Le secteur aéronautique comprend toutes les entreprises ayant pour activité la construction de tout ou partie d’aéronefs destinées à évoluer dans l’atmosphère terrestre. Le cœur même de l’activité du secteur nécessite d’user de matériaux aux propriétés ciblées afin d’obtenir des aéronefs en bonnes conditions opérationnelles, pour des raisons de sécurité et de performance. Ces derniers doivent répondre à plusieurs contraintes et critères spécifiques : résistances mécaniques, à la fatigue, densité, élasticité ou encore résistances à la corrosion. Le sujet étant vaste, il est parfois difficile d’accéder à une information fiable. Le but de cet article est de définir sur quels référentiels se baser pour les spécifications des matériaux et comment les exploiter.
Les types de matériaux et leurs exigences associées sont listés par l’organisation internationale de normalisation (ISO) au travers de l’International Classification for Standards (ICS) 49.025 : Matériaux pour la construction aéronautique. Cette classification liste les matériaux comme suit :
Au-delà de cette classification, certains matériaux, de par leurs propriétés, profitent d’une utilisation fréquente dans l’industrie.
Ainsi, pour la fabrication des coques des avions, les matériaux utilisés sont quasiment tous des alliages d’aluminium qui appartiennent à deux séries d’alliages : la série 2000, alliages d’aluminium et de cuivre (Al/Cu) et la série 7000, alliages d’aluminium et de zinc (Al/Zn). La propriété avantageuse de l’aluminium réside dans sa masse volumique très faible, rendant indubitablement l’aéronef plus léger. Ajoutant à cela sa bonne résistance à la corrosion afin de préserver l’avion et sa malléabilité facilitant la construction de parties élaborées de l’avion, les propriétés de l’aluminium sont très intéressantes dans le secteur aéronautique. Cependant, présentant des propriétés mécaniques faibles, ce métal est quasi systématiquement utilisé dans des alliages.
Également, on retrouve en quantité de plus en plus importante l’utilisation de matériaux composites dans l’aéronautique. Les matériaux composites sont composés d’un ensemble de minimum deux matériaux ne fusionnant pas entre eux mais ayant une forte adhésion. En effet, leur structure présente de nombreux avantages comparativement à d’autres matériaux : résistances à la fatigue, à la corrosion, rigidité élevée ou encore excellentes propriétés mécaniques. Dans l’industrie aéronautique l’utilisation de Kevlar, Carbone, Verre ou Époxy est très courante pour la réalisation d’alliages Kevlar/Carbone, Carbone/Epoxy ou encore Verre/Epoxy.
Ainsi, la sélection des matériaux dans le secteur de l’aviation va dépendre de plusieurs critères :
Coûts des matériaux : Le coût d’un matériau reste un critère important. Par exemple, au vu des propriétés de l’aluminium vues précédemment, on pourrait aisément penser qu’il est plus avantageux d’utiliser du titane. Cependant, celui-ci est un métal trop coûteux, rendant difficile son utilisation en aéronautique.
On observe deux phases dans la construction d’un aéronef : Une phase expérimentale, constituée de tests et d’analyses virtuels afin de spécifier les caractéristiques attendues et la sélection des matériaux correspondant, et une phase de construction comprenant la construction et l’assemblage des composants jusqu’à l’obtention d’un appareil complet.
La représentation est ici simplifiée, mais il est important de retenir que les expérimentations et la simulation se passent à toutes les échelles : d’un niveau moléculaire des matériaux, aux études mécaniques complètes de l’ensemble de la structure afin d’assurer une sécurité maximale de l’appareil.
Ainsi, de nombreuses données sont générées dans le cadre de la production d’un appareil aéronautique. A l’ère du numérique, de nombreuses techniques existent afin d’exploiter et de valoriser correctement ces données dans une logique de performance et de sécurité.
Les enjeux liés aux matériaux dans le secteur aéronautique composent un domaine d’ingénierie complet, nécessitant, selon le cas, une analyse plus poussée et spécifique que les concepts fondamentaux vus dans cet article. C’est pourquoi nous vous invitons à prendre contact avec nous afin de discuter de votre projet, nos experts en matériaux sauront répondre à vos besoins.
N’hésitez pas à consulter nos témoignages clients sur la gestion des matériaux dans le secteur aéronautique.
