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Des moyens hors normes pour le coeur de l'A380

Michel Le Toullec Reportage photos P. Andrieu

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- Première mondiale sur l'avion géant : le caisson central de voilure est passé de l'aluminium aux composites. Une innovation majeure réalisée sur le site d'Airbus à Nantes.

La taille des ateliers de fabrication de l'A380 à Airbus Nantes est à la dimension de cet avion très gros-porteur : gigantesque. Mais, curieusement, on ne s'en rend pas compte tout de suite, car tout est en proportion. C'est seulement à proximité des pièces réalisées dans ces ateliers qu 'on se sent vraiment tout petit. La plus impressionnante des structures composites fabriquées ici est le caisson central de voilure, longtemps appelé du nom de code TR21. Situé au coeur de l'A380, à la croisée des ailes et du fuselage, cet élément joue le rôle de colonne vertébrale à cet endroit particulièrement sollicité de l'avion.

Le caisson central de voilure n'est pas la seule pièce en composite fabriquée à Airbus Nantes : les ailerons, le radôme et l'entrée d'air de nacelle le sont également. Mais c'est de loin la plus volumineuse : 6,90 m de long, 7,88 m de large et 3,92 m de haut, pour un poids de 11,3 tonnes. Cette structure est par ailleurs très complexe puisque constituée de sept sous-ensembles principaux : deux panneaux (intrados et extrados), trois longerons (avant, central et arrière) et deux âmes de nervures.

Réduction du poids

Surtout, le caisson central de voilure de l'A380 restera dans les annales de la construction aéronautique pour être le premier élément de ce type à passer de l'aluminium aux composites. En termes de poids, 40 % du TR21 sont réalisés en résine époxyde renforcée de fibres de carbone contre... 0 % pour la génération précédente. Sur le caisson central de voilure de l'A380, les panneaux extrados et intrados ainsi que les longerons sont passés aux composites. Les nervures, elles, demeurent en aluminium.

Pour assurer cette première mondiale, Airbus Nantes disposait des meilleurs atouts. Ce site a produit les caissons centraux de voilure (jusque-là en métal) de toutes les générations d'Airbus depuis l'A318. En outre, son expérience des composites remonte aux années 1980 avec la dérive du Mirage 2000 et la voilure extrême de l'ATR72. «L'utilisation des matériaux composites pour le caisson central de voilure de l'A380 est d'abord justifiée par l'absolue nécessité d'allégement sur les très gros-porteurs, explique Éric Poyet, responsable "production livrables composites". Par rapport aux solutions optimisées en alliages légers, le gain est de 20 à 25 %. Par ailleurs, les composites apportent leurs performances mécaniques et de tenue à la corrosion. »

Drapage et moulage

Deux principales technologies composites sont maintenant exploitées pour le TR21.

Le drapage de préimprégnés carbone/époxyde autorise la fabrication de très grandes pièces 2D à performances élevées. « Cette technique représente chez nous près de 90 % des applications », précise Éric Poyet. Les longerons mesurant près de huit mètres sont ainsi produits par drapage automatisé. La machine vient déposer des couches de préimprégné carbone/époxyde en alternant à chaque fois l'orientation des fibres : pour le longeron arrière, il y aura au total 120 couches. La pièce est ensuite polymérisée à 180 °C à 7 bars en autoclave, détourée, puis finalement contrôlée par ultrasons. Dans certains cas, le drapage manuel permet de déposer très localement des couches de préimprégné de quelques centimètres carrés seulement de surface.

La seconde technique composite utilisée pour le caisson central de voilure est le moulage RTM (Resin Transfer Molding). « Ce procédé donne accès à des pièces de formes complexes, avec des tolérances précises, intégrant de nombreuses fonctions », reprend Éric Poyet. C'est ainsi que sont fabriquées les semelles de nervures du TR21. Il y en a onze au total, ce qui a permis un allègement de 140 kg par rapport à la solution précédente en aluminium. Le tissu de carbone sec est découpé et positionné dans le moule où il est préformé. Des renforts supplémentaires sous forme de "clous" en carbone sont piqués dans le tissu. Après fermeture du moule, la résine est injectée, puis polymérisée. La pièce est enfin démoulée, contrôlée par ultrasons, puis détourée.

Un assemblage délicat

Les différents sous-ensembles du TR21 sont alors assemblés sur place. L'opération n'est pas une mince affaire puisqu'il s'agit de réaliser des assemblages composite/aluminium en tenant compte des différences de dilatation thermique. Pour l'essentiel, ces assemblages hybrides sont réalisés par boulonnage après perçage. Quid du collage structural qui aurait comme intérêt de compenser les différences de dilatation et aussi de ne pas avoir à percer les pièces ? « Nous ne l'utilisons pas, car nous manquons encore de données de modélisation de liaisons collées », explique Éric Poyet.

Le caisson central assemblé est finalement acheminé vers Airbus Saint-Nazaire, où il est intégré au fuselage central de l'avion. C'est cette pièce gigantesque qui a transité par la route début avril jusqu'à l'usine de Toulouse-Blagnac, où le tout premier exemplaire de l'A380 est en ce moment en cours de montage.

EN CHIFFRES

Airbus Nantes - 1 900 personnes - 42 hectares dont 18 pour la production - 1 caisson central de voilure est produit par mois - D'ici à 2008, cette production sera multipliée par quatre

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