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MULTIFUNCTIONAL LAYERS FOR SAFER AIRCRAFT COMPOSITES STRUCTURES

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De nouveaux composants pour réaliser des matériaux composites plus sûrs à destination de l'aviation

Les structures d'avions classiques emploient plusieurs matériaux de protection et systèmes de surveillance, dans divers buts. Un projet de l'UE a réalisé des composants multifonctionnels intégrant plusieurs tâches, afin de rendre les avions plus légers et plus sûrs.

Économie numérique
Transports et Mobilité
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Recherche fondamentale

L'industrie aéronautique utilise de plus en plus des matériaux composites car ils sont plus résistants et plus légers. En outre, ils permettent de réaliser des formes complexes et plus aérodynamiques qu'avec des métaux. Cependant, ils conduisent mal la chaleur (ou le froid) et l'électricité. Ils peuvent donc brûler facilement, en libérant des gaz et des fumées toxiques et, inversement, permettre la formation de givre. La protection contre le givre se fait en général via l'intégration d'un treillis ou d'une pellicule métallique dans la structure, tandis que la protection contre les incendies est assurée par des revêtements calorifuges. Des scientifiques ont lancé le projet LAYSA (Multifunctional layers for safer aircraft composite structures), financé par l'UE, pour mettre au point une nouvelle couche protégeant contre le givre et contre les incendies, et surveillant l'état des structures. Les travaux ont commencé par définir les spécifications des utilisateurs, et se sont poursuivis par la préparation et la caractérisation de diverses formulations et combinaisons de nanomatériaux. Pour fabriquer les prototypes sélectionnés, l'équipe de LAYSA a préparé les matériaux nécessaires, à savoir des dispersions de nano-renforcement, des couches de résine nano-dopées et des buckypapers (des feuilles minces de nanotubes de carbone). Les partenaires du projet ont évalué des systèmes de polymères nano-renforcés, estimant leur comportement électrothermique, leur réponse mécanique et leurs capacités de détection. Pour cela, ils ont intégré dans des modèles à plusieurs échelles les relations entre les structures à l'échelle nanométrique et les propriétés à l'échelle macroscopique. Ils ont aussi utilisé la modélisation pour étudier la traversée par le feu d'un panneau composite. Les scientifiques ont déterminé les matériaux et les processus les plus prometteurs, puis ils ont optimisé le concept de multifonction et le processus de fabrication. Ils ont fabriqué deux démonstrateurs pour valider les processus, et testé et évalué les démonstrateurs et les prototypes. Enfin, les chercheurs ont conduit une évaluation technique et commerciale des produits, afin d'estimer les possibilités de transfert vers des applications industrielles. Les travaux du projet LAYSA devraient aboutir à des structures d'avions multifonctionnelles et très performantes, basées sur de nouveaux nanocomposites qui présentent des propriétés exceptionnelles en termes de détection et de conductivité thermique et électrique. Les éléments structurels assureront via un même système la protection thermique et la surveillance de l'état des structures, rendant les avions plus sûrs et plus légers, donc consommant moins de carburant et d'énergie.

Mots‑clés

Avion, matériaux composites, LAYSA, protection contre le givre et le feu, suivi de l'état de la structure, buckypaper

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