Léger comme une plume: l'aéronef du futur

Publié par Redbran le 18/05/2021 à 13:00
Source: © Union européenne, [2021] / CORDIS
Un projet financé par l'UE ouvre la voie à des structures de cellules d'aéronef plus fiables, efficaces et légères.


© AIRBUS

L'entreprise commune Clean Sky 2 cherche à développer des technologies qui réduiront l'impact environnemental (L'impact environnemental est l'ensemble des modifications de l'environnement, qu'elles soient...) de l'aviation (L'aviation est une activité aérienne définie par l'ensemble des acteurs,...) grâce à des appareils plus propres et silencieux, ainsi qu'à renforcer et à maintenir la compétitivité et les capacités de mobilité de l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...) dans ce domaine. Concevoir des pièces de cellule légères, où les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) existants sont combinés à de nouveaux matériaux à haute performance, représente un pas supplémentaire vers ces objectifs. En effet, la réduction du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) d'un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale...) est directement liée à son efficacité, se traduisant par une réduction de la consommation de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...), des besoins en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) et des niveaux d'émissions de CO2.

En quête de légèreté

C'est dans cette optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) que le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) LightAir, financé par l'UE, s'est efforcé de valider de nouveaux matériaux à haute performance pour les structures des cellules d'hélicoptères en adoptant une approche modulaire. Plus précisément, le projet et ses partenaires, Airbus (Airbus est un constructeur aéronautique européen et également un acteur majeur dans...) Helicopters (le responsable de ce thème de recherche), Ikerlan, Compoxi et AMADE, ont procédé à une caractérisation complète des performances de trois nouveaux matériaux destinés aux aéronefs - des adhésifs, des composites et des nids d'abeille (Abeille est un nom vernaculaire ambigu désignant en français certains insectes...) - dans le but d'atteindre les limites de conception admissible en menant une campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés...) d'essais. "Le projet a couvert trois niveaux d'essais différents, allant du niveau des éprouvettes, au bas de la pyramide (Une pyramide (du grec pyramis) à n côtés est un polyèdre formé en reliant...), aux tests des éléments et aux détails substructuraux, aux niveaux supérieurs", souligne Jordi Renart, coordinateur du projet.

Au sujet des essais, Jordi Renart explique: "Au cours des tests de niveau 1, les éprouvettes ont été examinées à différentes températures et conditions d'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance...). Les tests de niveau 2 se concentrés sur l'étude des propriétés matérielles des panneaux sandwichs en nid (Le nid désigne généralement la structure construite par les oiseaux pour contenir...) d'abeille." Il présente notamment des tests de résistance à l'écrasement des bords, à la flexion à plat, à la compression après impact et au pelage par cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...) rotatif. "Tous ces essais concernent des propriétés essentielles des matériaux, mais l'essai de pelage par cylindre rotatif revêtait une importance toute particulière car il détermine la résistance mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) de l'adhésion (En physique, l'adhésion est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui se...) de la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...) au nid d'abeilles sous une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) de mode I, ce qui constitue l'un des modèles de défaillance les plus critiques dans une structure sandwich." Les essais de niveau 3 ont porté sur l'une des étapes majeures du projet.


© IKERLAN

Des résultats probants

Les travaux du projet ont permis de comprendre en détail le comportement mécanique des nouveaux matériaux évalués. "Les propriétés des nouveaux matériaux ont décrit des caractéristiques très intéressantes dans certaines conditions de charge et de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...), qui sont décrites comme un bon indicateur vis-à-vis d'un objectif potentiel de réduction de poids et d'optimisation structurelle par rapport aux matériaux de base", souligne Jordi Renart.

Les travaux expérimentaux de LightAir, associés à la détermination des limites de conception admissibles, fournissent des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) sur les matériaux qui pourront être utilisés pour l'optimisation et la réduction du poids des prochains modèles d'avions. Les travaux du projet ouvrent donc la voie à la conception de structures de cellules plus fiables, plus efficaces et plus légères. "À terme, Cela permet d'atteindre les objectifs chiffrés consistants à diminuer le poids des pièces générales de la cellule de 15%, à économiser environ 1 800 litres de carburant par hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors...) et par an et à réduire les émissions de CO2 d'environ 5900 kg par hélicoptère et par an, pour la prochaine génération d'aéronefs", rapporte Jordi Renart.

Il est prévu que certains éléments de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) issus du projet soient ensuite diffusés. Ces résultats font actuellement l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'un examen approfondi et, dans les mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) à venir, ils seront disponibles dans des articles publiés dans des revues à comité de lecture. "Le responsable du thème de recherche devra également reprendre les résultats du projet et les replacer dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) du programme RACER . Il s'agit probablement de la plus difficile des étapes que nous attendons", a souligné Jordi Renart.

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