Le transport aéronautique

Les concepteurs d’avions sont constamment à la recherche de nouveaux matériaux qui offrent tous les avantages de l’aluminium, mais qui sont encore plus légers, notamment les plastiques renforcés de fibre de carbone. Malgré des propriétés avantageuses, les avions fabriqués à partir de matériaux composites coûtent beaucoup plus cher à produire que les avions en aluminium. En outre, les matériaux composites de carbone ne fournissent souvent pas le niveau de sécurité requis.

Plusieurs accessoires de cabine, dont les structures des sièges, sont faits en aluminium pour réduire le poids de l’aéronef. L’allègement a pour but d’augmenter la proportion de la charge utile des appareils, ce qui se traduit par une meilleure efficacité du transport et contribue, en finale, à diminuer les émissions de gaz à effet de serre. En choisissant l’aluminium, certaines compagnies aériennes choisissent de ne pas appliquer de peinture sur leurs avions ce qui leur permet de réduire le poids de manière considérable.

Les alliages d’aluminium dans l’industrie aéronautique

Les alliages d’aluminium utilisés dans l’aviation sont les séries 2xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx et 7xxx. La série 2xxx est utilisée dans des environnements à haute température ainsi que ceux nécessitant un haut coefficient de rendement. Les alliages 3xxx, 5xxx et 6xxx sont utilisés dans les systèmes hydrauliques, de lubrification, de carburant et surtout dans les composantes qui ne nécessitent pas une grande résistance mécanique. Les alliages 7xxx sont utilisés pour des environnements à basse température dans des composantes nécessitant une haute résistance mécanique et dans des composantes fournissant une haute résistance à la corrosion sous tension.

L’alliage le plus couramment utilisé est 7075. Il se compose d’aluminium, de zinc, de magnésium et de cuivre pour maximiser la résistance. C’est un alliage très résistant qui se compare à l’acier, mais il ne pèse qu’un tiers du poids de l’acier. La présence du cuivre rend le soudage difficile. Néanmoins, cet alliage s’anodise.

Entre 50 et 90 % des pièces formant les véhicules spatiaux sont fabriquées à base d’alliages d’aluminium. Les éléments en alliages d’aluminium comprennent le corps des véhicules de navettes spatiales, l’antenne télescopique, les réservoirs d’hydrogène, les pointes des fusées, les parties de lanceurs et des stations orbitales ainsi que les éléments de fixation pour panneaux solaires.

Les rivets dans l’aéronautique

Plusieurs méthodes d’assemblage sont impliquées dans la fabrication d’un avion, dont le rivetage. Pas moins d’un million de rivets sont nécessaires pour assembler un Boeing 747-8. [2] Les rivets sont principalement utilisés pour joindre la peau de l’avion aux cloisons dans l’assemblage du fuselage et des ailes. [3] Dans les but de réduire la résistance de l’air sur la surface de l’avion, des rivets à tête fraisée sont utilisés laissant ainsi une surface extérieure uniforme. C’est de l’intérieur de l’avion que les rivets sont martelés plastiquement afin de joindre l’assemblage. [4] Le fait de remplacer les rivets bombés par les rivets lisses améliore l’écoulement de l’air sur les parois de l’avion ce qui permet d’augmenter la vitesse de l’avion. [5]

La corrosion dans l’industrie de l’aéronautique

Les types de corrosion normalement retrouvés sur l’aluminium dans le secteur aéronautique sont identiques à ceux trouvés sur les autres véhicules. Considérant cependant la nature catastrophique d’éventuelles défaillances dues à la corrosion, le secteur aéronautique porte une grande attention pour en détecter la présence efficacement et à y remédier. Les types de corrosion affectant un aéronef sont généralement la corrosion uniforme de surface, la corrosion intergranulaire, impliquant surtout les alliages de la série 7xxx, la corrosion sous tension, la corrosion caverneuse et la corrosion filiforme. Les principales méthodes de prévention mises en place par l’industrie aéronautique comportent des programmes de lavages et d’inspections réguliers, réalisés par du personnel qualifié et formé à identifier les types de corrosion ainsi que les endroits où elle est susceptible de se former. [6]

La fatigue dans l’industrie de l’aéronautique

La défaillance découlant de la fatigue d’une pièce en service survient généralement de façon soudaine et se produit lorsque la pièce n’arrive plus à supporter les efforts auxquels elle est soumise. Pour l’industrie aéronautique, ce type de bris peut entraîner des conséquences dramatiques et des programmes d’inspection rigoureux sont en place pour en déceler les indices précurseurs. Le processus d’endommagement par la fatigue se fait selon trois étapes : La première est l’initiation d’une micro-fissure autour d’un concentrateur de contraintes. Ce concentrateur peut provenir de la géométrie même, ou d’un défaut situé dans le matériau ou à la surface de la pièce. La seconde étape consiste en la propagation cyclique de la fissure. La dernière étape est la rupture ; à ce point, la fissure a atteint une dimension critique et la matière saine restante n’est plus suffisante pour supporter la charge. Les méthodes d’inspections non destructives sont inhérentes aux processus de fabrication de l’industrie aéronautique, ce qui élimine les défauts internes ou découlant de la chaîne d’approvisionnement. Ceci dit, il reste alors à déceler les défauts qui peuvent apparaître en service et représenter un risque. De tels défauts peuvent être causés par les effets de la corrosion ou par des déformations locales à la suite d’impacts. Les actions correctives vont de la réparation locale au remplacement préventif. [7]

L’aéronautique au Québec

Le Québec est une planteforme importante dans le domaine de l’aéronautique. Selon le ministère de l’Économie, de la Science et de l’Innovation du Québec, en 2016, la moitié des emplois en aérospatiale étaient au Québec, pour un total de 39 130. [8] Le tableau suivant énumère quelques entreprises du Québec, oeuvrant dans le domaine de l’aéronautique et qui font usage de l’aluminium.

Entreprise dans le domaine aérospatial en lien avec l’aluminium. [9]

Image fournie – courtoisie de Bombardier Inc.

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