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22 nov.

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A la découverte des labos

Quand un oiseau rencontre un avion en plein vol

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Tester la résistance des matériaux aéronautiques aux collisions en tous genres, tel est le but de la plateforme STIMPACT « simulation et essais d’impacts sur matériaux structuraux pour l’aéronautique et les transports », inaugurée le 16 mars à l’Institut Clément Ader (ICA). Dotée d’équipements uniques en Europe, elle permet aux chercheurs de vérifier la pertinence de leurs modèles théoriques et faire évoluer le cas échéant leurs approches.

© Patrick Dumas pour IRT Saint Exupéry

© Patrick Dumas pour IRT Saint Exupéry

3, 2, 1, feu ! Une détonation retentit. De la fumée blanche s’élève. Un paquet de gélatine de porc vient d’être propulsé à 200 mètres/seconde contre un morceau de nez d’avion. Les caméras ultra-rapides ont tout filmé : le choc, la désintégration du projectile, la déformation de la pièce qui a été heurtée. Les chercheurs, concentrés, s’affairent autour du canon.

« Les collisions d’oiseaux avec des avions en vol sont malheureusement fréquentes. Le paquet de gélatine nous permet ici de tester leur impact sur les pièces des aéronefs, les nez des avions particulièrement sensibles, derrière lesquels se trouvent l’électronique, le cockpit pressurisé et les pilotes, mais aussi les ailes, les vitres et pour les hélicoptères les rotors par exemple. Nous testons également la résistance de pièces plus simples comme des plaques de matériau composite ou des panneaux d’aluminium », explique Jean-François Ferrero, professeur à l’université Toulouse III – Paul Sabatier et chercheur à l’Institut Clément Ader (ICA).
 
  • Trois canons

La plateforme a été inaugurée le 16 mars à l’Espace Clément Ader où est hébergé l’ICA, situé sur le campus innovation de Toulouse Aerospace à Montaudran, sur les anciennes pistes de l’aérodrome qui a vu naître à Toulouse les tout débuts de l’aventure aéronautique il y a près de cent ans.

A côté de vastes ateliers et de laboratoires où s’inventent les matériaux de demain, la plateforme est hébergée dans une grande pièce et contient trois canons, de 4, 6 et 12 cm de diamètres, capables de propulser à vitesse extrême vers leurs cibles des objets de 200 g à 2 kg : gélatine de porc, donc, mais également débris, graviers, grêlons,…

La combinaison de ces canons, l’adaptabilité pour toutes problématiques d’impact à haute vitesse de cette plateforme, qui plus est à des échelles représentatives de l’échelle réelle, en font un outil remarquable dont on ne trouve pas d’équivalent en Europe. C’est pourquoi Airbus et l’IRT Saint Exupéry ont signé un accord-cadre avec l’ICA et participé à son financement, bénéficiant chacun d’un quart du temps d’essai pour mener leurs travaux respectifs.

Un investissement qui se comprend. La qualité des matériaux est un facteur clé dans le domaine aérospatial. Ceux-ci constituent pas moins de 40% du coût des aéronefs et on estime que la demande va tripler dans les dix prochaines années. L’innovation dans ce domaine est donc de première importance, que ce soit pour améliorer leur processus de fabrication ou leurs performances.
 
  • 120 à 150 000 images / secondes

Jean-François Ferrero travaille depuis vingt ans dans ce domaine des matériaux pour l’aéronautique avec une douzaine de collègues. « Les bureaux d’études d’Airbus Hélicoptères utilisent actuellement des codes de calcul que nous avons développés ici », affirme le chercheur.

Que lui apporte ce nouvel outil ? « Les caméras ultra-rapides filment les collisions à la vitesse de 120 à 150 000 images secondes. Elles nous permettent d’étudier précisément le processus d’endommagement en fonction des matériaux utilisés et nous aident à comprendre ensuite les mécanismes en jeu », explique-t-il.

Les chercheurs font varier un à un les paramètres pour tester leurs modèles théoriques en comparant les résultats des expériences aux simulations numériques actuellement obtenues. « Nous avons été ainsi amenés à faire évoluer en profondeur certaines de nos approches, notamment en ce qui concerne la conception des nez d’avion qui vont être faits à terme de manière tout à fait différente », affirme Jean-François Ferrero.

 
  • Pour aller plus loin
Le site internet de l’ICA (unité mixte de recherche CNRS / Mines Albi-Carmaux / INSA Toulouse / ISAE-SUPAERO / UT3 Paul Sabatier)
Présentation des travaux de Jean-François Ferrero
Le site internet de l’IRT Saint Exupéry

Dates
le 23 mars 2017

Date de mise à jour 2 novembre 2017


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