Matériaux sandwich aérospatiaux^*

Chef de service à la Société Nationale Industrielle Aérospatiale

Résumé

L’usage des structures sandwich dans les constructions aérospatiales s’est généralisé dès les premiers temps de l’aviation. Ces structures permettent en effet de concilier, avec d’autres impératifs, les deux qualités à priori contradictoires que sont la légèreté et la rigidité.

Ce souci d’allégement des structures, sans nuire à leur résistance statique et à leur endurance dans le temps, se porte en particulier sur le choix du matériau constitutif. On distingue trois tendances principales parallèles :

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  l’une faisant appel à l’emploi de matériaux massifs pour lesquels on s’efforce d’améliorer la résistance spécifique, souvent au détriment de leur plasticité ;

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  la seconde, utilisant des techniques d’usinage de plus en plus sophistiquées comme, par exemple, l’usinage intégral à commande numérique, maintenant classique, mais qui évolue encore vers la commande directe par ordinateur ou la commande optimalisée adaptative ;

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  la dernière s’ouvrant sur la multiplicité des matériaux sandwich légers mais d’élaboration délicate dans bien des cas, et donc généralement d’un prix de revient plus élevé.

C’est cette dernière voie que nous allons explorer ici. Au début, il ne s’agissait que de gagner du poids par rapport au système classique « revêtement et raidisseurs » et l’application en était limitée à des éléments secondaires travaillant peu. Puis ces structures sandwich ont été employées là où leur rigidité fondamentale permettait de satisfaire aisément à des conditions de flambage local ou d’ensemble. L’apparition de l'échauffement cinétique lié à l’augmentation des vitesses de vol a fait penser que l’on pouvait aussi mettre à profit leur faible conductibilité transversale. Egalement avec l’accroissement des vitesses de vol sont apparues de nouvelles formes de sollicitations intenses, de nature acoustique dont l’origine se trouve soit dans la turbulence des couches-limites, soit dans l’interaction avec l’air ambiant des jets issus des organes de propulsion, soit dans les phénomènes de combustion. Les structures sandwich grâce à leur grande rigidité ont permis de répondre avec succès à ce genre de sollicitation particulier. En outre, moyennant quelques aménagements simples, il a été généralement possible de leur conférer des propriétés d’amortissement acoustique efficaces hautement appréciées dans la lutte contre les nuisances.