Conception structurelle d’aéronefs

Conception structurelle d’aéronefs

9 novembre 2022 Non Par Bricolage Plus

La conception réussie d’un avion intègre un mélange finement équilibré de matériaux de haute technologie, d’avancées structurelles et de savoir-faire traditionnel en matière de conception. La forme de l’avion est désormais optimisée pour tous les composants de la cellule à l’aide de la dynamique des fluides computationnelle. La dynamique des fluides computationnelle peut réduire la traînée de plusieurs pour cent.

L’Airbus A380, par exemple, avec sa taille, sa configuration à deux étages et une multitude de nouveaux matériaux, tels que GLARE et les thermoplastiques renforcés. L’avion comprend également des cadres en plastique renforcé de fibres de carbone dans la section du cône de queue et, jamais utilisés dans la conception d’avions auparavant, des longerons soudés dans la partie inférieure du fuselage.

Un objectif de service de conception est souvent défini à l’avance. Les alliages d’aluminium avancés forment la structure semi-monocoque du fuselage, tandis que les peaux sont fraisées chimiquement ou usinées pour réduire le poids. GLARE, « GLAss-REinforced » Fiber Metal Laminate FML, est utilisé pour les revêtements supérieurs et latéraux du fuselage de la section avant et arrière au-dessus du niveau du pont principal. Des panneaux de longeron soudés sont utilisés dans les sections inférieures du fuselage sous le plancher du pont principal.

Analyse des contraintes des avions.

Les contraintes doivent être calculées pour la conception structurelle de l’avion. Ils sont répandus au niveau des découpes entourant les portes et les écoutilles, la zone du pied d’aile, le nez et le centre du fuselage, en d’autres termes, les zones sous pression.

Dans l’A380, le fuselage contenant le poste de pilotage, la zone de repos de l’équipage, les baies électroniques et la porte passager numéro 1 sont renforcés par des longerons longitudinaux soudés. On parle beaucoup de l’utilisation croissante des matériaux composites dans la conception structurelle des aéronefs. Principalement, les structures en composites aérospatiaux permettent d’économiser du poids. Dans l’A380, un énorme carénage ventral est formé d’une série de panneaux constitués d’un sandwich en nid d’abeille Nomex et d’une peau époxy hybride. Une sous-structure en aluminium qui supporte ces panneaux permet de transférer une partie des charges du fuselage vers le carénage par déformation entre la structure primaire du fuselage et la structure de support du carénage ventral. Une cloison arrière en plastique renforcé de fibre de carbone en forme de dôme sépare la section de queue du reste de l’avion.

Les éléments physiquement plus petits de la structure peuvent être les assemblages d’aéronefs les plus complexes. Les cadres chargés, qui supportent la fixation de l’empennage vertical massif, sont usinés à partir d’alliages d’aluminium à haute résistance, tandis que des moulages par transfert de résine à faible poids sont utilisés pour les cadres moins chargés. Un carénage arrière en titane recouvre l’échappement APU orienté vers l’arrière, tandis que le compartiment lui-même est bordé de pare-feu en feuilles de titane. Ainsi, c’est la combinaison des connaissances accumulées sur les matériaux disponibles et leurs propriétés qui fait l’habileté des concepteurs et les combinaisons complexes qui composent aujourd’hui les avions de passagers les plus avancés. Les ailes massives, chacune supportant deux pylônes de moteur, ont maintenant parcouru un long chemin depuis le concept d’un tube d’aluminium laminé avec des longerons à l’intérieur.