Des fuselages plus légers pourraient réduire les coûts dans l'aviation
Dans ce secteur, le défi est de renforcer l'efficacité lors de fabrication tout en diminuant les frais et en garantissant la sécurité des avions. Pour y parvenir, une méthode consiste à fabriquer des structures de fuselage plus légères et d'une seule pièce, notamment pour la partie principale de l'avion, qui accueille les passagers, l'équipage et le fret. Le projet POLARBEAR (Production and Analysis Evolution for Lattice Related Barrel Elements Under Operations with Advanced Robustness), financé par l'UE, s'est attaché à concevoir des structures de fuselage légères et économiques pour les avions civils. L'objectif des scientifiques du projet était d'améliorer la fabrication de la structure géodésique, c'est-à-dire des structures réticulaires qui donnent sa forme fuselée au corps de l'avion. Elles sont constituées de matériaux composites de dernière génération, légers mais solides, tels que des polymères renforcés de fibres de carbone. Le but des scientifiques est de développer des processus hautement automatisés pour fabriquer plus rapidement les fuselages et réduire ainsi leur coût de fabrication. «Le principal résultat du projet POLARBEAR est que nous avons aidé à améliorer le niveau de préparation technologique des structures géodésiques de fuselage les plus sophistiquées», explique Christian Huehne, coordinateur du projet POLARBEAR. Des scientifiques européens et russes ont collaboré pour automatiser le profilage et le positionnement des matériaux composites utilisés dans un fuselage d'avion. La méthode préconisée consiste à utiliser des rainures très étroites dans un moule. Les progrès réalisés par le projet devraient permettre d'envisager un processus de fabrication de la structure de fuselage d'une seule traite. «Ceci éviterait d'avoir à utiliser des sections de fuselage assemblées sur chaîne de montage, plus coûteuses, et contribuerait donc à réduire considérablement les délais et coûts de production», ajoute M. Huehne. Par ailleurs, les algorithmes de dimensionnement créés par le projet sont désormais prêts à être utilisés et commercialisés, et un partenaire du projet est passé à l'étape suivante en utilisant son logiciel basé sur des éléments finis. Tout au long du projet, les scientifiques ont également étudié comment améliorer la fiabilité et la sécurité des structures géodésiques du fuselage en conditions d'exploitation avec charges. Ils ont étudié la déformation potentielle de la structure sous l'effet de la charge et le niveau global de tolérance aux dommages après impact. Ils ont également envisagé différents processus de réparation d'une structure endommagée. M. Huehne souligne le fait que les algorithmes de dimensionnement créés par les scientifiques du projet peuvent également servir dans d'autres secteurs tels que celui de l'énergie éolienne. Les travaux de l'équipe viennent compléter ceux d'un autre projet européen, ALASCA, qui a étudié le comportement global des structures géodésiques composites. Globalement, le projet POLARBEAR avait pour mission d'analyser les structures au niveau local, en améliorant ainsi leur solidité (et donc leur sécurité) et leur préparation en vue d'un déploiement.
Mots‑clés
Avion POLARBEAR, fuselage, compagnies aériennes, fabrication, géodésique