Une aile caisson composite démontable pour le projet NEOFAC

Dans le prolongement de leurs travaux menés sur l’E-Fan, la société rochefortaise Rescoll et l’institut Pprime ont développé le prototype d’une aile faite d’une seule pièce en matériaux composites, dédiée à l’aviation de tourisme. Après des tests structurels, la phase 2 du projet vise à concevoir un démonstrateur complet.L’E-Fan dans sa version avion de tourisme n’a pas complètement disparu. Les travaux menés sur la voilure de ce qui devait être le premier avion électrique certifié pour la voltige ont semé des graines qui, depuis 2015, ont poussé.

Installée à Rochefort et Bordeaux, la société Rescoll avait travaillé sur le projet de la voilure de l’E-Fan avec l’institut Pprime, formé par l’ISAE, l’ENSMA et l’université de Poitiers. De leur volonté de poursuivre leurs recherches sur une voilure en matériaux composites est né le projet NEOFAC, prévu sur une période de 2 ans et demi et qui fédère plusieurs entreprises, PME et PMI de l’Ouest de la France.

Soutenu par des financements européens à hauteur de 50%, un total de 500.000 euros ont été investis en recherche et développement pour le projet.

Aile caisson

Le projet NEOFAC a consisté, pendant deux ans, à dessiner, concevoir et fabriquer le prototype d’une aile caisson à l’échelle 1, en matériaux composites. L’aile devait répondre à la réglementation CS-23 qui concerne particulièrement l’aviation de tourisme.

Des simulations ont été menées qui ont permis d’aller au-delà des 12g imposés par la réglementation pour la certification d’un avion de voltige. De manière à vérifier les modèles numériques, des tests mécaniques ont ensuite été entrepris sur des structures réduites de l’aile.

L’aile est formée d’une seule pièce en composites, obtenue avec la technique autoclave. Elle prend la forme d’un caisson creux, compartimenté par des voiles sur la totalité de l’envergure. Cette technique permet de réduire le nombre d’étapes dans le processus de fabrication, réduit l’outillage nécessaire, les consommables et par conséquent le coût de fabrication.

Plutôt que de concentrer les efforts de manière classique sur un longeron, les voiles du caisson et la peau de l’aile supportent l’intégralité de ces tensions mécaniques. Réalisée en une seule pièce, les performances mécaniques de l’aile s’en trouvent améliorées en comparaison d’une aile en composites de conception classique : l’aile possède une rigidité supplémentaire de 23% en flexion sans phénomène de torsion en bout d’aile et pèse 10% de moins qu’une aile en composite de facture classique.

De la chasse à l’avion de tourisme

Cette structure d’aile en caisson, connue depuis les années 90, est essentiellement utilisée dans l’aviation de chasse. La société bayonnaise PIKA a ainsi adapté la technologie à l’aviation de tourisme en réalisant le prototype d’aile démontable dans le cadre du projet NEOFAC.

En novembre 2017, Rescoll, qui a également testé l’aile de l’Elixir, du MCR4S et du Cap10, a mis au banc le prototype dans son laboratoire de caractérisation de structures, suivant le protocole préconisé par la DGAC. La campagne de tests a confirmé les essais sur modèles numériques et a démontré que l’aile est apte à supporter 12g, sa rupture intervenant à 13g. L’aile a ainsi gagné 40% de résistance en plus en comparaison de la voilure développée pour l’E-Fan.

Après ces tests concluants, la deuxième phase du projet est en préparation. Rescoll et l’institut Pprime souhaitent désormais tester la voilure obtenue dans un environnement complet. Sur la base du prototype développé, NEOFAC II va s’attacher maintenant à la création d’un démonstrateur grandeur nature, qui sera pourvu d’un fuselage.

Vers un démonstrateur volant

L’objectif est d’optimiser l’assemblage entre la voilure et le fuselage puis de lui ajouter d’autres technologies comme une propulsion électrique ou à gaz. Plusieurs pistes sont à l’étude, le projet n’étant pour le moment que dans sa phase initiale de définition.

Si NEOFAC avait pour objectif de démontrer que la technologie d’une voilure composite sans longeron est viable, la finalité du projet est de faire voler le démonstrateur, héritier de l’E-Fan et de transmettre la technologie à un industriel qui souhaiterait développer et commercialiser l’aéronef.

Fabrice Morlon