Essais de fatigue des avions

Avant qu’un avion puisse décoller pour la première fois, il est impératif de le tester sous différents types de charges en fonction de diverses situations de fonctionnement. Les tests se font sur la station d’essais et permettent de tester le comportement de la structure de l’avion soumises à ces différentes situations. Tous les défauts de conception doivent être découverts lors de ces essais.

Les essais de fatigue pour les avions concernent plusieurs applications spécifiques :

Essais de matériaux : Essais de fatigue d’échantillons de matériaux
Essais de composants : Essais de longévité des composants d'avions comme les ailes, les portes, les pales de rotor etc… pouvant aller jusqu’à des centaines de voies de mesure.
Essai en grandeur réelle : Essais de fatigue de la structure entière de l’avion et essai de charge finale, généralement avec des milliers de voies de mesure, la plupart du temps avec des jauges de contrainte.

Apprenez grâce au Podcast Aerospace Testing ! Ecoutez le podcast Aerospace Testing International Sandro Di Natale, Responsable Produit, évoque les défis de l'acquisition de données pour les ingénieurs et explique l'intégration des essais virtuels et physiques avec les solutions proposées par HBK.

Essais de fatigue en grandeur réelle

Les essais de fatigue en grandeur réelle permettent de simuler diverses situations de fonctionnement d’un avion, par exemple des atterrissages, des décollages, de pressurisation ou des dépressurisations de la cabine. Pour ces essais particuliers, un ensemble de types de vol : perturbé, normal, avec atterrissage d'urgence etc. sont définis et les simulations de charges prévues sont appliquées. Typiquement, les essais durent quelques années afin de simuler plusieurs fois la durée de vie des avions.

Essais de charge finale

La charge finale est définie comme étant la charge limite déterminée comme facteur de sécurité du temps de vol de l’avion : Par exemple 1.5 fois la charge maximum à laquelle on s'attend à ce que l'aile subisse une fois au cours de sa vie entière. Pour atteindre la charge finale, la charge appliquée est augmentée en plusieurs petites étapes. Une fois à la charge finale, tous les composants de l'aile comprenant aussi les ailerons et les volets doivent fonctionner correctement. Dans certains cas d’essai, la charge est augmentée jusqu'à rupture de l’aile pour s'assurer qu'elle n'a pas été trop fortement construite.

Essais de composants

Dans les essais de composants, des charges prévues sur de multiples périodes durant la vie des avions sont appliquées sur les composants seuls. Les portes, les ailes, les pales d’un rotor, l'empennage et beaucoup d’autres sont ainsi testés sous des charges simulées de vols réels. Cela permet de s'assurer que tous les composants seuls peuvent résister aux charges prévues avant d’être assemblés pour l'essai de fatigue en grandeur réelle.

Image fournie par IABG

Essais des matériaux

En transport, le poids du matériel coûte cher. C'est pourquoi les fabricants améliorent sans cesse les matériaux employés dans la construction des nouveaux avions. La tendance tend vers les matériaux composites, la fabrication additive, les alliages plus légers et la céramique. Pour tester la résilience de ces matériaux, la charge est appliquée sur des échantillons de ces matériaux. Les échantillons doivent résister à des charges cycliques de traction, de compression, de flexion et de torsion.

La solution HBM présente d'énormes avantages

Universalité

Systèmes d’acquisition de données centralisés ou répartis de quelques voies jusqu’à des milliers de voies de mesure
Câblage breveté en 3 fils ou 4 fils des jauges de contrainte pour éliminer les résistances de longueur de fils
Alimentation à Courant Continu pour les hautes vitesses ou à Fréquence Porteuse pour supprimer au maximum le bruit
Connexion facile au système de contrôle par l'intermédiaire de sorties analogiques, de la bibliothèque de lien dynamique (DLL) ou de l'EtherCAT®*

Conception sur mesure

Solutions logicielles intuitives pour un petit nombre ou un grand nombre de voies de mesure
Diffusion mondiale des données de mesure via l’architecture-serveur du client
Visualisations et calculs spécifiques adaptés à l'application
Intégration de calculs temps réel sophistiqués adaptés aux besoins du client
Acquisition de données numériques provenant de bus standard utilisés en avionique (ARINC 429, MIL-STD-1553)

Fiabilité

Solutions utilisées et éprouvées depuis des décennies
Plus de 100 000 voies de mesure sur le terrain
Chaine de mesure complète du capteur au logiciel en passant par l'amplificateur, prête à l’emploi
Intégration sans problème de jauges, capteurs et interrogateurs optiques (fibres optiques à réseaux de Bragg)
Équipe d’ingénieurs disponible pour l'installation et le support (à distance et localement)