Matériaux composites dans la structure d'un avion

Les matériaux composites sont largement utilisés dans l'industrie aéronautique et ont permis aux ingénieurs de surmonter les obstacles que je rencontrais lorsque je les utilisais individuellement. Les matériaux constitutifs conservent leur identité dans les composites et ne se confondent pas complètement les uns avec les autres. Ensemble, les matériaux créent un matériau "hybride" aux propriétés structurelles améliorées. Les matériaux composites couramment utilisés dans les avions comprennent la fibre de verre, la fibre de carbone et les systèmes de matrice à fibres renforcées ou toute combinaison de ces solutions.

Parmi tous ces matériaux, la fibre de verre est le matériau composite le plus répandu et a été utilisée pour la première fois dans les bateaux et les automobiles dans les années 1950.

Le matériau composite fait son entrée dans l'aviation

Selon la Federal Aviation Agency, le matériau composite existe depuis la Seconde Guerre mondiale. Au fil des ans, ce mélange unique de matériaux est devenu de plus en plus populaire et on le retrouve aujourd'hui dans de nombreux types d'avions, ainsi que dans les planeurs.Les structures des aéronefs sont généralement composées de 50 à 70% de matériaux composites.

La fibre de verre a été utilisée pour la première fois dans l’aviation par Boeing dans son avion à réaction dans les années 1950. Lorsque Boeing a déployé son nouveau 787 Dreamliner en 2012, il s'est vanté du fait que l'avion était composé à 50% de matériaux composites. Aujourd'hui, les nouveaux avions qui sortent de la ligne incorporent presque tous une sorte de matériau composite dans leurs conceptions.

Bien que les composites continuent d’être utilisés avec une grande fréquence dans l’aviation en raison de leurs nombreux avantages, certains affirment que ces matériaux représentent également un risque pour la sécurité de l’aviation. Ci-dessous, nous équilibrons la balance et pesons les avantages et les inconvénients de ce matériau.

Avantages

La réduction de poids est le principal avantage de l'utilisation de matériaux composites et constitue le facteur clé de son utilisation dans la structure d'un aéronef. Les systèmes matriciels à fibres renforcées sont plus résistants que l'aluminium traditionnel de la plupart des aéronefs. Ils offrent une surface lisse et une consommation de carburant accrue, ce qui constitue un avantage considérable.

De plus, les matériaux composites ne se corrodent pas aussi facilement que les autres types de structures. Ils ne craquent pas la fatigue du métal et ils résistent bien dans les environnements de flexion structurelle. Les conceptions composites durent aussi plus longtemps que l'aluminium, ce qui signifie moins de coûts de maintenance et de réparation.

Désavantages

Parce que les matériaux composites ne se cassent pas facilement, il est difficile de savoir si la structure intérieure a été endommagée, ce qui est bien sûr le principal inconvénient de l’utilisation du matériau composite. En revanche, en raison de la flexion et des bosses de l’aluminium, il est assez facile de détecter les dommages structurels. De plus, les réparations peuvent être beaucoup plus difficiles quand une surface composite est endommagée, ce qui devient finalement coûteux.

En outre, la résine utilisée dans les matériaux composites s'affaiblit à des températures pouvant atteindre 150 degrés, ce qui oblige ces aéronefs à prendre des précautions supplémentaires pour éviter les incendies. Les incendies liés aux matériaux composites peuvent libérer des vapeurs toxiques et des microparticules dans l'air, entraînant des risques pour la santé. Des températures supérieures à 300 degrés peuvent provoquer une défaillance structurelle.

Enfin, les matériaux composites peuvent être coûteux, bien que l'on puisse affirmer que les coûts initiaux élevés sont généralement compensés par des économies de coûts à long terme.