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Mar 25, 2023

Simplification de la maintenance des systèmes d'évacuation et d'eau des avions

Diehl Aviation affirme que la réduction de l'eau à bord, telle que la réutilisation des eaux grises, peut économiser

Diehl Aviation affirme que la réduction de l'eau à bord, telle que la réutilisation des eaux grises, peut permettre d'économiser jusqu'à 210 kg sur un vol long-courrier Boeing 787.

Les systèmes complexes de tuyauterie et de filtration qui sous-tendent les toilettes et les cuisines aéroportées des avions commerciaux et d'affaires continuent d'évoluer, alors que les équipementiers s'efforcent d'obtenir un poids plus léger, une fiabilité accrue et, plus récemment, une surveillance et des diagnostics de santé intégrés. Une certaine compréhension des problèmes de gestion de l'eau et des déchets à bord, et de leurs implications en termes de maintenance, aide à clarifier cette tendance.

"L'intensité de la maintenance de l'approvisionnement en eau potable est gérable, tandis que celle de la gestion des systèmes d'eaux usées est plus importante", déclare Jan Boris Philipp, responsable des systèmes de recherche chez Diehl Aviation. « La tâche principale de l'entretien de l'eau potable est de nettoyer régulièrement, de détartrer et, dans certains cas, de désinfecter les réservoirs, les tuyaux et les vannes. L'effort requis à cette fin est raisonnable et peut généralement être facilement planifié. Pour les eaux usées, la situation est différente. "

Philipp souligne que les eaux usées sont classées soit comme eau « grise », qui est générée par le lavage des mains dans les toilettes ou les cuisines, soit comme eau « noire », qui contient les excréments des toilettes ou les restes de nourriture des cuisines.

"Les systèmes qui traitent les eaux noires nécessitent plus d'entretien que la moyenne car ils traitent des mélanges agressifs qui doivent être collectés dans des réservoirs, séparés et éliminés sur le sol", explique Philipp. "L'environnement agressif auquel les composants et la technologie des capteurs sont exposés peut entraîner des déficiences beaucoup plus fréquentes et doit être vérifié beaucoup plus souvent pour déterminer si des pièces ont été affectées négativement."

Même ainsi, les compagnies aériennes ont tendance à considérer les systèmes de gestion des déchets et de l'eau comme le moindre de leurs soucis, jusqu'à ce que quelque chose tourne vraiment mal, explique Teddy Gil, directeur administratif de Sheffield Aerospace, un cabinet de conseil en ingénierie aéronautique au Texas.

"C'est parce que, généralement, ces systèmes ne sont pas considérés comme critiques pour la navigabilité. C'est loin d'être correct", déclare Gil. "Les retards de vol ont été attribués à des systèmes d'évacuation inopérants et/ou obstrués, car les passagers ont intrinsèquement tendance à utiliser les toilettes pour se débarrasser d'articles inappropriés ou surdimensionnés, obstruant les toilettes et même les conduites d'évacuation. Dans de rares cas, les vannes des systèmes sont négativement touchés par ces objets, nécessitant leur enlèvement pour nettoyage et réparation. »

Les obstructions peuvent également résulter d'une mauvaise conception, en particulier dans les cas où les conduites de vidange conçues par l'OEM ne répondent pas aux normes minimales de résistance à l'obstruction. Un exemple cité par Gil impliquait un drain de cuisine Airbus A330 qui avait été conçu avec un angle de 90 degrés. coude serré, qui emprisonnait les débris.

"En inclinant légèrement le tube sur le côté, nous avons pu obtenir suffisamment d'espace pour installer un balayage plus large", explique Gil. "Ce changement de conception a nécessité un peu plus de matériel. Cependant, à un coût supplémentaire minime, nous avons pu éliminer complètement le problème."

Interrogé sur les améliorations apportées à la gestion de l'eau potable, Gil note un problème : les cafetières. "Ceux-ci ont eu leur juste part de problèmes, allant des débordements à la mauvaise qualité de l'eau", dit-il. "La nouvelle génération de cafetières a été améliorée avec l'incorporation d'une meilleure filtration, d'un autodiagnostic et d'une coupure d'eau pour éviter les débordements, ainsi qu'un poids réduit par rapport aux anciennes cafetières."

Chuck Zahnow, représentant technique de la cellule pour Citation et Hawker à Battle Creek, Michigan, site de Duncan Aviation, convient que les systèmes de gestion des déchets sont plus problématiques en termes de maintenance et de mesures d'atténuation. "Pour le traitement de l'eau potable, c'est surtout une question de changement de filtre et de stérilisation. Du côté des déchets, le problème est la corrosion et la défaillance des composants", note-t-il.

Pour illustrer, Zahnow dit que sur les jets Citation, le réservoir de déchets est équipé de capteurs optiques susceptibles de se recouvrir de débris. Surtout pour les toilettes à service externe, cela peut amener les capteurs à indiquer de manière incorrecte le niveau d'eau dans le réservoir.

"Les capteurs [du réservoir] sont nettoyés par un slinger, un appareil qui pulvérise le réservoir avec de l'eau propre", dit-il. "Un entretien régulier est nécessaire pour maintenir un système propre afin d'éliminer les débris, qui proviennent d'une accumulation de film provenant des déchets humains ainsi que de l'élimination des produits en papier autres que le papier hygiénique."

Zahnow dit que la corrosion est souvent le résultat du produit chimique ajouté aux eaux usées pour l'assainissement et le contrôle des odeurs. "Sur la ligne Citation, nous voyons cela sous le réservoir d'eau, généralement lorsque l'avion doit subir un événement de maintenance qui nous conduit à cet endroit", dit-il.

Les équipementiers, souligne Zahnow, ont résolu le problème de la corrosion sous les réservoirs d'eau grâce à l'utilisation de matériaux composites améliorés qui offrent une plus grande durabilité. "Avec les conceptions actuelles, les réservoirs sont plus robustes, et il est rare d'avoir à les remplacer", explique-t-il. "Dans le même temps, les plateaux sous les réservoirs, qui aident à contenir les fuites de liquide ou les petits déversements, [incorporent] plus de plastique. Et nous continuons à voir beaucoup moins de pièces métalliques."

Parmi les tendances d'entretien préventif citées par Zahnow figure l'installation de capteurs optiques pour aider à déterminer le niveau de liquide des toilettes afin d'éviter les débordements. "L'ajout de ces capteurs a atteint cet objectif, mais cela a entraîné des problèmes avec le processus de maintenance", dit-il. "La plupart des pannes se produisent lorsque le capteur est sale et" pense "que le réservoir est trop plein, même si le réservoir est complètement vide. Dans ce cas, la vanne de remplissage ne s'ouvrira pas et permettra au liquide d'entrer dans le réservoir."

Les équipementiers de systèmes de gestion de l'eau et des déchets poussent les conceptions allégées dans des composants critiques tels que les conduites de vidange. "Les métaux et les plastiques plus légers remplacent en grande partie les conduites de vidange en aluminium et en acier inoxydable plus lourdes qui partent de la cuisine", déclare Jim Kimball, vice-président des opérations techniques pour FEAM Aero. "De plus, avec les systèmes de toilettes sous vide d'aujourd'hui, les conduites d'évacuation sont devenues plus étroites qu'elles ne l'étaient avec les anciennes toilettes à vidage par gravité. Beaucoup sont doublées de téflon pour les rendre plus résistantes aux déchets."

Du point de vue de l'entretien, Kimball dit que les conduites d'évacuation sont susceptibles de développer des dépôts de tartre, en particulier dans les endroits difficiles d'accès. "L'entretien régulier de la ligne de déchets, y compris les lavages fréquents, est impératif", dit-il. "Si une conduite de déchets tombe en panne, l'avion peut être hors service pendant des jours pendant que les techniciens démontent le système pour déterminer où se trouve le sabot."

Kimball dit qu'il n'est pas au courant de la nouvelle technologie qui peut localiser l'emplacement d'une obstruction. "Le trouver est encore démodé", dit-il. "Cependant, certaines entreprises développent des produits de nettoyage capables de maintenir les conduites de vidange à l'état neuf."

Pourtant, les nouvelles technologies font la différence. Pour les passagers des compagnies aériennes, l'utilisation des toilettes devient un processus mains libres. Par exemple, Adams Rite Aerospace, un spécialiste des systèmes d'eau froide pour avions commerciaux, met en service Touchfree, sa dernière suite de produits qui comprend des robinets contrôlés par capteur, des distributeurs de savon, des interrupteurs de chasse d'eau, des volets de vidange et des sièges de toilette.

"Avec Touchfree, nous combinons la technologie infrarouge avec les derniers développements en matière de thermoplastique pour rendre les toilettes de l'avion plus hygiéniques, mais aussi plus fiables et plus légères", déclare Ali Dadvar, vice-président des ventes et du marketing chez Adams Rite Aerospace.

La trappe à déchets et l'interrupteur de chasse d'eau sont conçus pour être activés via un capteur optique infrarouge. "Nos produits Touchfree ont la capacité d'avoir une carte de circuit imprimé supplémentaire pour la communication des avions. Cependant, la version actuelle des produits Touchfree ne l'a pas, d'après les commentaires des compagnies aériennes", explique Dadvar.

Les toilettes Agile Smart de Collins Aerospace offrent une surveillance de la santé intégrée, une mémoire embarquée pour les diagnostics et une interface RS232 pour la maintenance et la communication des pannes, note Don Roulett, responsable du développement commercial du fournisseur. Il dit que le Splash Guard breveté de Collins Aerospace élimine l'aérosolisation des eaux usées dans les toilettes et les fuites de déchets autour de la cuvette.

"Une attention particulière a été portée lors de la conception des toilettes Agile, et cela a abouti à une fiabilité quatre fois supérieure à celle des toilettes de la génération précédente", a-t-il déclaré. "Il est actuellement installé sur les Boeing 737, 747, 757, 767 et 777, ainsi que sur l'Airbus A320."

Diehl Aviation travaille sur des projets de recherche en maintenance prédictive, comme un système breveté pour prédire les blocages de conduites. L'OEM participe également au projet de recherche i+sCabin2.0 qui inclut Safran et Thales ainsi que des institutions telles que l'Université de technologie de Hambourg en Allemagne. "Le projet vise à collecter des données sur l'ensemble de la cabine - les cuisines, les bacs à bagages, les sièges et les ensembles de toilettes", explique Philipp. "L'objectif est une cabine intelligente qui anticipe et signale le besoin de travaux de maintenance et de réparation sur des composants individuels."

Il dit également que la recherche se poursuit sur des composants plus légers, en utilisant une approche à multiples facettes. La recherche de réduction de poids de Diehl repose sur trois piliers. Le premier est axé sur de nouveaux matériaux tels que le plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP) ou le titane. Citons par exemple les réservoirs en titane développés par Diehl et ses toilettes ultralégères InnoLite, lancées en 2020. Fabriquées en CFRP, elles sont 20 % plus légères que les modèles précédents.

Le deuxième pilier porte sur la réduction de l'eau. "Notre unité de réutilisation des eaux grises collecte les eaux grises de l'évier, les traite et les utilise pour rincer les toilettes", note Philipp. "Dans un Boeing 787, par exemple, cela peut économiser jusqu'à 210 kg [463 lb] de poids."

La simplicité du système est l'objectif du troisième pilier. "L'exemple le plus récent est notre réservoir unique pour les avions à long rayon d'action", déclare Phillip. "Jusqu'à présent, les avions long-courriers étaient équipés de deux ou trois réservoirs d'eau potable ou d'eaux usées. Diehl propose désormais une solution à réservoir unique dans un avion long-courrier, ce qui permet un gain de poids de 50 kg."

Philipp dit que Diehl a également développé des systèmes de traitement utilisant la technologie UV pour désinfecter l'eau pendant le remplissage. L'un est appliqué au système de circulation. "Dans les tuyaux, la lumière UV désinfecte l'eau en continu afin que les germes ne se forment pas ou ne se propagent pas pendant le vol", explique-t-il.