Des aéronefs moins chers, plus écologiques et plus sûrs grâce à une nouvelle approche en matière de tests structurels
Le projet TEST-Inn, financé par l’UE, a conçu une nouvelle approche des tests structurels expérimentaux traditionnels visant à mesurer la raideur en torsion et en flexion du système de contrôle de flux laminaire hybride (HLFC). Les chercheurs ont remplacé les instruments classiques de mesure du déplacement, comme les capteurs de contact ou les jauges de contrainte, par de nouvelles solutions. Leur objectif était de mettre au point un système de contrôle innovant dans le cadre des tests structurels afin de détecter et de localiser tout dommage dès son apparition et d’évaluer de manière qualitative et quantitative les cas de contrainte-déformation comme les surcharges, l’apparition de défauts, voire le développement de défauts. Cette approche a permis de maîtriser le processus de déformation, ce qui garantit des tests efficaces et de haute qualité qui réduisent le temps et les coûts de développement des produits ainsi que les risques y afférents. Les partenaires du projet ont conçu un système de contrôle et d’application de la charge innovant qui permet de vérifier et de valider le HLFC, un élément intégré aux gouvernes des aéronefs commerciaux. «Cette technologie aspire de petits volumes d’air à la surface d’un aéronef afin de réduire sa traînée, ce qui permet d’obtenir une réduction de 30 % de la consommation de carburant de l’appareil», déclare Javier Zurbitu, coordinateur du projet.
Une nouvelle approche
Un banc d’essai, équipé d’un système d’application de charge à la pointe de la technologie couplé à de nouvelles méthodes de contrôle, a été utilisé pour démontrer la raideur en torsion et en flexion des configurations de pointe en matière de HLFC. Pour ce faire, l’équipe du projet a eu recours à une série de capteurs de contrôle de l’état structurel afin d’évaluer, de manière qualitative et quantitative, la contrainte-déformation au cours des tests structurels. Les nouvelles méthodes de contrôle intégraient la technologie des alliages à mémoire de forme (AMF), qui exploite les propriétés uniques des métaux AMF afin de maîtriser la déformation, en remplacement d’autres systèmes classiques d’application de charge. La technologie des émissions acoustiques a détecté et localisé les tout premiers dommages pendant les tests. La corrélation d’images numériques, une méthode optique 3D sans contact qui permet de mesurer le contour et la déformation, a été utilisée pour tester la traction, la torsion, la flexion et la charge combinée, à la fois pour des applications statiques et dynamiques. La technologie de détection distribuée basée sur la diffusion de Rayleigh dans les fibres optiques (FORS pour «fibre optic Rayleigh scatter») a permis de réaliser de nombreuses mesures de la déformation à une résolution spatiale de l’ordre du millimètre le long des fibres optiques. Cette technologie a conduit à la validation des modèles structurels dans un large éventail de conditions de charge, en particulier dans les zones présentant une concentration de contraintes élevée. «La FORS s’avère utile pour effectuer des mesures continues de la déformation des zones internes ou des zones que d’autres méthodes ne parviennent pas facilement à évaluer», explique M. Zurbitu.
D’importantes économies
Entre-temps, la technologie du scanner laser a permis aux partenaires du projet d’obtenir rapidement le modèle numérique 3D d’un composant à l’aide d’une mesure laser sans contact. L’émission acoustique (EA) est le phénomène de rayonnement des ondes acoustiques qui se produit lorsqu’un matériau subit des dommages irréversibles au niveau de sa structure interne. Le contrôle des ondes EA au moyen de capteurs situés à la surface d’une structure permet de détecter, de localiser et d’identifier les dommages dès qu’ils apparaissent. M. Zurbitu note également que: «Cette technique peut être utilisée pour identifier les points faibles d’une structure et détecter les dommages à un stade beaucoup plus précoce que les technologies traditionnelles.» TEST-Inn assure la réalisation de tests efficaces et de haute qualité des démonstrateurs intégrés ainsi qu’une amélioration de la détection et de la quantification des contraintes localisées sur la base de ces technologies émergentes. «Il contribuera à réduire le temps de développement des produits (dépenses non récurrentes), les risques et les coûts. La configuration de test proposée ainsi que les nouvelles technologies employées permettront de réduire de 33 % le nombre de tests nécessaires au développement de nouveaux produits et de réaliser une économie de 25 % sur les coûts récurrents», conclut M. Zurbitu.
Mots‑clés
TEST-inn, contrôle de flux laminaire hybride, banc d’essai, alliages à mémoire de forme, AMF, diffusion de Rayleigh dans les fibres optiques, émission acoustique, scanner laser, contrôle de la charge
