Le poids est fini ! by Alvant LtdAeroExpo

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Les fabricants du secteur de l'aérospatiale cherchent actuellement des moyens de réduire le poids sans compromettre l'intégrité structurale, ainsi que d'accroître les capacités et le rendement des produits, tout en atteignant des objectifs ambitieux en matière de durabilité, d'émissions et de rendement énergétique.

C'est le cas, par exemple, d'un composite à matrice métallique provenant du Royaume-Uni. Alvant, fabricant de matériaux composites, s'est récemment associé à Safran Landing Systems dans le cadre d'un projet de 28 millions de livres sterling d'une durée de deux ans, qui vise à réduire le poids des composants du train d'atterrissage jusqu'à 30%.

Le projet, intitulé " Grand train d'atterrissage de l'avenir ", visera à remettre en question les matériaux traditionnels utilisés dans la conception et la fabrication des trains d'atterrissage, qui sont actuellement plus solides et plus lourds que nécessaire. Représentant environ 3 % de la masse totale de l'avion, le train d'atterrissage actuel a un effet négatif correspondant sur la consommation de carburant.

Les matrices composites aluminium (AMC) d'Alvant sont une classe avancée de matériaux composites, dans lesquels l'aluminium est renforcé par un matériau secondaire à haute performance, généralement une fibre longue, une fibre courte ou une particule. Disponibles en plusieurs variantes, les AMCs sont utilisés pour concevoir des composants légers durables pour les environnements difficiles, ainsi que pour les applications où l'on s'attend à ce que les métaux conventionnels approchent ou dépassent leurs limites de performance. Les propriétés souhaitées, telles que la rigidité, la résistance et la densité, peuvent être adaptées grâce à un renforcement particulaire avec un renforcement continu des fibres (CFR) préféré pour les applications nécessitant des performances supérieures.

Par rapport aux métaux non renforcés, les AMC peuvent être plus résistants, plus rigides, plus légers, plus résistants à l'usure, ont des coefficients de dilatation thermique et une conductivité électrique supérieurs, et offrent de multiples avantages par rapport aux matériaux renforcés de fibres polymères, comme les composites carbone. Il s'agit notamment d'une résistance transversale et d'une rigidité plus élevées, d'une plage de fonctionnement thermique plus élevée, d'une meilleure résistance à l'usure, d'une tolérance supérieure aux dommages, d'une réparabilité plus facile et d'une plus grande possibilité de recyclage. Les AMC peuvent offrir une résistance longitudinale supérieure à celle de l'acier, à un tiers du poids. Pour les environnements difficiles, les AMCs peuvent avoir une résistance à la fatigue supérieure à celle des aciers.

La contribution d'Alvant au projet de train d'atterrissage est son produit AlXal, un AMC à fibre optique continue. Avec l'aide d'une subvention de 513 000 £ d'Innovate UK, Alvant conçoit, fabrique et teste une tige de frein AlXal dont le poids devrait être réduit de 30 % par rapport à un composant en titane équivalent, tout en maintenant une résistance comparable à celle de l'acier - réduisant la consommation de carburant et le bruit, et améliorant également la fiabilité et réduisant les coûts.

"Le projet vise à utiliser de nouveaux matériaux et de nouvelles méthodes de fabrication pour développer et démontrer des technologies qui réduiront le poids du train d'atterrissage, la consommation de carburant et le bruit, tout en améliorant la fiabilité et en réduisant les coûts de maintenance, de réparation et d'exploitation ", explique Richard Thompson, directeur commercial chez Alvant.

"L'un des principaux objectifs du projet de grand train d'atterrissage est de mettre à l'essai et de démontrer le plus grand nombre possible de progrès technologiques ", ajoute M. Thompson. "Les AMC d'Alvant sont une solution durable qui améliore les capacités des produits. Ce composant de train d'atterrissage n'est que l'une des nombreuses façons dont les AMC peuvent aider les entreprises aérospatiales à conserver leur force tout en réduisant leur poids : " Selon Alvant, les AMC offrent des réductions de poids significatives par rapport aux matériaux traditionnels, permettant aux fabricants de relever le défi de réduire le poids et la consommation de carburant tout en maintenant la fiabilité et en réduisant les coûts de possession pendant toute leur vie - et peuvent constituer un boulet pour les industries devant satisfaire des exigences réglementaires et commerciales toujours plus strictes.

Afin de gérer les coûts et la complexité, les composants n'ont pas besoin d'être fabriqués entièrement à partir d'une matrice composite aluminium. Les composants peuvent être renforcés localement par la méthode dite hybride-AMC, qui permet d'éviter les zones à faible contrainte, où des propriétés mécaniques améliorées ne sont pas requises, et de fournir des performances précises là où elles sont nécessaires, en utilisant des inserts AMC appliqués sur le composant en aluminium le plus grand. Cela limite la teneur en fibres, simplifie la géométrie de l'insert AMC et réduit les coûts tout en augmentant les performances et les capacités du composant.

Là où la sécurité et la fiabilité sont essentielles, les AMC pourraient trouver des applications dans les joints haute pression, les trains d'atterrissage et les sièges des avions. En raison de leur capacité à résister à des températures extrêmes, les AMC conviennent également aux composants des systèmes de batteries haute tension, des drones et des applications de défense.