer thus ensuring both the barrier functions to the penetration of fire and inhibition of corrosion, can be obtained by modifying the epoxy-amine resin to increase the flexibility of the material by modifying the number of functional groups available on the main hydrocarbon chain, this modification being combined with the addition of the intumescent organic agents as described above, and with a reduction of the particle size of the mineral fillers conventionally used for the formation of the primary inhibitor corrosion. Preferably, when the material with intumescent properties is integrated in a corrosion inhibiting primer layer, the thickness of the layer thus formed is between 220 and 240 μm. In particular embodiments of the invention, it is furthermore particularly advantageous for the multilayer paint system to be applied to substantially the entire outer surface of the body of the aircraft, in particular for the sake of convenience. industrial implementation. In particular embodiments of the invention, the body of the aircraft coated, according to the invention, with a system of multilayer paints on at least a portion, and where appropriate substantially all, of its outer surface , is a fuselage of the aircraft. In such embodiments, preferably, at least the outer surface of the part of the fuselage of the aircraft below a median line of the aircraft, that is to say the underside of the aircraft, is substantially entirely coated with the multilayer paint system according to the invention. By substantially all of this is meant the fact that most of this surface of the underside of the aircraft is coated with this paint system. This results in optimum protection of the interior of the body of the aircraft vis-à-vis outdoor lights originating from the engines of the aircraft. In the embodiments in which the material with intumescent properties is integrated in a layer of corrosion inhibiting primer of the multilayer paint system, the latter preferably preferably covers substantially the entire outer surface of the fuselage of the aircraft; ie both the intrados and the extrados, part of the fuselage of the aircraft higher than the median line of the aircraft. According to another aspect, the present invention relates to a method for protecting an aircraft against the penetration of an external fire into a body of said aircraft, according to which a system is applied to at least a portion of the outer surface of the body. multilayer paint comprising at least one layer of a material with intumescent properties, corresponding to one or more of the above characteristics. This application is preferably performed on at least the outer surface of the underside of the fuselage of the aircraft, where appropriate on substantially the entirety of the outer surface of this fuselage.
L'application de chacune des couches du système de peintures multicouches peut être réalisée par des techniques classiques en elles-mêmes, par exemple du type par spray ou jet d'encre, au rouleau, etc., et être suivie d'une étape de séchage. Un contrôle fin du procédé par application automatisée, par exemple par l'intermédiaire d'un robot, est toutefois privilégié afin de garantir systématiquement l'épaisseur minimale souhaitée pour la couche à propriétés intumescentes. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation particuliers, qui n'en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 3, dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un système de peintures multicouches selon un mode de réalisation particulier de l'invention, appliqué sur la surface extérieure de la peau d'un fuselage d'aéronef ; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un système de peintures multicouches selon un mode de réalisation différent de l'invention, appliqué sur la surface extérieure de la peau d'un fuselage d'aéronef ; - et la figure 3 illustre de manière schématique un aéronef recouvert sur une partie de la surface extérieure de son fuselage d'un système de peintures multicouches conforme à un mode de réalisation de l'invention.The application of each of the layers of the multilayer paint system may be carried out by conventional techniques in themselves, for example of the spray or inkjet type, by roller, etc., and be followed by a step of drying. A fine control of the process by automated application, for example by means of a robot, is however preferred in order to systematically guarantee the minimum thickness desired for the layer with intumescent properties. The invention will now be more specifically described in the context of particular embodiments, which are in no way limiting, shown in Figures 1 to 3, in which: - Figure 1 shows a cross-sectional view of a system multilayer paint according to a particular embodiment of the invention, applied to the outer surface of the skin of an aircraft fuselage; FIG. 2 represents a cross-sectional view of a multilayer paint system according to a different embodiment of the invention, applied to the outer surface of the skin of an aircraft fuselage; and FIG. 3 schematically illustrates an aircraft covered on a portion of the outer surface of its fuselage with a multilayer paint system according to one embodiment of the invention.
Un exemple de système de peintures multicouches conforme à l'invention est montré de manière schématique sur la figure 1. Sur cette figure 1, les épaisseurs relatives des différentes couches de ce système de peintures ont été choisies à titre d'exemple, et de manière à faire apparaître clairement chacune de ces couches, et ces épaisseurs relatives ne doivent nullement être considérées comme limitatives ou même représentatives d'un système de peintures réel. Pour des besoins de facilité de description, on considérera dans cet exemple, en tant que corps de l'aéronef, le fuselage 11 en aluminium d'un avion.An example of a multilayer paint system according to the invention is shown schematically in FIG. 1. In this FIG. 1, the relative thicknesses of the various layers of this paint system have been chosen as an example, and to clearly show each of these layers, and these relative thicknesses should not be considered as limiting or even representative of a real paint system. For reasons of ease of description, in this example, the body of the aircraft will be considered to be the aluminum fuselage 11 of an aircraft.
Sur la surface extérieure 12 de ce fuselage 11, c'est-à-dire la surface faisant face à l'environnement extérieur de l'aéronef, est appliqué un système de peintures multicouches 20. Ce système de peintures 20 comporte une pluralité de couches classiques en elles-mêmes pour la protection de l'aéronef contre la corrosion et sa décoration extérieure. Il comprend notamment, disposées les unes au- dessus des autres sur la surface extérieure 12 du fuselage 11 : - une couche de primaire de base 21, par exemple d'épaisseur comprise entrel5 et 25 iim. Une telle couche peut par exemple être formée à partir d'une composition comportant une résine époxy-amine et de chromates de strontium. L'ensemble est initialement associé, avant séchage, à une phase solvant qui peut varier de simples composés organiques volatils à des systèmes hydrodiluables ; - une couche de primaire inhibiteur de corrosion sans chromates 22, par exemple d'épaisseur comprise entre 15 et 25 iim. La composition chimique 15 de cette couche est par exemple basée sur un bi-composant de résines époxy-amine combinées à des inhibiteurs de corrosion organiques ; - et un ensemble de couches dites de décoration 23, comprenant par exemple : - une couche intermédiaire 24, disposée au-dessus de la couche 20 de primaire inhibiteur de corrosion 22, présentant par exemple une épaisseur comprise entre 6 et 12 iim. La composition chimique de cette couche est basée sur un mono-composant de polyamide ; - une couche de base 25, présentant par exemple une épaisseur 25 comprise entre 30 et 90 i.tm, en fonction de la couleur et du pouvoir couvrant des pigments à appliquer. Cette couche est par exemple formée à base de résines polyuréthane tri-composants ; - et, en tant que couche supérieure, au moins une couche de vernis 26, présentant par exemple une épaisseur comprise entre 30 et 60 i.tm. Cette couche peut par exemple être formée à base de résines polyuréthane à haut nombre de groupements fonctionnels, assurant un haut degré de réticulation. Le système de peintures multicouches 20 comporte également 5 avantageusement une couche 27 d'un matériau à propriétés intumescentes, qui est intercalée entre la couche de primaire de base 21 et la couche de primaire inhibiteur de corrosion 22. L'épaisseur initiale de cette couche à fonction intumescente 27 peut être comprise entre 200 et 230 i.tm. Elle est par exemple d'environ 200 i.tm. 10 L'épaisseur initiale de l'ensemble du système de peintures multicouches ainsi formé est par exemple comprise entre 530 et 560 pm. La couche à fonction intumescente 27 présente en outre une rugosité de surface telle que sa rugosité arithmétique Ra soit inférieure à 0,8 i.tm et sa rugosité totale Rt soit inférieure à 6,5 i.tm. 15 Le matériau à propriétés intumescente qui la constitue est du type à charges fonctionnelles organiques, dans une matrice polymère, par exemple une matrice polymère du type époxy-amine. L'application des ces différentes couches sur la surface extérieure 12 du fuselage 11 de l'aéronef peut s'effectuer par toute technique classique en 20 elle-même, par exemple par jet d'encre, le fuselage ayant au préalable été soumis aux opérations de préparation de surface conventionnelles nécessaires à cet effet. Une variante de système de peintures multicouches conforme à l'invention est représentée sur la figure 2. 25 Dans cette variante, le système de peintures multicouches 30 comporte l'ensemble des couches décrites ci-avant en référence à la figure 1, déposées sur la surface extérieure 12 du fuselage 11 de l'aéronef, mais dans un ordre différent. La couche 27 de matériau à propriétés intumescentes est en effet intercalée entre la couche de primaire inhibiteur de corrosion 22 et l'ensemble de couches de décoration 23. Comme illustré sur la figure 3, dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le système de peintures multicouches conforme à l'invention, c'est-à-dire incluant une couche d'un matériau à propriétés intumescentes, est préférentiellement appliqué au moins sur la surface extérieure de la zone 14 du fuselage 11 de l'aéronef 10 disposée en-dessous d'une ligne médiane 13 de l'aéronef. Cette zone inférieure, indiquée en grisé sur la figure, correspond à ce qui est communément nommé l'intrados de l'aéronef.On the outer surface 12 of this fuselage 11, that is to say the surface facing the external environment of the aircraft, is applied a multilayer paint system 20. This paint system 20 comprises a plurality of layers conventional in themselves for the protection of the aircraft against corrosion and its exterior decoration. It comprises in particular arranged, one above the other on the outer surface 12 of the fuselage 11: - a base primer layer 21, for example with a thickness of between 5 and 25 μm. Such a layer may for example be formed from a composition comprising an epoxy-amine resin and strontium chromates. The assembly is initially associated, before drying, with a solvent phase which can vary from simple volatile organic compounds to water-based systems; a chromate-free corrosion inhibitor primer layer 22, for example with a thickness of between 15 and 25 μm. The chemical composition of this layer is for example based on a bi-component of epoxy-amine resins combined with organic corrosion inhibitors; and a set of so-called decoration layers 23, comprising for example: an intermediate layer 24, disposed above the corrosion inhibitor primer layer 22, having for example a thickness of between 6 and 12 μm. The chemical composition of this layer is based on a polyamide mono-component; a base layer 25, for example having a thickness of between 30 and 90 μm, depending on the color and the hiding power of the pigments to be applied. This layer is for example formed based on tri-component polyurethane resins; and, as an upper layer, at least one layer of varnish 26, for example having a thickness of between 30 and 60 μm. This layer may for example be formed based on polyurethane resins with a high number of functional groups, ensuring a high degree of crosslinking. The multilayer paint system 20 also advantageously comprises a layer 27 of a material with intumescent properties, which is interposed between the base primer layer 21 and the corrosion inhibitor primer layer 22. The initial thickness of this layer intumescent function 27 can be between 200 and 230 i.tm. It is for example about 200 i.tm. The initial thickness of the entire multilayer paint system thus formed is for example between 530 and 560 μm. The intumescent function layer 27 also has a surface roughness such that its arithmetic roughness Ra is less than 0.8 μm and its total roughness Rt is less than 6.5 μm. The material with intumescent properties which constitutes it is of the type with organic functional charges, in a polymer matrix, for example an epoxy-amine type polymer matrix. The application of these different layers on the outer surface 12 of the fuselage 11 of the aircraft can be carried out by any conventional technique in itself, for example by inkjet, the fuselage having been previously subjected to operations conventional surface preparation required for this purpose. An alternative multilayer paint system according to the invention is shown in FIG. 2. In this variant, the multilayer paint system 30 comprises all the layers described above with reference to FIG. outer surface 12 of the fuselage 11 of the aircraft, but in a different order. The layer 27 of material with intumescent properties is indeed interposed between the corrosion inhibiting primer layer 22 and the set of decorative layers 23. As illustrated in FIG. 3, in particular embodiments of the invention, the multilayer paint system according to the invention, that is to say including a layer of a material with intumescent properties, is preferably applied at least on the outer surface of the zone 14 of the fuselage 11 of the aircraft 10 disposed below a median line 13 of the aircraft. This lower zone, indicated in gray in the figure, corresponds to what is commonly called the underside of the aircraft.
Sur les autres parties de la surface extérieure du fuselage 11 est appliqué un système de peintures multicouches traditionnel, c'est-à-dire ne comportant pas de couche à propriétés intumescentes. Lorsque cet aéronef 10 est exposé à un feu d'origine extérieure, généralement émanant de ses moteurs après un crash, l'élévation de température extérieure provoquée par ce feu entraîne le déclenchement de la fonction intumescente du système de peintures. Plus particulièrement, la couche 27 du matériau à propriétés intumescentes subit une expansion et forme une mousse thermiquement isolante, qui retarde la propagation de la combustion et isole du feu l'intérieur du fuselage 11. La résistance à la pénétration du feu extérieur dans le fuselage 11 est avantageusement opérante durant plus de 5 minutes, ce qui laisse le temps d'évacuer les passagers hors du fuselage 11 de l'aéronef. Ce résultat est avantageusement obtenu en pénalisant peu la masse de l'aéronef, et sans en pénaliser aspect esthétique extérieur.On the other parts of the outer surface of the fuselage 11 is applied a traditional multilayer paint system, that is to say having no layer with intumescent properties. When this aircraft 10 is exposed to a fire of external origin, generally emanating from its engines after a crash, the external temperature rise caused by this fire triggers the intumescent function of the paint system. More particularly, the layer 27 of the material with intumescent properties is expanded and forms a thermally insulating foam, which delays the propagation of combustion and isolates the inside of the fuselage from fire 11. Resistance to the penetration of external fire into the fuselage It is advantageously operating for more than 5 minutes, which leaves time to evacuate the passengers from the fuselage 11 of the aircraft. This result is advantageously obtained by penalizing little the mass of the aircraft, and without penalizing external aesthetic appearance.
Lorsque le matériau à propriétés intumescentes est intégré à la couche de primaire inhibiteur de corrosion du système de peintures, il peut être préféré de revêtir l'ensemble de la surface extérieure du fuselage de l'aéronef, c'est-à-dire tant l'intrados que l'extrados, du système de peintures selon l'invention.When the material with intumescent properties is integrated with the corrosion inhibiting primer layer of the paint system, it may be preferred to coat the entire outer surface of the fuselage of the aircraft, i.e. intrados than the extrados, of the paint system according to the invention.
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