AIRBUS A380 des innovations

Juillet 2004
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AIRBUS A380 des innovations !!
Conçu pour répondre aux nouvelles exigences du transport aérien
commercial et désengorger les grands aéroports internationaux,
l’Airbus A380 est non seulement le plus grand avion de ligne jamais
construit, mais il préfigure la technologie du futur dans l’élaboration
d’un liner. Pour respecter la philosophie et le cahier des charges de
ce paquebot du ciel, les ingénieurs d’Airbus ont introduit des
innovations dans la conception d’un avion civil. Le maître-mot de ce
projet, c’est le gain de poids. Et ceci, grâce à l’utilisation de
matériaux inusités pour ce type d’aéronef. Résultat : sa masse à
vide sera de 240 tonnes, 10 à 15 tonnes de moins qu’une machine
de même taille utilisant la technologie du Boeing 747. Cet
allégement réduit les charges sur les réacteurs et, du même coup,
la consommation, les émissions dans l’atmosphère et les coûts
d’exploitation.
Caisson central de voilure en carbonne
Pour obtenir ces performances et un confort accru pour les
passagers et les riverains des aéroports, les techniciens ont eu
l’idée d’étendre l’utilisation des composites à matrice organique
renforcée de fibres de carbone (CFRP) au caisson central de
voilure. Le carbone est plus résistant à la corrosion et à l’usure et,
surtout, il représente un gain de poids d’une tonne et demi par
rapport aux alliages d’aluminium actuels. S’il avait été réalisé
comme les autres appareils de la famille Airbus, il aurait pesé 17 %
de plus ! Il accuse 11 tonnes (4,5 t en carbone-époxy, 6,5 t en
structure métalliques). Ce caisson central de voilure se situe à un
endroit stratégique de l’avion : à la jonction du fuselage et des ailes
et sert également de réservoir carburant.
Le carbone entre aussi dans la composition du fuselage arrière non
pressurisé. Encore une audace des concepteurs de l’A380 : aucun
avion de ligne de plus de 100 places n’a encore été fabriqué ainsi.
Ils ont adopté une conception monolithique (d’un seul bloc) en
CFRP pour le caisson de dérive et la gouverne de direction,
l’empennage horizontal et les gouvernes de profondeurs. La cloison
pressurisée arrière, les traverses de plancher du pont supérieur
utilisent la technologie CFRP. Environ 40 % de la structure et des
éléments du dernier-né d’Airbus seront ainsi réalisés avec la
dernière génération de composites à fibres de carbone et de
matériaux métalliques.
Outre le gain de poids par rapport à des matériaux traditionnels, ils
facilitent la maintenance et les réparations.

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Le GLARE encore plus léger
Le constructeur européen a également opté, après essais, pour le
GLARE (Glass Fiber Reinforced Epoxy) : un alliage d’aluminium et
fibres de verre pré-imprégnées pour la partie supérieure de
fuselage. Ce nouveau matériau est 10 % moins dense que
l’aluminium et permet de gagner 800 kg ! Il a l’avantage d’être très
résistant au feu et à l’usure. Les tests ont montré qu’une crique (une
déchirure) artificielle soumise à des milliers de cycles de vol
s’agrandissait à peine. Comme le carbone, il résiste à la corrosion
car la première couche de fibre de verre empêche toute pénétration
au-delà du revêtement de surface. Et il se répare comme
l’aluminium. Pour toutes ces raisons, le bord d’attaque de la dérive
est aussi en GLARE.
Circuits hydrauliques a plus haute pression
Les ingénieurs d’Airbus ont trouvé une autre astuce inédite pour
alléger « le monstre » : les circuits hydrauliques ont une plus grande
pression. Pour la première fois dans l’histoire de l’aviation civile, le
système hydraulique de l’A380 présentera une pression de 5000 psi
sur un circuit double, alors qu’elle est de 3000 psi sur un circuit
triple sur les autres avions de ligne. Cette augmentation de pression
permet de transmettre la puissance nécessaire à moindre débit au
moyen de tuyauteries au diamètre étroit, d’un rapport de 5 à 3. La
réduction de leur taille et la diminution du nombre de circuits offrent
un gain d’une tonne environ sans altérer la tenue du liquide et des
composants. L’allégement est aussi rendu possible par l’utilisation
d’alliages de titane dans la réalisation d’éléments hydrauliques (bloc
d’orientation des roues, de filtration ou de freinage). Au total, la
longueur des tuyauteries du très gros-porteur atteindra un kilomètre
dont un tiers à haute pression.
Ainsi, le système de commandes de vol primaire tirera sa puissance
de deux sources hydrauliques et deux circuits de secours
électriques. La redondance obtenue atteint un niveau inégalé aussi
bien en aviation commerciale que militaire.
Le système de renouvellement de l’air est lui aussi très ingénieux et
nouveau. Il est à deux étages, ce qui le rend plus efficace en termes
de cycles thermodynamiques, moins volumineux et plus souple
selon les besoins de régénération de l’air au sol ou en croisière. Les
avions de ligne sont généralement équipés de deux groupes de
conditionnement d’air, chacun convertissant l’air des moteurs à
hautes pression et température élevée en air de cabine pressurisé à
température ambiante. A la place des quatre groupes traditionnels
indispensables pour générer l’air, l’A380 est doté, lui, de deux
groupes doubles dans lesquels chaque unité prend en charge des
fonctions séparées du cycle global, ce qui le rend plus fiable.
Autre changement majeur : l’équipe toulousaine a procédé à
quantité d’essais en vol, en laboratoire et sur simulateur pour
s’assurer qu’il était possible de déplacer de 6 % vers l’arrière de
l’appareil son centre de gravité. Car, combiné au système de
commandes de vol électriques perfectionné, cela aboutit à une
diminution d’environ 40 m2 de la surface de l’empennage vertical,
d’où, là aussi, un gain de poids tout en préservant la stabilité de la
machine en vol.
Soudage par laser
Le souci d’allègement a présidé également dans le processus de
fabrication de l’Airbus A380.
La technique du soudage par laser remplace le rivetage traditionnel
pour fixer les lisses (renforts longitudinaux) de la partie inférieure du
fuselage. Plus besoin de fixations, source de corrosion et de
criques. Le constructeur y gagne en masse, et en temps : le laser
soude huit mètres de lisses par minute. Bien plus rapide. De plus,
ce mode dispose d’un dispositif de contrôle automatique. Un choix
judicieux puisque les tests ont démontré que ces structures

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résistent mieux aux dommages et à la fatigue que les constructions
métalliques réalisées jusqu’ici.
Cette nouvelle façon de construire un avion est si efficace qu’Airbus
s’en sert déjà sur d’autres programmes que l’A380. Du plus grand
au plus petit, il n’y a qu’un battement d’aile. Le soudage par laser
est utilisé depuis 2001 dans la fabrication en série du revêtement
inférieur du fuselage arrière de l’A318.
Tous les systèmes sont touchés par cette cure d’amaigrissement.
Ainsi, un tiers de la masse de l’atterrisseur est en titane. Ce
matériau a les propriétés mécaniques demandées sans qu’il soit
nécessaire de sur-dimensionner le train.
Pour un aéronef de la taille de l’A380, les innovations techniques et
technologiques s’étendent bien sûr à l’aérodynamique et au poste
de pilotage. Son aérodynamique est plus complexe que celle des
avions de ligne existants en raison de son gigantisme.
Conçu pour voler à un Mach de croisière plus élevé que ses « petits
frères » (0.86), le cadet de la famille rencontrera des phénomènes
nouveaux liés au régime transsonique.
Pour y remédier, les ingénieurs se basent sur l’expérience acquise
avec l’A340-600. Quant au poste de pilotage, situé à mi-hauteur,
entre les deux ponts, afin d’offrir la vue la plus dégagée possible
aux pilotes, il est à la mesure de la bête. Sa surface est de 4,4 m2
contre 3,9 m2 pour le Boeing 747-400. Comme pour les autres
éléments de l’avion, le « tout écran » est accentué : la surface
d’affichage passe de cinq à dix écrans. Pour aider l’équipage à
manœuvrer au roulage, deux caméras sont placées sous le ventre
et au-dessus de la dérive. La trajectoire, la descente, l’atterrissage,
le freinage, tout est fait pour faciliter la charge de travail du pilote.
Impressionnant par ses dimensions, le nouvel atout d’Airbus, dans
sa concurrence acharnée avec Boeing, l’est aussi par sa
technologie avant-gardiste dont vont hériter les avions commerciaux
de ce troisième millénaire.