Des performances accrues, un processus de conception plus intégré et une industrialisation d’un nouveau genre : "les ailes quasiment tout-composite de l’Airbus A350 XWB seront les plus aérodynamiques de toute l’histoire de l’entreprise."
Longues de 32 mètres, elles offriront une plus grande portance et elles contribueront à réduire la traînée et la consommation en carburant de l’avion. « Le plus grand défi a été de maîtriser l’emploi des matériaux composites à une si grande échelle. Il s’agit là d’une vraie rupture par rapport à l’A380 », souligne Mike Matthews, Wing Product Engineering Leader au sein de l’équipe Chief Engineers de l’A350 XWB.
Pour la première fois, Airbus a décidé de remplacer l’aluminium par des matériaux composites ultra légers en carbone dans la fabrication des grandes structures de la voilure, telles que les revêtements d’intrados-extrados, les lisses et les longerons avant et arrière. Outre plus de 4000 heures d’essais menés en soufflerie, les équipes de conception ont fait un usage accru des logiciels de simulation dynamique des écoulements CFD (Computational Fluid Dynamics) installés sur des supercalculateurs nouveaux et très performants. « Nous nous sommes servis de la technologie de façon stratégique, en utilisant la CFD comme méthode d’optimisation continue », souligne Mike. Grâce à ces techniques, Airbus a pu faire évoluer le rapport poids/efficacité de la structure en tenant compte des milliers de variables et des contraintes propres à chaque composant.
Plus c’est simple, mieux c’est
Depuis le début du programme, le mot d’ordre des bureaux d’études d’Airbus à Filton, en Angleterre, est très clair : "aller au plus simple." De ce fait, la configuration du train d’atterrissage et des réservoirs carburant est moins complexe. Par exemple, le nombre de pompes à carburant a été réduit, ce qui allège les coûts et la maintenance. De plus, Airbus a conçu l’aile comme élément d’un ensemble plus vaste, en tenant par exemple compte de la position des trains et de l’optimisation d’autres parties importantes de l’appareil, comme le carénage ventral. « Le mariage de tous ces paramètres a donné naissance à l’aile la plus aérodynamique que nous ayons jamais réalisée », se félicite Mike. Par exemple, l’ailette marginale n’obéit pas aux règles d’intégration classique, mais fait partie de l’aile. Cette dernière présente donc une forme courbe sur ses 4,4 derniers mètres « Cette solution nous a permis de tirer au maximum parti de ce dispositif d’extrémité d’aile, sans induire les effets secondaires d’un raccord qui pourrait pénaliser l’aérodynamique », précise-t-il.
Cette nouvelle technologie hypersustentatrice a également accru l’« intelligence » de l’aile, en offrant un surcroît de réactivité et de flexibilité. « On peut modifier la forme de l’aile en fonction des conditions de vol. Nous utilisons ce type de comportement naturel de la structure comme le font les oiseaux », explique Mike. Le système hypersustentateur utilise les volets et les spoilers pour augmenter la portance de l’aile, en particulier lors des phases de décollage et d’atterrissage. Mais le dispositif becs et volets basculants de l’A350 XWB va un peu plus loin encore : volets et spoilers peuvent être ajustés pendant le vol pour optimiser le rendement aérodynamique de la voilure, permettant ainsi de réduire de 2 % la traînée en croisière. Dans le même temps, des mécanismes passifs et actifs de contrôle de charge améliorent un peu plus encore les performances structurales. « La fonction active d’atténuation de charges, régulée par le système numérique de commandes de vol, ajuste automatiquement le débattement des gouvernes sur toute la longueur d’aile pour répartir uniformément les charges à travers toute la surface, tandis que la flexibilité passive signifie que l’aile « se plie « pour amortir les contraintes », précise Mike.
13, chiffre porte-bonheur
A un an seulement du vol inaugural, le programme avance désormais à bon rythme. Les essais en vol du moteur ont actuellement lieu à bord d’un A380. Compte tenu des 555 commandes fermes déjà enregistrées à fin mars 2012, Airbus a prévu le programme de développement et d’industrialisation le plus ambitieux de son histoire, qui implique une cadence de production, à terme, de 13 ailes par mois. « Nous nous sommes soigneusement préparés à atteindre un tel niveau de maturité industrielle », indique Paul Miles, Head of Industrial Manufacturing Engineering au sein de l’équipe Wing Product Delivery de l’A350 XWB.
Les ailes de l’avion seront assemblées à Broughton et équipées à Brême, avant d’être acheminées à Toulouse pour assemblage final. Parmi les structures les plus délicates à produire, Paul cite volontiers les revêtements d’intrados-extrados, qu’Airbus fabrique dans ses usines de Stade, en Allemagne, et d’Illescas, en Espagne. Ils représentent les plus grands composants monoblocs en fibres de carbone jamais produits par Airbus. « Nous repoussons toutes les limites en matière d’ingénierie et de fabrication, afin d’obtenir le meilleur rapport poids-performances », souligne-t-il.
Álvaro Friera
