Les matériaux composites sont largement utilisés dans l'industrie aéronautique et ont permis aux ingénieurs de surmonter les obstacles que j'ai rencontrés lors de l'utilisation individuelle des matériaux. Les matériaux constitutifs conservent leur identité dans les composites et ne fusionnent pas complètement les uns avec les autres. Ensemble, les matériaux créent un matériau «hybride» qui a amélioré les propriétés structurelles. Les matériaux composites courants utilisés sur les avions comprennent la fibre de verre, la fibre de carbone et les systèmes matriciels renforcés par des fibres ou toute combinaison de ceux-ci.
De tous ces matériaux, la fibre de verre est le matériau composite le plus commun et a d'abord été largement utilisé dans les bateaux et les automobiles dans les années 1950.
Le matériau composite fait son chemin dans l'aviation
Selon la Federal Aviation Agency, le matériau composite a été autour depuis la Seconde Guerre mondiale. Au fil des années, ce mélange unique de matériaux est devenu de plus en plus populaire et se retrouve aujourd'hui dans de nombreux types d'avions, ainsi que dans des planeurs. Les structures d'aéronef sont généralement composées de 50 à 70% de matériaux composites.
La fibre de verre a été utilisée pour la première fois dans l'aviation par Boeing dans son jet de passagers dans les années 1950. Lorsque Boeing a sorti son nouveau 787 Dreamliner en 2012, il s'est vanté que l'avion était composé à 50% de matériaux composites. Les nouveaux avions qui sortent de la ligne aujourd'hui incorporent presque tous une sorte de matériau composite dans leurs conceptions.
Bien que les composites continuent d'être utilisés fréquemment dans l'industrie de l'aviation en raison de leurs nombreux avantages, certains disent que ces matériaux présentent également un risque pour la sécurité de l'aviation. Ci-dessous, nous équilibrons les échelles et pesons les avantages et les inconvénients de ce matériau.
Avantages
La réduction de poids est le principal avantage de l'utilisation de matériaux composites et est le facteur clé pour l'utiliser dans la structure de l'avion. Les systèmes matriciels renforcés de fibres sont plus solides que l'aluminium traditionnel présent sur la plupart des aéronefs, et ils offrent une surface lisse et augmentent l'efficacité énergétique, ce qui constitue un énorme avantage.
De plus, les matériaux composites ne se corrodent pas aussi facilement que d'autres types de structures. Ils ne se fissurent pas à cause de la fatigue du métal et résistent bien aux environnements de flexion structurelle. Les conceptions composites durent également plus longtemps que l'aluminium, ce qui réduit les coûts d'entretien et de réparation.
Désavantages
Etant donné que les matériaux composites ne se cassent pas facilement, il est difficile de dire si la structure intérieure a été endommagée et, bien entendu, ceci constitue l'inconvénient le plus important de l'utilisation du matériau composite. En revanche, en raison des coudes et bosses en aluminium facilement, il est assez facile de détecter les dommages structurels. De plus, les réparations peuvent être beaucoup plus difficiles lorsqu'une surface composite est endommagée, ce qui finit par devenir coûteux.
En outre, la résine utilisée dans le matériau composite s'affaiblit à des températures aussi basses que 150 degrés, ce qui rend important pour ces aéronefs de prendre des précautions supplémentaires pour éviter les incendies. Les incendies impliquant des matériaux composites peuvent libérer des fumées toxiques et des microparticules dans l'air, entraînant des risques pour la santé. Des températures supérieures à 300 degrés peuvent provoquer une défaillance structurelle.
Enfin, les matériaux composites peuvent être coûteux, bien que l'on puisse soutenir que les coûts initiaux élevés sont généralement compensés par des économies de coûts à long terme.