Réduire le poids, est un objectif important de la conception et de la fabrication des avions, peut donner aux avions militaires de meilleures performances de vol et améliorer l'économie de carburant des avions civils. Cependant, si l'épaisseur des pièces en forme de plaque sur l'avion est trop fine, celui-ci sera confronté au problème d'une résistance et d'une rigidité insuffisantes. L'ajout d'un matériau sandwich léger et rigide entre deux couches de panneaux peut augmenter considérablement la capacité de charge sans augmenter considérablement le poids, contrairement à l'ajout d'un cadre de support.
Cela s’apparente à la construction de pales d’éoliennes que ce site a déjà partagée :
Une couche de bois de balsa ou de mousse est remplie entre les surfaces intérieure et extérieure d'une peau en résine époxy renforcée de fibre de verre (FRP). Le balsa a également été le premier matériau de base utilisé dans les avions, comme le British Mosquito Bomber, un célèbre avion en bois de la Seconde Guerre mondiale composé de deux couches de bouleau prises en sandwich par une couche de contreplaqué de balsa.
Dans l’industrie aérospatiale moderne, les matériaux de base utilisés comprennent les structures en nid d’abeille et la mousse. Le nid d'abeille apparemment doux peut résister à l'écrasement des poids lourds car la structure stable de la grille en nid d'abeille empêche la déformation par flexion, le même principe qui rend les boîtes en carton en papier ondulé très résistantes à la compression.
L'aluminium est le métal le plus utilisé dans les avions, et la structure composée de panneaux en alliage d'aluminium + d'une âme en nid d'abeille en aluminium s'adapte naturellement.
Il s'agit d'une section d'une aile d'avion VFW614, avec le bord de fuite de l'aile et le spoiler fabriqués directement à partir de la structure en nid d'abeille en aluminium.
À propos, ce VFW614 était un appareil bizarre avec un moteur monté sur le dessus de l'aile, développé par la société aéronautique ouest-allemande United Aero-Technologies-FOKKER (VFW-FOKKER) Aircraft Company en tant qu'avion de ligne à courte portée 40-, qui a fait son premier vol en 1971 et fut le premier développement d'un avion de ligne civil à réaction en Allemagne de l'Ouest après la Seconde Guerre mondiale (la tentative de l'Allemagne de l'Est fut le Bard 152, qui effectua son premier vol en 1958). L’avion n’a pas été un succès commercial, avec seulement 13 exemplaires construits, mais il reste néanmoins une étape importante pour l’industrie aéronautique allemande. Une histoire encore plus célèbre est celle du partenariat franco-allemand entre Airbus et Boeing.
Alors que les composites sont de plus en plus utilisés dans la construction aéronautique, le nid d’abeilles en aluminium peut-il également être remplacé ?
La réponse est oui. L'application la plus courante dans les avions modernes est celle des composites en nid d'abeille en papier aramide, fabriqués à partir de résine renforcée de fibres de carbone et d'autres composites pour recouvrir les panneaux en nid d'abeille, utilisés dans les planchers d'avion, les écoutilles, les pièces intérieures, les queues, les surfaces du gouvernail, les carénages, les pagaies, etc. , mais également utilisé dans les trains à grande vitesse, les murs intérieurs, les plafonds, les porte-bagages, etc.
Comme son nom l’indique, ce nid d’abeilles est fabriqué à partir d’un type de papier spécial, le papier en fibre d’aramide.
Tout d'abord, le papier aramide est enduit de bandes adhésives dont la largeur est égale à la longueur des côtés des trous en nid d'abeille (dans le cas d'un nid d'abeille hexagonal), et l'espacement entre les bandes est quatre fois la longueur du côtés. Les bandes adhésives sont appliquées par héliogravure, grâce à quoi des rainures d'une largeur et d'un espacement spécifiques sur les rouleaux applicateurs transfèrent les bandes adhésives sur le papier aramide.
Deux couches adjacentes de papier aramide sont empilées en quinconce et la bande adhésive est durcie par pressage à chaud.
Ensuite, l’empilement d’aramide est étiré comme un accordéon pour former un nid d’abeilles. Le nid d'abeilles est également cuit pour libérer les contraintes de rebond et finaliser le nid d'abeilles.
Le nid d'abeilles est durci par imprégnation (généralement avec de la résine phénolique) pour remplir les pores entre les fibres d'aramide. La résine joue un rôle dans la liaison des fibres et dans le transfert de la charge.
Le nid d'abeille peut être transformé en différentes formes par processus de découpe.
Le procédé de fabrication de nid d'abeilles ci-dessus provient d'AVIC Composites, une filiale d'Aviation Industry Corporation of China (AVIC), qui produit actuellement des nids d'abeilles en papier aramide avec des longueurs de treillis d'ouverture allant de 1,8 à 5,5 mm, des densités allant de 29 à 144 kg/m3, et dimensions maximales de 3 900 x 1 850 x 900 mm.
Cependant, les matières premières clés pour la production de nids d'abeilles en papier aramide - les fibres aramides et le papier aramide - étaient autrefois le problème du « collier » auquel nous sommes confrontés depuis longtemps.
L'aramide est généralement appelé para-aramide et méta-aramide.
Le para-aramide est fabriqué à partir de la polycondensation du chlorure de téréphtaloyle et de la p-phénylènediamine, et est également connu sous le nom de « aramide 1414 » en fonction de la position du groupe substituant sur le cycle benzénique, et bien sûr, son nom commercial le plus célèbre est « Kevlar ». " de la société américaine DuPont (Kevlar). Le méta-aramide est fabriqué par polycondensation de chlorure de m-toluène dicarbonyle et de m-phénylènediamine, et est également connu sous le nom d'« Aramide 1313 », vendu sous le nom commercial Nomex par DuPont.
En comparaison, les para-aramides ont une résistance et un module plus élevés, ce qui se traduit par de meilleures propriétés mécaniques du papier aramide et du nid d'abeilles, tandis que les méso-aramides ont une meilleure résistance à la chaleur et aux flammes.
Le filament d'aramide d'un diamètre d'environ 10 microns obtenu par filage est coupé pour obtenir l'une des matières premières importantes pour le papier aramide - la fibre courte, d'une longueur de 5 à 6 mm. Fibres courtes de haute résistance, mais la surface est lisse, moins de groupes actifs, le manque de force d'entrelacement entre les fibres, ne peut pas être causé par le papier seul, mais comme une "barre d'armature" et "béton" - pâte d'aramide une combinaison de fibres de farine ou de précipitation, devient un papier à haute résistance. La farine de pulpe est une fibre courte coupée après la réduction en pâte, la structure fibreuse d'origine est partiellement brisée, la surface est moelleuse, exposant plus d'acides aminés, peut former plus de liaisons hydrogène, de sorte que les fibres courtes soient liées ensemble ; la précipitation des fibres est une solution de polymère dans la précipitation sous agitation vigoureuse de fibres courtes duveteuses.
Les fibres d'aramide dispersées dans l'eau sont copiées sur du papier (test en laboratoire illustré), similaire au processus de fabrication du papier traditionnel. Cependant, le papier aramide comporte une étape supplémentaire de pressage à chaud pour lier les fibres aramides entre elles. La température de ramollissement plus basse des mésoaramides facilite la liaison des fibres au papier et est donc plus souvent utilisée dans les composites en nid d'abeilles en papier aramide. De plus, le papier aramide est utilisé comme papier isolant dans l’industrie électrique et électrique.
Les pays étrangers ont commencé en 1967 à industrialiser la production d'aramide, tandis que l'industrie chinoise de l'aramide a démarré dans les années 1980. Il y avait un écart important avec les pays étrangers, confrontés à l'embargo technique des entreprises étrangères, les fibres d'aramide et le papier d'aramide étant longtemps dépendants des importations. Yantai Minsda (filiale de production de spandex et d'aramide Tahe New Material) et l'Université des sciences et technologies du Shaanxi ont coopéré avec le professeur d'ingénierie des pâtes et papiers Zhang Meiyun, pour briser le monopole étranger, pour parvenir à la localisation du papier aramide, il existe encore de nouveaux matériaux Chaomeisi , La société de matériaux composites Shenzhen Haotian Longbang peut produire en série du papier aramide.
Ce sont les efforts du contemporain Cai Lun, pour que les avions chinois aient un corps léger et solide !
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