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Les composites en aérospatiale

Le choix des matériaux, quelle que soit l’industrie aérospatiale, automobile, ferroviaire, sports et loisirs, bâtiment, génie civil... est toujours un problème complexe où le compromis coût/performance règne en maître.

Aujourd’hui en Europe, le marché aérospatial représente environ 120 000 tonnes annuelles de matériaux pour la fabrication des structures (avions, hélicoptères, satellites, missiles), ce qui est relativement modeste si l’on compare ces chiffres uniquement à l’industrie automobile qui représente un tonnage de matériaux utilisé environ 100 fois supérieur.

Sur les avions commerciaux, les premiers appareils produits industriellement en grande série utilisaient essentiellement des alliages d’aluminium, de l’acier et du titane. Aujourd’hui, les avions commerciaux les plus récents utilisent en masse encore 54 % d’alliage d’aluminium, mais 20 % de matériaux composites ont été introduits dans la structure, 13 % d’acier, 6 % de titane et 7 % de matériaux divers.

La qualité première des matériaux composites est de procurer un gain de masse sur la pièce de structure finale compris entre 25 % et 30 % par rapport à une solution alliage d’aluminium tout en conservant d’excellentes propriétés mécaniques. La notion de coûts comparés entre une solution composite et une solution métallique est quant-à-elle assez complexe et très délicate à maîtriser selon que l’on parle de coût d’achat des matières de base, où le prix des préimprégnés est plus de dix fois supérieur au prix de l’alliage d’aluminium, ou de prix de revient de la pièce élémentaire ou de sous-ensemble complets en intégrant ou non les coûts de maintenance sur la vie du produit.

Les principaux matériaux utilisés pour les fibres sont le carbone, le verre et l’aramide. Les matrices sont principalement des matrices thermodurcissables époxydes pour les structures, des matrices thermodurcissables phénoliques pour les aménagements intérieurs. Les matrices thermoplastiques commencent à être introduites pour la réalisation de structures primaires.

Dans cet article, on se propose de présenter les avantages et inconvénients des matériaux composites pour la réalisation des pièces de structure d’avions, d’hélicoptères, de satellites et de missiles du point de vue du constructeur et du point de vue de l’utilisateur final. Dans le dernier paragraphe, on s’efforcera de présenter les tendances d’évolution d’utilisation des composites sur les struc-tures aérospatiales.