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La Sonaca peaufine les ailes des avions de demain

La Sonaca est prête à proposer pour 2023 aux grands constructeurs un bord d'attaque en composite avec un système de dégivrage électrique. ©Tim Dirven

Le constructeur aéronautique wallon travaille sur de nouveaux volets et bords d'attaque qui permettront aux nouveaux avions de réduire leur impact environnemental.

"Nous ne savons pas encore comment seront les avions de demain. Il y a une énorme attente pour réduire les émissions polluantes, voire les amener à zéro puisqu'elles ont déjà bien diminué. On a beaucoup parlé de propulsion électrique ou hybride, de biocarburants et depuis plus récemment, d'hydrogène. Mais on ne sait pas encore quelle est la solution qui va s'imposer, d'autant que ce sont des technologies très disruptives". Nicolas Van Hille est responsable de la Recherche et de la Technologie à la Sonaca, l'entreprise aéronautique de Charleroi qui, en quelques décennies, est devenue le spécialiste mondial des éléments mobiles de l'aile. Le défi principal de son équipe? Concevoir des bords d'attaque -des "slats" comme on les appelle dans le jargon - ainsi que des volets ("flaps") et autres ailerons de nouvelle génération, qui permettront aux futurs avions de réduire leur impact environnemental.

"Nous sommes persuadés que tous les systèmes de l'avion seront plus électriques".
Nicolas Van Hille
Responsable de la Recherche et de la Technologie à la Sonaca

"Pour les motoristes, c'est assez compliqué comme situation. Mais de notre côté, nous ne devons pas vraiment statuer puisque nos éléments pour tous ces prochains avions sont assez similaires. Par contre, nous sommes persuadés que tous les systèmes seront plus électriques" fait valoir l'ingénieur. L'électricité va, en effet, s'imposer de plus en plus sur les avions de ligne. À moyen terme, sans doute pas pour la propulsion. Mais dans un futur assez proche, certainement pour de nombreux systèmes et équipements: les commandes de vols, la pressurisation, le dégivrage... L'idée, c'est d'avoir une architecture générale des systèmes plus simple, plus fiable et plus légère. Une évolution rendue possible grâce à des équipements de production d'électricité sans cesse plus performants, qui vont remplacer des systèmes aujourd'hui hydrauliques ou mécaniques. Pour la prochaine génération d'appareils, certains estiment même que l'ensemble des fonctions - à l'exception de la propulsion - pourraient être assurées en mode électrique.

L'un des projets les plus avancés des ingénieurs de la Sonaca concerne  le dégivrage électrique des bords d'attaque. Actuellement, ce dégivrage, qui est indispensable pour éviter une accumulation de glace dangereuse pour l'appareil, s'effectue avec de l'air chaud prélevé sur le moteur. "Les avionneurs voudraient que l'on passe à un système électrique avec une résistance chauffante, un peu comme sur les pare-brise des voitures" souligne Nicolas Van Hille.

Des gains de masse significatifs

Un important avion de ligne, le Boeing 787, est déjà équipé de la sorte. Mais la Sonaca estime pouvoir encore aller plus loin, avec une version plus légère et consommant beaucoup moins. "Il s'agit d'un système avec une résistance électrique encapsulée dans un slat composite, avec des capteurs" poursuit Nicolas Van Hille, qui évoque des "gains de masse et de maintenance significatifs". Ce système ne pourra être utilisé que sur des appareils de nouvelle génération, entièrement repensés. Les génératrices d'un appareil actuel comme l'A320 ne pourraient pas suffire à l'alimenter. "Mais nous sommes prêts à l'offrir en 2023 à un avionneur pour un nouveau développement, comme Boeing le laisse entendre" note Van Hille.

50%
Sur des appareils comme l'A350, on arrive déjà à des taux d'utilisation des composites de 50% sur la masse de la carlingue et les ailes.

Ce nouveau système ne peut fonctionner qu'avec un bord d'attaque composite, les slats métalliques actuels étant trop conducteurs. Mais là aussi, l'équipementier carolo est prêt. L'utilisation des matériaux composites n'est, en effet, pas neuve en aéronautique. Sur des appareils comme l'A350, on arrive à des taux d'utilisation des composites de 50% sur la masse de la carlingue et les ailes. Mais de gros éléments comme le train d'atterrissage ou précisément les slats sont encore métalliques, pour ces derniers en raison notamment des impacts avec les oiseaux.

Depuis une dizaine d'années, la Sonaca a donc développé de nouvelles techniques de fabrication - notamment avec l'entreprise namuroise Coexpair et sa société sœur américaine Radius - qui permettent de réduire progressivement le nombre de pièces pour des éléments en composites. Ce qui débouche sur des gains de masse, de coûts -et parfois d'aérodynamisme -, ainsi que sur une augmentation des cadences de production.

Un nouveau slat composite plus léger. ©Tim Dirven

Pas la fin de l'histoire

Ces nouvelles technologies, appelées moulages par transfert de résine (RTM et SQRTM) et drapage automatique, sont déjà utilisées pour certains volets et ailerons. Elles seront également appliquées sur les futurs slats composites à dégivrage électrique. "Mais ce n'est pas encore la fin de l'histoire" selon Nicolas Van Hille. "Nous avons encore des évolutions à faire. Nous testons de nouveaux matériaux. Mais ce sont des développements que nous sommes déjà prêts à vendre".

Plusieurs autres projets disruptifs

Parallèlement au développement d'un nouveau système électrique de dégivrage et de bords d'attaque composites, la Sonaca travaille à un projet de slat pour l'aile laminaire, une voilure qui, grâce à des milliers de microtrous, offre un meilleur écoulement d’air permettant de limiter les turbulences responsables du bruit et des frottements. "Il s'agit toutefois de développements plus complexes et plus disruptifs. Cela va encore prendre plusieurs années" selon Nicolas Van Hille.

La société de Gosselies vient également de démarrer avec les centres de recherche belges Cenaero et Von Karman Institute des programmes pour améliorer la performance aérodynamique et le niveau de bruit des bords d'attaque grâce à des formes optimisées. "Mais là, je ne peux pas en dire plus, car nous sommes en train de déposer les brevets" conclut le responsable de la Recherche.

Le résumé

  • Le constructeur aéronautique wallon Sonaca a plusieurs projets de recherche sur les nouvelles technologies qui permettront aux nouveaux avions de réduire leur impact environnemental.
  • L'un des projets les plus avancés concerne le dégivrage électrique des bords d'attaque.
  • Depuis une décennie, la société carolo travaille également à une utilisation plus étendue des matériaux en composite grâce à de nouveaux procédés de production.

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