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  • La problmatique dutilisation des composites sur structures

    aronautiques en conditions extrmes.

    (temprature leves, flux deffort important, chargement tridimensionnel).

    Les connaissances acquises et les points durs pour la certification.

    Jacques CINQUIN

    Airbus Group Innovation Suresnes France

    Jacques.cinquin@airbus.com

    l'Institut Mines-Tlcom (IMT) "Matriaux : ralits et nouvelles frontires" 30 et 31 mars 2016

    mailto:Jacques.cinquin@airbus.com

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    La problmatique dutilisation des composites sur

    structures aronautiques en conditions extrmes l'Institut Mines-Tlcom (IMT) 30 et 31 mars 2016

    Agenda

    Utilisation des composite dans les structures Aronautiques

    * Environnement humide

    * Temprature de service

    * Chargement mcanique

    Qualification matriaux et certification de structure

    Les points particuliers traiter

    * Impact foudre

    * Tolrance aux dommages

    Conclusion et perspectives

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    La problmatique dutilisation des composites sur

    structures aronautiques en conditions extrmes l'Institut Mines-Tlcom (IMT) 30 et 31 mars 2016

    Principaux avantages des composites pour les structures Aronautiques

    Nombre important de matriaux existants.

    (carbone, Verre, UD, Tissus, thermodurcissable,

    thermoplastique)

    Optimisation de

    conception vis vis

    du cahier des charges

    Rduction du nombre de pices

    lmentaires assembler

    Rduction des

    couts dassemblage

    Comportement intressant en durabilit.

    - Pas de corrosion des composites,

    - Meilleurs proprits en fatigue par rapport aux mtaux

    Rduction des couts

    de maintenance

    Une rduction de masse de 20% par

    rapport aux alliages daluminium

    Rduction des

    couts dexploitation

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    50

    1970 1980 1990 2000 2010 2020

    Tau

    x d

    e c

    om

    po

    sit

    e d

    an

    s la s

    tru

    ctu

    re [

    %]

    Introduction pas pas des

    composites sur les avions Airbus sur

    les 40 dernires annes

    Fairings

    Radomes

    A300

    +

    Spoilers

    Aerobreack

    VTP box

    A310-200

    +

    Elevon

    Dry HTP

    Aileron

    Landing gear doors

    A320 A340-300

    +

    Wet HTP box

    A340-600

    +

    Monolithic nacelles

    Central keel beam

    Rear bulkhead

    Wing leading edge

    +

    Central wing box

    Non pressurized

    rear fuselage

    A380

    +

    Main wing

    Doors

    A400M

    +

    Pressurized fuselage

    A350

    Utilisation des composites sur les avions Airbus

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    Horizontal

    Tail Plane Rear Pressure Bulkhead

    Outer Flaps

    J-Nose

    Center Wing Box

    Section 19

    GLARE

    Belly Fairing

    Wing Ribs

    A380 environ 90 tonnes de structure (environ 22 tonnes de composite)

    Gain de masse environ 6 tonnes

    Radome

    CFRP Floor Beams

    for Upper Deck

    Section 19

    CFRP Vertical

    Tail Plane

    Section 19.1

    Ailerons

    Landing Gear

    Doors

    J-Nose

    Exemples de structures composites sur Avion

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    A380

    A350 XWB

    A330

    Composite

    Aluminium

    Titane & Aciers

    Divers

    25%

    53%

    11%

    De lA330 lA350XWB: Introduction progressive des matriaux composites

    Evolution Matriaux de lA330 lA350XWB

    A350 XWB introduire le bon matriau la bonne place

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    La problmatique dutilisation des composites sur

    structures aronautiques en conditions extrmes l'Institut Mines-Tlcom (IMT) 30 et 31 mars 2016

    Qualification Matriaux et

    certification de structures

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    structures aronautiques en conditions extrmes l'Institut Mines-Tlcom (IMT) 30 et 31 mars 2016

    Particularit des composites vis--vis des mtalliques

    qui justifient de revoir les mthodes de certification.

    Evolution des proprits dans le temps

    - Importante dpendance des proprits sous leffet de lenvironnement en

    condition dutilisation (temprature humidit). Phnomne suppos rversible.

    Constitution du composite lamifi

    - Faibles performance du matriau dans le sens de lpaisseur. Sensibilit aux

    impacts, sensibilit aux dlaminage.

    Faible sensibilit la fatigue

    - Peu de propagation de petits dlaminages en condition dutilisation

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    structures aronautiques en conditions extrmes l'Institut Mines-Tlcom (IMT) 30 et 31 mars 2016

    Particularit des composites vis--vis des mtalliques

    qui justifient de revoir les mthodes de certification.

    Le matriaux nexiste pas tant que la pice nest pas fabrique

    - Importante dpendance des proprits mcaniques vis--vis des conditions de

    fabrication et de polymrisation

    - Possibilit dintroduction de dfauts pendant la fabrication de la pice (porosit,

    ondulation des fibres, zone non compltement polymrise

    Pas de standardisation des matriaux

    - Pas dquivalence possible entre plusieurs fournisseurs de matriaux, chaque

    matriaux doit tre qualifi et certifi. Problme de couts pour approvisionnement

    multi source

    Pas de conductivit lectrique

    - Problme lors dun impact de foudre et les effets induits avec les agressions

    lectromagntique des systmes en gnral

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    La problmatique dutilisation des composites sur

    structures aronautiques en conditions extrmes l'Institut Mines-Tlcom (IMT) 30 et 31 mars 2016

    Le concept de la Pyramide des essais (Jean ROUCHON)

    Qualification

    Matriaux

    Certification

    Structure

    Cout global

    augmente

    Nombre

    dessais

    diminue

    - Gnration des donnes matriaux pour les valeurs

    admissibles pour conception prliminaire gnrique

    - Gnration des donnes pour conception non

    gnrique et des dtails de conception

    difficilement calculable

    - Minimisation des risques de conception.

    - Validation prliminaire du dimensionnement

    - Consolidation pour les dveloppements futurs

    - Validation finale chelle 1 avec prise en

    compte de lensemble des paramtres

    - Validation par les autorits de certification

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    La problmatique dutilisation des composites sur

    structures aronautiques en conditions extrme