SAINT-HUBERT – Le 18 mars dernier, lors du Colloque Aérotechnique 2015 du Centre Technologique en Aérospatiale, Arnaud Divialle, chef d’équipe, R&T Département d’ingénierie  chez Héroux-Devtek, le constructeur de trains d’atterrissage basé à Longueuil, a présenté, par la personne d’Arnaud Divialle, chef d’équipe – R&T Département d’ingénierie, les résultats de trois de ses principaux projets de Recherche & Technologie (R&T).
Héroux-Devtek a investi intensément dans le développement de nouvelles technologies depuis quatre ans, principalement à travers le programme SA2GE du gouvernement du Québec. L’entreprise concentre ses efforts de recherche sur trois thèmes principaux : réduction du bruit généré par le train d’atterrissage, réduction de l’impact environnemental en éliminant les composés nocifs pour la nature et la santé humaine, mais aussi en développant des structures plus légères utilisant des matériaux plus performants. Héroux-Devtek est ainsi impliqué dans plus d’une douzaine de projet de R&T à travers différents programmes tels que CRIAQ/CARIC, GARDN, RDC et RDA.
Parmi ces projets, en partenariat avec Bombardier Aéronautique, l’entreprise travaille à réduire le bruit généré par les trains d’atterrissage qu’elle conçoit et fabrique. Les motoristes ayant significativement réduit le bruit des moteurs, en approche au-dessus des zones habitées entourant les aéroports, les trains d’atterrissage et le fuselage représentent désormais les principales sources de bruit. Le projet a été développé à travers deux volets complémentaires. Tout d’abord des tests en soufflerie ont été réalisés au NRC à Ottawa ainsi qu’en Allemagne sur des maquettes grandeur réelle de train d’atterrissage. Ces tests étant complexes à mettre en place et très dispendieux, un second volet a été mis en place en parallèle. Héroux-Devtek a ainsi investi dans un ordinateur haute performance pour réaliser des simulations numérique de l’écoulement de l’air autour de ses produits et ainsi prédire le bruit généré (image).
La validité de ces modèles d’aéroacoustique numérique a été confirmée par comparaison avec les résultats des essais en soufflerie. En utilisant l’ensemble des résultats obtenus, expérimentalement et numériquement, plusieurs méthodes de réduction du bruit ont été développées et implémentées lors des tests en soufflerie. Ces méthodes ont permis de réduire le bruit généré par le train d’atterrissage de 2dB. Ces résultats très encourageants ont incité l’entreprise à lancer un second projet d’aéroacoustique à travers le programme GARDN 2. Ce nouveau projet vise à prendre en compte les requis d’aéroacoustique lors de la conception des trains d’atterrissage et à développer les outils et procédures associés.
Le second projet de R&T présenté concerne l’élimination du Cadmium dans les placages de protection contre la corrosion des aciers à haute résistance. Ce placage, très largement utilisé dans l’industrie aéronautique, est cancérigène et nocif pour l’environnement. En Europe, la législation REACH en restreint l’utilisation, non seulement sur les produits, mais aussi dans toute la chaine d’approvisionnement et y compris parmi les sous-traitants étrangers. Héroux-Devtek a donc décidé d’évaluer des solutions de remplacement et a arrêté son choix sur le placage au Zinc-Nickel alcalin (image).
Après plusieurs années de développement, l’entreprise est désormais à même de proposer à ses clients ce placage en substitution du Cadmium. Ce nouveau placage présente de nombreux avantages. Tout d’abord, sa toxicité pour l’être humain et l’environnement est pratiquement nulle, ce qui représente un gain significatif par rapport aux autres solutions industrielles. De plus, de nombreux tests ont montré que ce placage est plus efficace pour la protection contre la corrosion; le métal substrat se corrode 30 fois moins vite avec le nouveau procédé qu’avec l’ancien. Cela se traduira nécessairement par une réduction de la maintenance des pièces en service, par une durée de vie augmentée et donc par des produits plus performants. Comme tous les placages électrolytiques, le placage au Zinc-Nickel fragilise l’acier de substrat par dégagement d’hydrogène lors du placage, mais, toutefois, la réaction chimique de dépôt du Zinc-Nickel est beaucoup plus efficace que celle obtenue avec les autres procédés. Ainsi, le substrat est significativement moins affecté et le procédé d’élimination de l’hydrogène peut être réduit, ce qui donne une méthode de placage plus rapide, plus robuste et générant moins de rebus. Enfin, le nouveau placage est dur et résistant à l’abrasion, réduisant significativement les problèmes d’endommagement du placage rencontrés en production et en service. Toutefois, ce placage est plus complexe à mettre en place et Héroux-Devtek a dû investir dans des outils de simulation de placage pour réduire avec succès ses coûts de développement et de mise en œuvre du procédé. Toutes ces améliorations font du placage au Zinc-Nickel alcalin un substitut de choix pour le placage au Cadmium, améliorant à la fois la protection contre la corrosion, sa fonction principale, et sa tenue en service tout en réduisant son impact environnemental.
Le dernier projet de R&T présenté lors du Colloque Aérotechnique concerne l’utilisation de matériaux composite Carbone/Epoxy pour les pièces de train d’atterrissage dans le but de réduire le poids de la structure. Le projet s’est concentré sur une contre-fiche, une structure soumise à un chargement unidirectionnel qui est la pièce prédilection pour évaluer le potentiel du composite. Ce matériau largement utilisé dans l’aéronautique en est à ses débuts pour les trains d’atterrissage. L’environnement en service des trains d’atterrissage est aussi significativement différent de celui des surfaces de contrôle, aile et fuselage, où le composite est largement utilisé. Le matériau rencontre ainsi de nouvelles contraintes, en particulier de très fortes charges et des géométries complexes. Cela se traduit par des pièces très épaisses, jusqu’à 1.375inch telles que celles réalisées dans le cadre du projet. Le comportement du composite dans ce contexte est significativement différent de ce qui est utilisé ailleurs. Dans le cadre du projet de développement réalisé avec plusieurs partenaires (Centre Technologique en Aérospatiale et Université McGill), Héroux-Devtek a dû développer des méthodes d’analyse spécifiques pour les pièces de grande épaisseur (image),
mais aussi adapter le procédé de fabrication pour prendre en compte les contraintes apportées par ce type de pièces. Les tests réalisés ont permis de montrer que le comportement sous impact des pièces épaisses en composite est complétement différent de ce qui est habituellement observé et les exigences habituelles ne s’appliquent plus. Un article à ce sujet sera présenté dans le cadre de la conférence CASI AERO 2015 à Montréal. De même, le phénomène d’absorption d’eau dépend fortement de l’épaisseur du matériau. Par exemple, le comportement observé montre que, pour une épaisseur de 0.750inch, une fois immergée dans de l’eau à température ambiante, les structures mettraient près de 260 ans à être saturées. Même en accélérant le processus avec de l’eau à 70°C, il ne faudrait pas moins de 75 ans pour atteindre la saturation telle que demandé par la certification. Pour les structures épaisses, cette exigence n’est donc ni représentative de la réalité, ni réaliste pour la certification. Malgré ces contraintes, Héroux-Devtek a été en mesure de fabriquer et tester des sous-composantes, mais aussi des prototypes complets qui ont été testés. Les gains obtenus en termes de poids et de résistance mécanique surpassent toutes les prévisions et les résultats présentés dans la littérature disponible. L’utilisation des matériaux composite pour des pièces structurelles de train d’atterrissage s’avère donc être très prometteuse.
Tous ces projets de R&T ont permis à Héroux-Devtek de faire progresser son expertise, de développer des produits plus respectueux de l’environnement et des usagers. Tous ces efforts sont cependant fortement dépendant des programmes de subvention comme GARDN ou CRIAQ/CARIC et l’entreprise souligne l’engagement du gouvernement du Québec qui a annoncé le renouvellement du programme SA2GE pour soutenir le développement de la R&T au Québec. Ce programme en particulier permettra de poursuivre le développement de nombreuses technologies au Québec.
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