Givrage

Définition

Le givrage est le phénomène aboutissant à la formation de givre. En météorologie, le givrage commence dans des situations de brouillard combinées à une température de -2 °C à -8 °C. Il résulte du gel instantané des gouttelettes d'eau en suspension lorsqu'elles entrent en contact avec la surface. Sous un brouillard très dense, il peut produire le même effet qu'une chute de neige, et même produire la précipitation de cristaux de glace en plein brouillard, sans nuages dans le ciel.

Le givrage :

Le givrage est la formation de givre. Les conditions météorologiques doivent combiner deux situations : brouillard (même très léger et peu visible) et température négative, en dessous du point de rosée. Le point de rosée est une température de l'air inférieure à °C (et souvent -2 °C).

Explications

Bien que le point de congélation nominal de l'eau soit de 0 °C, l'eau dans l'atmosphère ne gèle pas toujours à cette température et existe souvent sous forme de liquide surfondu (surfusion). Si la température de surface d'une structure d'avion est inférieure à zéro, alors l'humidité dans l'atmosphère peut se transformer en glace comme conséquence immédiate ou secondaire du contact.

Le givrage en pâtisserie est appelé le glaçage.

Le givrage est différent du gel (gelée, gelée blanche) et du verglas (pluies verglaçantes). Givre et verglas sont formés par surfusion quand la gelée est formée par sublimation.

Givrage dans les nuages et les précipitations

N'importe quel nuage contenant de l'eau liquide peut présenter un environnement givrant important si la température est de 0 °C ou moins. En général, les structures nuageuses cumuliformes contiennent des gouttelettes relativement grosses qui peuvent entraîner une accumulation très rapide de glace. Les structures nuageuses stratiformes contiennent généralement des gouttelettes beaucoup plus petites, bien que l'étendue horizontale des conditions de givrage dans un nuage stratiforme puisse être telle que l'accumulation, même pendant une période relativement courte de vol en palier, puisse parfois être considérable.

On peut s'attendre à ce que l'accumulation de glace la plus importante dans n'importe quel nuage survienne à des températures inférieures, mais proches, de 0˚C. Dans un nuage stratiforme aux latitudes tempérées, l'accumulation maximale de glace se trouve souvent près du sommet du nuage et il peut être imprudent pour certains avions à turbopropulseurs de rester à une telle altitude pendant de longues périodes.

Toute bruine ou pluie rencontrée à des températures égales ou inférieures au point de congélation est susceptible de générer une accumulation de glace significative dans un laps de temps très court, même si une visibilité vers l'avant raisonnable prévaut, et de telles conditions devraient être surmontées par tout changement approprié de trajectoire de vol.

La neige en elle-même ne présente pas de risque de givrage, puisque l'eau est déjà gelée. Cependant, la neige peut être mélangée à de l'eau liquide, en particulier des gouttelettes de nuages, et, dans certaines circonstances, peut contribuer à l'accumulation de dépôts gelés dangereux. Ce phénomène peut également exister dans les nuages d'enclume cumulonimbus, où les cristaux de glace peuvent être mélangés avec du SLD pour provoquer un givrage important.

Givrage en aviation

Avec un avion en vol, du givre peut se former sur les bords d'attaque de la voilure et de l'admission du moteur et ainsi affecter les caractéristiques aérodynamiques des ailes et le flux d'air dans les moteurs. La glace accumulée peut également augmenter considérablement le poids d'un aéronef. Des types de nuages sont associés au givrage en vol.

Le givrage de la cellule en vol intervient lorsque l'eau surfondue gèle lors de l'impact avec n'importe quelle partie de la structure externe d'un aéronef pendant le vol.

Le givrage d'une aile d'avion :

Cet avion a subi un givrage important du bord d'attaque des ailes.

Des quantités considérables d'eau atmosphérique continuent d'exister sous forme liquide bien en dessous de 0 °C. La proportion de cette eau surfondue diminue à mesure que la température de l'air statique baisse jusqu'à environ -40 °C (sauf dans le nuage Cumulonimbus où le SLD (Supercooled Large Droplets, littéralement grosses gouttelettes surfondues) peut exister à des températures encore plus basses), presque tout est sous forme solide. La taille des gouttelettes d'eau surfondues et la nature du flux d'air autour de la surface de l'avion détermine dans quelle mesure ces gouttelettes vont frapper la surface. La taille d'une gouttelette affectera également ce qui se passe après un tel impact - par exemple, les gouttelettes plus grosses seront souvent divisées en plus petites. Enfin, étant donné que la taille d'une goutte d'eau est largement proportionnelle à la masse d'eau qu'elle contient et que cette masse détermine le temps nécessaire pour que le changement physique d'état de liquide (eau) à solide (glace) survienne, des gouttelettes plus grosses qui ne se décomposer en plus petits met plus de temps à geler en raison de la plus grande libération de chaleur latente et peut former une couche superficielle d'eau liquide avant que ce changement d'état n'existe.

Le givrage peut entraîner une réduction des performances, une perte de portance, une altération de la contrôlabilité et, finalement, un décrochage et une perte de contrôle de l'avion. Les dangers résultant de la présence de glace sur une cellule comprennent :

• Effets aérodynamiques négatifs : l'accumulation de glace sur des parties critiques d'une cellule non protégées par un système d'antigivrage ou de dégivrage fonctionnant normalement peut modifier le modèle de flux d'air autour des surfaces aérodynamiques telles que les ailes et les pales d'hélice, entraînant une perte de portance, une traînée accrue et un déplacement du centre de l'aile de pression. Ce dernier effet peut modifier les exigences de stabilité longitudinale et d'assiette en tangage. La stabilité longitudinale peut également être affectée par une dégradation de la portance générée par le stabilisateur horizontal. Le modèle de flux d'air modifié peut altérer considérablement la répartition de la pression autour des surfaces de contrôle de vol telles que les ailerons et les gouvernes de profondeur. Si la surface de contrôle n'est pas alimentée, de tels changements dans la répartition de la pression peuvent éventuellement conduire à des déviations de contrôle intempestives que le pilote peut ne pas être en mesure de maîtriser.
• Blocage des tubes de Pitot et des évents statiques : blocage partiel ou complet de l'entrée d'air à une partie d'un système anémométrique peut produire des erreurs dans les lectures des instruments de pression tels que altimètres, anémomètres et indicateurs verticaux de vitesse. L'origine la plus probable de tels événements sur des systèmes par ailleurs utilisables a été la non-activation du chauffage électrique intégré dont ces tubes et plaques sont équipés, bien que dans certains cas, la conception détaillée des têtes de Pitot les ait rendus relativement plus vulnérables. à l'accumulation de glace même lorsqu'il fonctionne comme certifié. Il est maintenant également reconnu que les effets du givrage à haut niveau de cristaux de glace peuvent avoir des effets généralement transitoires sur l'efficacité du chauffage de la sonde Pitot fonctionnant normalement.
• Problèmes de communication radio : historiquement, la formation de glace sur certains types d'antennes non chauffées a été la cause d'une dégradation des performances des radios, mais cela n'a pas été rencontré dans le cas des équipements radio et des antennes modernes.
• Danger de surface dû à l'effusion de glace : la glace déposée pendant le dégivrage en vol n'est pas d'une taille qui pourrait créer un danger si elle survit sous forme gelée jusqu'à ce qu'elle atteigne le sol en dessous. Cependant, il existe une longue histoire de chutes de glace des mâts de drainage des déchets d'aéronefs, dont quelques-unes ont causé des dommages matériels mineurs et ont parfois failli heurter et blesser des personnes. Les mâts de vidange concernés sont ceux des cuisines d'avion ou des compartiments de toilettes qui sont normalement chauffés pour empêcher la formation de glace mais qui, pour une raison quelconque, n'ont pas fonctionné comme prévu. La glace des mâts d'évacuation des toilettes est souvent appelée glace bleue. La plupart de ces événements ont été enregistrés là où il y a une forte densité de trafic aérien commercial long-courrier à destination d'un grand aéroport qui survole régulièrement une zone résidentielle densément peuplée alors qu'il descend en dessous du niveau de congélation à proximité de l'aéroport.

L'accumulation de glace sur une structure d'avion peut être distinguée sous le nom de givrage givré, de givrage clair ou glacé, ou d'un mélange des deux appelé givrage nuageux ou mixte.

En rapport avec "givrage"

• gel

  

  Le gel est une structure solide, plus ou moins ferme et plus ou moins souple résultant de la précipitation de macromolécules associées en réseau.

• gelée

  

  En températures, une gelée est la formation d'une couverture de glace, dans l'une de ses multiples formes.

• gelée blanche

  

  Une gelée blanche est un dépôt de cristaux de glace qui prend le plus souvent la forme d'écailles, d'aiguilles, de plumes ou d'éventails, et qui se forme...

• givre

  

  Le givre est un dépôt de glace dû au gel, constitué par des granules plus ou moins séparés par des inclusions d'air.