Fatigue et corrosion des aéronefs : Mieux vaut prévenir que guérir

Rapiéçage en composites de la structure d’une aile

Imaginons que vous exploitiez une grosse flotte d'aéronefs. Un de vos appareils doit subir un grand entretien, et l'inspection révèle une corrosion plus importante que prévue. Résultat : deux semaines de plus au sol à raison de 100 000 $ par jour de perte en revenus. Les pertes de ce genre ne sont pas rares et elles augmentent rapidement. En Amérique du Nord, la corrosion coûte 13 milliards de dollars U.S. par année à toute l'industrie aérienne.

Les chercheurs de l'IRA travaillent avec des intervenants de l'industrie et du gouvernement pour faire face à tous les problèmes qui affligent les aéronefs vieillissants, notamment la corrosion et les dommages causés par la fatigue. Le chef du groupe Structures de l'IRA, Jerzy Komorowski, précise : " Nous sommes en train de passer d'une approche 'trouver-et-réparer' à l'approche 'prédire pour gérer'. C'est un grand pas en avant pour la maintenance, la réparation et la révision."

Contrôle non destructif (CND)

L'IRA a mis au point plusieurs techniques CND très sensibles :Edge of Light™, D Sight et courants de Foucault pulsés. Grâce aux outils de prédiction maintenant en développement, ces techniques peuvent servir à évaluer l'ampleur des dommages et leurs conséquences probables. " À elle seule, aucune technique CND ne suffit, "de dire Komorowski. " Vous devez utiliser plusieurs techniques et les combiner :c'est ce que nous appelons la 'fusion des données'. Puis, vous devez pouvoir prédire avec précision comment le dommage détecté se développera et quels seront ses effets.

La technique optique évoluée Edge of Light convertit les changements de surface en variation d'intensité lumineuse, puis en image. Dans bien des cas, la technique Edge of Light donne de meilleurs résultats que le contrôle par ressuage, le contrôle magnétoscopique, les ultrasons ou la microscopie optique. La licence de la technique Edge of Light pour des utilisations aérospatiales a été accordée à Tektrend International Inc.

Le système d'inspection d'aéronef D Sight (DAIS) à imagerie numérisée peut inspecter un aéronef dix fois plus vite que d'autres techniques et avec une meilleure résolution. Diffracto Inc., commercialise la version du système DAIS destinée à l'industrie. L'IRA travaille maintenant avec Tektrend, Novametrics et le Collège militaire royal pour commercialiser la technique par courants de Foucault pulsés, mise au point ici à l'IRA, en collaboration avec la section de recherche sur les véhicules aériens du ministère de la Défense (MDN) du Canada.

Transports Canada et la Federal Aviation Administration (FAA), ainsi que le MDN et les forces de l'air des États-Unis (USAF), ont appuyé le travail de l'IRA dans ce domaine.

Prédire les dommages étendus causés par la fatigue

Lorsque des fissures ou de la corrosion, légères en elles-mêmes, se produisent à de nombreux endroits sur un aéronef, ces dommages ainsi répartis peuvent se combiner pour créer une situation critique appelée dommages étendus causés par la fatigue. Après l'incident de Aloha Airlines en 1988 (où la partie supérieure du fuselage s'est arrachée en vol), on a bien vu qu'il n'y avait aucune bonne technique expérimentale pour vérifier les dommages répartis en plusieurs endroits sur la structure des fuselages.

Les chercheurs de l'IRA ont lancé un projet en collaboration avec le MDN et l'université Carleton pour combler cette lacune. Le chercheur Graeme Eastaugh décrit les progrès. " Nous avons proposé un concept d'échantillonnage expérimental visant à effectuer des essais de fatigue représentatifs des raccordements longitudinaux du fuselage. Nous avons aussi élaboré des techniques expérimentales et analytiques à éléments finis pour que l'industrie puisse effectuer des essais de fatigue représentatifs des raccordements d'un aéronef donné. Nous travaillons maintenant à assurer la transition à l'industrie grâce à un projet de collaboration avec le MDN sur l'avion CP-140 Aurora [P-3 Orion aux États-Unis]. "IMP Aerospace jouera un rôle dans ce projet.

Meilleure résistance à la corrosion

Dans d'autres recherches connexes, un traitement thermique pour les alliages d'aluminium, courants dans les aéronefs, est en train d'être mis au point pour changer la dureté et offrir une meilleure résistance à la corrosion et au criquage favorisé par l'environnement. Aux dires de Jerzy Komorowski :" Ce traitement pourrait être administré avant le montage de la pièce ou après. En traitant les parties de l'aéronef in situ, nous éviterons de coûteux démontages. "

Rapiéçage de composites

Les dommages déjà présents doivent être réparés. Les chercheurs de l'IRA ont mis au point une technique innovatrice de rapiéçage des composites pour les structures métalliques qui s'avère très efficace pour rétablir la résistance mécanique perdue. La licence de cette technique a été attribuée à Martec Inc., pour des applications militaires. Il y a des possibilités de licence pour des applications civiles. En collaboration avec Zimac Ltd, on a travaillé à utiliser le système de chauffage par projection de cette société pour la polymérisation de pièces tridimensionnelles sur de lourdes structures, comme des cloisons.

Don Raizenne, Andrew Johnston et Nezih Mrad étudient les techniques de rapiéçage des composites, de concert avec ACSION, une entreprise de Winnipeg. " Nous travaillons sur une technique de polymérisation par faisceau d'électrons, "explique Don Raizenne. " La technique utilise des faisceaux délectrons pour polymériser les résines des pièces en composites à la température de la pièce et très rapidement. À plus long terme, il sagit de mettre au point des techniques qui permettraient de polymériser les pièces directement sur laéronef moyennant une protection, mais sans chaleur ni démontage.

Intégration de nouvelles techniques

M. Komorowski souligne un défi crucial pour les chercheurs dans ce domaine :travailler avec les organismes de réglementation pour que les nouvelles techniques soient utilisées. " De concert avec les organismes avec lesquels nous collaborons, nous élaborons de nouveaux outils et systèmes pour prédire limpact des dommages sur lintégrité structurale, améliorer la résistance à la corrosion et réparer les structures endommagées, mais cest très difficile dintroduire ces outils dans un milieu fortement réglementé. Par le passé, nous navons pas toujours bien compris cette donnée, mais maintenant nous savons que des questions réglementaires peuvent influer sur le transfert de technologie et nous devons nous en occuper le plus tôt possible ce que nous faisons, justement!