ARCHIVÉ - Une technologie du CNRC aide l'industrie canadienne de l'aérospatiale

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Le 07 janvier 2007— Ottawa (Ontario)

Lorsque Bell Helicopter Textron Canada (BHTC) a senti le besoin d'une solution typiquement canadienne, l'entreprise s'est adressée à l'Institut de recherche aérospatiale du CNRC (CNRC Aérospatiale), lui demandant de concevoir le caisson de voilure de la prochaine génération pour son avion à rotors basculants. L'équipe du CNRC s'est aussitôt lancée dans un projet en coopération avec plusieurs partenaires. Résultat? La création d'un caisson novateur qui a multiplié les capacités de fabrication du secteur de l'aérospatiale canadien grâce au transfert de la nouvelle technologie à Delastek, une petite entreprise québécoise.

L'avion à rotors basculants décolle verticalement comme un hélicoptère et se déplace à la vitesse d'un avion à turbopropulseurs grâce à ses hélices basculantes (en rotation), rotors orientables employés pour quitter le sol et voler. En inclinant ses rotors pour que la poussée s'effectue vers le bas, l'appareil s'élève tel un hélicoptère. Une fois l'appareil en l'air, il suffit d'en redresser lentement les rotors vers l'avant pour le faire voler comme un avion à turbopropulseurs.

Le véhicule aérien télépiloté Eagle Eye de Bell est un avion à rotors basculants.
Le véhicule aérien télépiloté Eagle Eye de Bell est un avion à rotors basculants.

BHTC cherchait un fournisseur canadien pour les nervures servant d'armature à l'aile. Malheureusement, la technologie pour fabriquer ces nervures de matériaux composites n'existait pas au Canada. C'est ici que CNRC Aérospatiale a proposé son expertise. De concert avec Delastek, entreprise québécoise qui dessert les industries des transports et de l'aérospatiale, les scientifiques du CNRC ont mis au point deux procédés essentiels avec lesquels ils ont fabriqué le caisson de voilure de l'avion à rotors basculants.

« Nous avons procédé par rétroingénierie, à l'inverse de Bell Helicopter aux États-Unis », explique Jeremy Laliberté, agent de recherche au Laboratoire de la performance des structures et des matériaux (LPSM) à Ottawa. « Au bout du compte, ce que nous avons obtenu était en avance d'une génération sur les travaux de Bell Helicopter. »

Les matériaux composites réunissent au moins deux composants : une fibre très robuste et une résine servant de liant. L'exemple le plus courant est la fibre de verre. On intègre de plus en plus les composites aux aéronefs parce qu'ils sont plus légers que les métaux et ont la solidité voulue pour résister aux contraintes du vol. Les pièces en composites coûtent aussi moins cher et sont plus faciles à entretenir que celles en métal car elles ne se corrodent pas et les fixations sont moins nombreuses.

Élaborer un procédé de fabrication pour les composites n'est toutefois pas une mince affaire. En effet, pour être efficace, la pièce doit être moulée avec une précision extrême. En outre, il faut optimiser la « recette » du mélange pour qu'elle donne des pièces uniformes, robustes et d'une qualité exceptionnelle.

Pour obtenir les nervures en composite, l'équipe de CNRC Aérospatiale a recouru au moulage par injection de résine (MIR). Ce procédé suppose l'application de plusieurs couches de tissu renforcé au moule. Ce sont ces couches qui donnent au produit final sa robustesse.illustration – tissu

Table de découpe automatisée où les matériaux moulés sont débités en nervures
Table de découpe automatisée où les matériaux moulés sont débités en nervures

Ensuite, on referme le moule et on y injecte de la résine liquide sous pression pour éviter la formation de bulles. Le moule est chauffé et la résine qu'il contient cuit. Lorsque celle-ci a durci et s'est refroidie, il ne reste qu'à ouvrir le moule, démouler la pièce et procéder à quelques retouches. La nervure est alors prête à être utilisée.

(illustration – nervure)

Moule modulaire où les nervures sont moulées et durcies
Moule modulaire où les nervures sont moulées et durcies

La partie la plus onéreuse du procédé est la fabrication d'un moule spécial pour chaque nervure. Afin de réduire ces coûts au minimum, les scientifiques de CNRC Aérospatiale ont imaginé un moule modulaire comprenant une série d'insertions qui permettent la création de plusieurs sortes de nervures. (illlustration – moule)

« Le projet de caisson nous a fait connaître et, grâce à lui, nous avons acquis une grande expérience en MIR », estime Mehdi Hojjati, chef du groupe des composites au Centre des technologies de fabrication de pointe en aérospatiale du CNRC, à Montréal. « Nous avons fourni des pièces de grande qualité dans les délais fixés. »

Inspection d'une nervure en composite par les chercheurs du CNRC
Inspection d'une nervure en composite par les chercheurs du CNRC

Les chercheurs de CNRC Aérospatiale ont aussi imaginé un dispositif facilitant l'adhésion des nervures à la voilure. Ce dispositif maintient la nervure et la voilure dans le bon sens tout en contrôlant la température afin de garantir une cohésion étroite et uniforme.

« Notre approche est unique en ce sens qu'elle combine le contrôle du séchage et du procédé, reprend M. Laliberté. Nous avons ajouté des commandes de chauffage indépendantes pour veiller à ce que la nervure chauffe de manière uniforme sur toute sa longueur et pour surveiller la ligne de liaison afin que nous puissions arrêter le processus, nettoyer le moule et tout recommencer si jamais quelque chose cloche pendant les 20 minutes cruciales que dure le conditionnement. »

Une surveillance étroite, une application soigneuse de la chaleur et une liaison contrôlée de l'adhésif signifient qu'on a respecté des normes très élevées de qualité et de reproductibilité. Dans l'ensemble, le projet à été mené à bien dans les échéances prévues, et chaque pièce a été acceptée à l'inspection.

Ce projet s'est mérité un prix pour réalisation exceptionnelle du CNRC en raison « d'une maîtrise exceptionnelle de la technique, du respect de la qualité et d'un service hors pair à la clientèle ». La technologie a aussi été mise en nomination pour le prix Howard Hughes décerné par l'American Helicopter Society à cause des perfectionnements fondamentaux qu'elle apporte à la technologie de l'hélicoptère.

Delastek exploite à la fois le moulage des composites et la technologie de liaison avec les adhésifs. À présent, l'équipe du projet s'est attaquée à d'autres projets qui lui permettront de mettre à profit son expertise en fabrication des composites, surtout dans le domaine de l'aérospatiale.

« Le projet a mis le Canada sur la carte en prouvant ses compétences dans la technologie des composites », déclare Robert Fews, directeur de la recherche chez BHTC. « Cette capacité manifeste dans le domaine technique et la qualité des relations de travail révélées dans le déroulement du programme augurent bien pour les futurs projets de coopération et illustrent comment le CNRC peut procurer à l'industrie canadienne cet avantage qui l'aidera à devancer la concurrence. »


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