Les défis de l’allègement dans l’aéronautique

L’allégement représente un moyen efficace de réduire la consommation d’énergie et améliorer le rendement énergétique dans l’aéronautique.
La conception de composants et de systèmes légers implique l’utilisation de matériaux avancés. L’optimisation structurelle numérique rendue possible grâce aux technologies de pointe fait évoluer les méthodes de fabrication.
Les métaux, en particulier les alliages d’aluminium, dominent depuis plus d’un siècle, représentant la majeure partie des matériaux de la structure. Les métaux ont de nombreux avantages en tant que matériaux structuraux comme une résistance et une rigidité relativement élevées, une bonne tolérance à la rupture. Les technologies de traitement des métaux se sont bien développées. De plus, la disponibilité de la matière première se traduit par des coûts relativement faibles.
Néanmoins, les composites sont devenus de plus en plus compétitifs, notamment les nanocomposites qui ont des propriétés bien meilleures que les matériaux conventionnels. Toutefois, leur coût beaucoup plus élevé et des possibilités de fabrication plus complexes constituent encore des freins à leur développement.

Evolution des Matériaux dans la construction de Boeing

Les méthodes d’optimisation structurelle incluent le dimensionnement, la forme et l’optimisation de la topologie. La simulation de plus en plus performante permet une optimisation multi-échelle réduisant le poids tout en augmentant la performance des pièces. L’un des défis majeurs de l’optimisation numérique est le grand nombre de variables.

C’est à lire dans « Light-weighting in Aerospace Component and
System Design » L.Zhu,et al., Propulsion and PowerResearch (2018).