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A Life-cycle Autonomous Modular System for Aircraft Material State Evaluation and Restoring System

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La mécanique au service d'un vol plus sûr et plus respectueux de l'environnement

Des chercheurs européens ont développé de nouvelles techniques de diagnostic des problèmes d'entretien des aéronefs ainsi qu'un matériau composite autoréparable permettant d'y remédier. Les vols deviennent ainsi plus sûrs pour les passagers et plus durables.

Transports et Mobilité icon Transports et Mobilité

Le trafic aérien mondial continue d'augmenter en moyenne de 5 % par an compte tenu du nombre croissant d'usagers des transports aériens. Alors que le secteur est responsable d'environ 2% des émissions de CO2 générées par l'homme, toute augmentation annuelle a un impact rapide. En fait, lorsqu'un seul passager parcourt 100 kilomètres, jusqu'à quatre litres de carburant sont consommés. Face à ces chiffres, il est de plus en plus difficile d'atteindre les objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre, en particulier si l'on considère les attentes très ambitieuses de l'Europe. D'après les objectifs de la Vision 2020 définis par le Conseil consultatif pour la recherche aéronautique et de l'innovation en Europe (ACARE), l'ensemble du secteur européen du transport aérien doit chercher à réduire de moitié les émissions de CO2 et la consommation de carburant par rapport à l'an 2000. Mais compte tenu du nombre croissant d'usagers des transports aériens et de la pression continue pour que ce mode de transport reste sûr et économique, ces objectifs peuvent paraître tout simplement utopiques. Mais pas pour ALAMSA. Le projet financé par l'UE agit au niveau de la mécanique de l'avion pour aider l'Europe à atteindre ces objectifs, voire à les dépasser. Maintien de l'efficacité Pour réduire les émissions, le projet ALAMSA s'attaque à l'entretien des aéronefs. Plus précisément, le projet a travaillé à la réalisation des objectifs ACARE en augmentant l'efficacité des opérations d'entretien des avions, en améliorant la tolérance aux dommages des matériaux utilisés pour leur construction, en réduisant le recours aux matériaux et en étendant la durée de vie globale des structures de l'avion. Les chercheurs du projet ont commencé par développer une nouvelle classe de technique non destructive appelée spectroscopie d'ondes linéaires non élastiques (NEWS). Cette technique utilise des ondes d'effort simulées pour détecter la présence et l'importance des défauts ou dommages subis par les matériaux structurels d'un avion. À titre d'exemple, les fissures et délaminages présentent une non linéarité élastique qui entraîne l'émission de fréquences supplémentaires absentes des ondes de force initiales. Ces «nouvelles» fréquences sont associées à la distorsion harmonique et/ou d'intermodulation qui se produit lorsque les ondes élastiques rencontrent une zone défectueuse ou endommagée. «Les solutions d'imagerie et d'auto-surveillance basées sur la spectroscopie d'ondes linéaires non élastiques nous permettent de diagnostiquer des défauts de fabrication tels que la porosité, les problèmes d'assemblage de composants, les microfissures, les chocs entre surfaces, la faiblesse des liaisons adhésives et les dommages thermiques ou chimiques», a déclaré le professeur Michele Meo, directrice du projet. «Ce procédé offre une meilleure sensibilité et permet d'obtenir des images des zones internes des composants aéronautiques non accessibles à l'aide des méthodes classiques.» Des défauts autoréparables Parmi les autres résultats innovants du projet, figure une gamme de matériaux composites autoréparables destinés aux structures des aéronefs. Exposés à la chaleur, ces matériaux ont la capacité de retrouver plusieurs fois de suite certaines propriétés mécaniques grâce à des cycles de réparation successifs. Il devient donc possible de réparer automatiquement des dommages qui réapparaissent régulièrement au même endroit. «Relier des systèmes automatisés d'auto-surveillance à ces mécanismes intelligents d'autoréparation in-situ permet de surveiller et rétablir en permanence l'intégrité matérielle d'un avion», explique le professeur Meo. Le système sert de mécanisme de déclenchement: il peut ainsi calculer le degré de défaut de fonctionnement et évaluer seul s'il convient d'intervenir sur des structures spécifiques de l'aéronef. Des avions plus efficaces pour des vols plus sûrs et plus respectueux de l'environnement Pour les passagers européens, les concepts mis au point par le projet ALAMSA devraient se traduire par une amélioration notable de la durée de vie des avions, une sécurité renforcée et des temps de fonctionnement plus long. «Par ailleurs, notre travail contribue également à la réalisation d'économies substantielles grâce à des systèmes de contrôle qualité et de maintenance optimisés, et ouvre la voie au recyclage des matériaux composites», ajoute le professeur Meo. «Faites la somme de ces avantages et vous verrez rapidement par vous-même que nous pouvons aider l'Europe à atteindre ses objectifs ACARE en agissant au niveau de l'entretien des avions.»

Mots‑clés

ALAMSA, ACARE, spectroscopie d'ondes linéaires non élastiques, NEWS, entretien des aéronefs, matériaux composites autoréparables

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