Un nouveau volet d’aile d’aéronef améliore les performances de vol
La prochaine fois que vous montez à bord d’un avion, regardez par la fenêtre. L’un des concepts importants d’un bon aérodynamisme est l’écoulement laminaire, qui correspond à la façon dont l’air se déplace au-dessus et au-dessous de l’aile. La friction de l’air contre l’aile détermine cet écoulement, et les concepteurs aéronautiques cherchent à la réduire autant que possible. En plus de nuire aux performances de vol, la traînée accroît également les émissions de carbone. Dans le cadre du projet SWING, financé par l’UE, un consortium a mis au point une solution innovante qui se décline sous la forme d’un nouveau volet sur le bord d’attaque de l’aile qui offre un meilleur contrôle de l’écoulement laminaire. «L’objectif du projet était de valider sa faisabilité industrielle ou, autrement dit, sa faisabilité de fabrication, et nous avons atteint le niveau de maturité technologique requis», déclare Christophe Cornu, gestionnaire de projet de recherche chez Cetim Nantes et coordinateur du projet SWING. En plus d’avoir conçu ce nouveau volet d’aile, le projet SWING a également développé un moyen plus efficace de fabriquer les volets, en ayant recours à un procédé de mise en œuvre des thermoplastiques avancé.
Dévier les insectes pour améliorer l’écoulement laminaire
Ce volet d’aile, connu sous le nom de volet Krüger, permet de mieux maîtriser l’écoulement laminaire, réduit le poids de l’aile et est également recyclable, ce qui procure des avantages supplémentaires à l’industrie aérospatiale. Le volet Krüger fait office de «déflecteur» lorsqu’il est déployé, faisant dévier de l’aile les insectes susceptibles de compromettre l’écoulement laminaire. La géométrie complexe du volet, obtenue par soudage laser d’une bande prédécoupée en composite thermoplastique mince, devrait réduire les opérations et, partant, le coût des futures pièces composites par rapport aux solutions industrielles actuelles. La fiabilité du procédé jouera un rôle décisif dans la réduction des coûts de fabrication des pièces composites à l’avenir. Ce procédé efficace, développé dans le cadre du projet SWING, vise notamment à accélérer la vitesse de pose des matières premières et à réduire les pertes.
Un procédé thermoplastique pour la création d’ailes
L’une des principales avancées a été la mise en œuvre du procédé thermoplastique pour la fabrication du volet Krüger. «Le principal avantage des matériaux polymères thermoplastiques réside dans leur recyclabilité par rapport aux autres matériaux», explique Christophe Cornu. «Qui plus est, le traitement des matériaux thermoplastiques comporte moins d’opérations supplémentaires et les coûts pourraient donc être revus à la baisse une fois la technologie pleinement développée.» Afin de créer les polymères thermoplastiques destinés aux volet Krüger, l’équipe a utilisé un robot à tête laser pour consolider la pièce in situ. Cette approche permet d’évite des procédés supplémentaires et une fiabilité et une répétabilité accrues, ce qui améliore la qualité globale de la pièce.
Améliorer la maturité technologique
Maintenant que la pièce a atteint le niveau de maturité technologique 4 (TRL 4), la conception de l’aile et son procédé de fabrication vont faire l’objet de tests fonctionnels au sol. «La cinématique du volet Krüger sera contrôlée au niveau de ses interfaces avec l’aile», ajoute Christophe Cornu. Ce processus débouchera sur la validation du produit en laboratoire au cours des prochaines années. Il précise que l’aspect le plus important consistait à identifier la bonne stratégie de fabrication pour la pièce. Il s’agissait notamment de développer des pièces formées de plusieurs composants afin d’obtenir une structure résistant aux contraintes mécaniques nécessaires et de faire en sorte que la forme générale complexe soit «développable»: en d’autres termes, s’assurer qu’il est possible pour le robot de consolider le matériau au moyen d’une opération de soudage laser. «Les matériaux et les procédés évoluent très rapidement, et cette dynamique offrira des solutions plus enviables à la planète», précise Christophe Cornu.
Mots‑clés
SWING, laminaire, écoulement, aéronef, friction, air, écoulement, volet, dévier, insectes, améliorer, technologie
