Fuselage - Définition
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Introduction
Le fuselage désigne l'enveloppe d'un avion qui reçoit généralement la charge transportée, ainsi que l'équipage. Le fuselage d'un avion supporte la voilure et l'empennage (pour la stabilité).
La forme d'un fuselage est étudiée pour réduire sa traînée aérodynamique, d'où son nom, issu du verbe fuseler qui signifie littéralement rendre étroit. Sa forme suit donc les règles de l'aérodynamique, sauf pour anciens avions, et pour les hydravions qui possèdent un dessous de fuselage en forme de coque planante pour se poser sur l'eau.
Certains avions légers, ulm ou autogyres, ont une structure longitudinale non fuselée, une poutre ou un treillis.
Certains avions ne possèdent aucun fuselage, ou un fuselage peu différencié de l'aile. Les ailes volantes, comme le B-2 Spirit par exemple, sont des avions constitués uniquement par une aile, supportant elle-même les gouvernes, les moteurs, le cockpit.
Il existe des appareils à deux fuselages parallèles identiques : Savoia-Marchetti S-55 (1925), le Twin Mustang
Il existe des appareils à trois fuselages parallèles (les deux fuselages latéraux étant différents du fuselage central) : P38 lightning.
Enfin, certaines rares machines comme le Vought XF5U "Flying Pancake" ne comportent qu'un fuselage sans ailes; la portance est assurée par la forme du fuselage (qui est une aile de très faible allongement).
Les hélicoptères possèdent généralement un fuselage partiel dont l'arrière est une poutre ou une structure en treillis.
Types de construction
- La structure en treillis, constituée de barres longitudinales reliées par des verticales et des diagonales, le tout formant une structure triangulée rigide. La poutre en treillis ainsi formée est recouverte ensuite, par des tissus ou des matériaux plastiques. Cela permet de créer une structure de fuselage légère et très pratique pour installer tous les équipements lors de la construction grâce à l'accessibilité totale tant que le recouvrement n'est pas posé. Le recouvrement (prévu pour résister seulement à l'air) est relativement fragile au poinçonnement. Ces structures en treillis sont souvent en balsa très léger pour maquettes d'avion, en bois (vieux avions), en tubes d'acier ou en alliages légers (avions modernes).
- Plus rare, la structure géodésique a été conçue par l'ingénieur Barnes Wallis et utilisée par le constructeur Vickers, entre les deux guerres mondiales. La technique consistait à assembler des lattes de bois posées en couches diagonales croisées, ce qui permettait de créer des fuselages légers et solides. Ce type de construction à évolué pour devenir la construction monocoque.
- Les fuselages monocoques sont des coquilles dont les parois constituent l'unique structure. Les premières constructions de ce type ont été faites en bois moulé (comme l'Albatros, lors de la première guerre mondiale. La technique moderne consiste à utiliser les fibres synthétiques (verre, carbone...) imprégnées de résine polyester ou epoxy. Cette technique de fabrication se prête bien à la production en série sur moules femelles, généralement pour des avions légers. Des méthodes récentes permettent de réaliser des fuselages de grande taille (moulage par infusion, enroulement filamentaire).
- La peau du fuselage monocoque peut être radie sur elle même par un procédé sandwich : deux peaux résistantes de part et d'autre d'une âme légère. La technique initiale était composée de peaux en bois et d'une âme en balsa : De Havilland Mosquito, lors de la seconde guerre mondiale). Comme pour la peau monocoque, on peut aussi réaliser ce sandwich avec des matériaux composites (fibres verre ou carbone, résines époxy, âmes en mousse synthétique ou en nid d'abeille métallique ou composite).
- La technique de fuselage semi-monocoque est la méthode la plus utilisé pour les avions modernes. Les tôles formant la peau sont rivetées (elles ne sont jamais soudées, la température de soudure réduisant les caractéristiques mécaniques du matériau) sur des cadres et des lisses. Cette technique est la plus répandue pour des avions, par exemple pour les Airbus ou Boeing commerciaux. Un des avantages de cette technique est que le fuselage peut être construit en plusieurs tronçons, montés en parallèles (par exemple, pour l'airbus A380, dans des pays différents), puis tous assemblés sur le site d'assemblage final.
