Optimiser la fabrication des avions
La réduction du poids des avions peut diminuer leur consommation de carburant ainsi que les rejets associés. Des scientifiques financés par l'UE ont lancé le projet FUSDESOPT pour évaluer les méthodes de fabrication appropriées et les charges structurelles associées à la partie inférieure du fuselage d'un avion. Ils ont comparé le soudage par laser avec le rivetage classique de structures métallique à parois minces dotées de raidisseurs (longerons) pour déterminer le gain de poids potentiel. Ils ont commencé par effectuer des calculs manuels classiques, puis ils ont analysé l'utilité, l'exactitude et la charge en calculs de divers modèles 2D et 3D par éléments finis. Les chercheurs ont comparé les modèles de défaillance de configurations de longerons soudés, prédites par des essais en traction 2D, avec les analyses en 3D de compression de panneau. Cette dernière méthode sert à tester la charge statique principale des composants d'un fuselage d'avion. Les différences dans les modes de défaillances locales ont démontré qu'il n'était pas possible d'interpoler la résistance de panneaux de compression 3D à partir d'éprouvettes en 2D soumises à des tests de traction. Les analyses en 2D restent cependant utiles pour évaluer la résistance des matériaux et des raccords en général. La résistance aux déformations structurelles dans les tests en traction suggère une bonne résistance à la rotation des longerons. Pour optimiser l'équilibre entre l'exactitude et la charge en calculs, les partenaires ont comparé deux modèles en 3D, l'un plein et l'autre en coquille (creux). Les calculs par éléments finis de la coquille ont bien modélisé les comportements globaux de grandes zones, dans un délai relativement court de quelques heures. Par contre, ils n'ont pu simuler les défaillances locales des soudures avec l'exactitude requise. Le projet FUSDESOPT a mis en avant les avantages et les inconvénients de divers modèles de composants légers de fuselage, renforcés par des longerons, pour comparer le soudage laser et le rivetage classique. L'optimisation des codes pour équilibrer l'exactitude avec la charge en calculs facilitera un développement plus rapide de meilleurs concepts. Un fuselage plus léger réduirait la consommation de carburant et les rejets, au bénéfice de l'environnement. Il améliorerait la compétitivité de l'industrie aérospatiale de l'UE, qui doit faire face à des consommateurs de plus en plus soucieux de l'environnement.
Mots‑clés
Léger, avion, faisceau laser, soudage, rivetage, longerons, éléments finis, défaillance, compression de panneau
