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By Brett Smith, B.A.1er juin 2015

L’Airbus A321-231 de British Airways décolle de l’aéroport de Boryspil, en Ukraine
Crédit image : turbo83 / .com

Le fuselage est la structure principale d’un avion et la partie à laquelle toutes les autres unités s’attachent. Il fournit de la place pour l’équipage, les passagers, le fret, les accessoires et d’autres équipements importants.

L’aérodynamique dicte surtout la taille et la disposition des différents compartiments des fuselages des avions conventionnels. Seuls les avions modernes hautement spécialisés, comme le SR-71 Blackbird, varient distinctement des avions conventionnels en ce qui concerne leur conception et les matériaux utilisés pour les construire.

Au début de l’aviation, les fuselages primitifs étaient construits en bois. À la fin des années 1920 et au début des années 1930, les constructeurs d’avions ont commencé à produire davantage de fuselages en aluminium et en acier. Ces métaux offraient une plus grande stabilité et une meilleure protection contre les éléments. Aujourd’hui, de nombreux avions militaires et de reconnaissance sont fabriqués en titane ou en matériaux composites de carbone en raison des avantages uniques que ces matériaux offrent.

Certains fuselages d’avions sont construits selon ce que l’on appelle une conception monocoque, une conception qui repose en grande partie sur la résistance de la coque de l’avion pour supporter différentes charges. Dans un fuselage semi-monocoque, la coque est renforcée par une armature complète d’éléments structurels.

Les contraintes de flexion sur un fuselage semi-monocoque sont absorbées par des poutres de renfort appelées « longerons », qui s’étendent généralement sur la largeur de l’avion. Ces supports sont complétés par d’autres éléments, appelés « longerons », qui s’étendent sur la longueur de l’appareil. Les longerons sont plus légers, mais utilisés plus largement que les longerons.

Les renforts verticaux d’un fuselage sont appelés cloisons, cadres et coffrages. Ces renforts sont espacés pour supporter les contraintes aux points où d’autres unités, comme les ailes et les moteurs, sont fixées.

Construction de l’Airbus A330-200 du début à la fin
Crédit image : PlaneTalking / YouTube

Ces éléments aident à la construction d’un fuselage profilé, ajoutant à la résistance et à la rigidité d’une conception monocoque. Un fuselage semi-monocoque typique peut subir des dommages considérables et rester intact. Les avions de chasse militaires et autres petits avions ont généralement deux sections de fuselage ou plus. Les avions plus grands peuvent avoir jusqu’à six sections différentes.

Les agents de maintenance peuvent accéder aux systèmes et aux équipements à l’intérieur du fuselage par plusieurs portes, panneaux et autres ouvertures. Les emplacements de ces points d’accès peuvent être trouvés en se référant aux schémas d’entretien et aux manuels publiés par le constructeur pour chaque type d’avion.

Il convient de noter que les fuselages des avions ne sont généralement pas fabriqués à partir d’un seul matériau. Par exemple, un avion peut avoir des éléments structurels en aluminium et un extérieur en acier.

Fuselage en bois

Pour des raisons évidentes, les premiers pionniers de l’aviation étaient préoccupés par le poids de leurs avions. Les frères Wright et d’autres étaient limités par les moteurs de leur époque, et ils ont donc construit des avions en bois pour maintenir le poids global aussi bas que possible.

La conception et la technologie de l’ingénierie aéronautique se sont améliorées tout au long des deux premières décennies du XXe siècle et, au début de la Première Guerre mondiale – les biplans classiques à armature métallique, en bois et en tissu, étaient nécessaires. Le célèbre Baron rouge de l’armée allemande a piloté de nombreux avions en bois lors de ses légendaires combats de chiens.

Les fuselages en bois sont encore fabriqués aujourd’hui, bien que souvent par des amateurs qui construisent leurs propres avions légers.

Fuselage en aluminium

Les progrès réalisés dans la technologie des moteurs dans les années 1930 ont permis aux ingénieurs de se tourner vers des conceptions métalliques, et l’aluminium a été le principal métal à inaugurer l’aube de l’avion entièrement métallique.

L’aluminium utilisé pour fabriquer des avions est toujours mélangé à d’autres métaux pour le rendre solide et léger. Si les fuselages en aluminium ne se corrodent pas aussi facilement que ceux en acier, l’aluminium n’est pas utilisé à la surface de nombreux avions supersoniques, car la chaleur générée par la friction due au vol à de telles vitesses fait diminuer la résistance de l’aluminium.

Le 247D de Boeing et le Douglas DC-3 sont largement crédités de la généralisation des avions métalliques au cours des années 1930 et ces avions ne semblent pas si différents des avions que nous voyons aujourd’hui.

Le 247D était environ 50 % plus rapide que la concurrence lorsqu’il a été mis en service par United Air Lines en 1933. Le DC-3 a fait ses débuts deux ans plus tard, à l’occasion du 32e anniversaire du vol historique des frères Wright. Bien qu’on s’attendait à ce qu’il soit mis à la retraite dans les années 1950, le DC-3 a été utilisé pendant plus de 80 ans et on peut encore le voir voler aujourd’hui.

Fuselage en acier

Des avions en acier, plus solides et plus rigides, mais aussi plus lourds, ont également été construits dans les années 1930. Le poids plus lourd de l’acier l’a empêché de devenir un matériau de fuselage populaire. Cependant, ce métal est utilisé pour fabriquer certaines parties d’un avion. Sa résistance et sa rigidité en font un matériau idéal pour les trains d’atterrissage. La résistance à la chaleur de l’acier le rend également souhaitable pour la peau des avions supersoniques.

Construit en 1932, le Beechcraft Staggerwing est un exemple primaire d’avion avec un fuselage en acier. Le Staggerwing était coûteux à produire et est devenu populaire en tant qu’avion d’affaires rapide.

Fuselages en titane

Avec la même résistance que l’acier et beaucoup plus léger, le titane et les alliages de titane sont des matériaux idéaux pour construire des avions. Ces métaux résistent également mieux à la corrosion que l’aluminium et l’acier. Cependant, la production d’avions en titane est très coûteuse, ce qui interdit en grande partie une large utilisation commerciale de la plupart des avions en titane.

L’exemple le plus marquant de fuselage en titane est le SR-71 Blackbird. Volé pour la première fois en décembre 1964, le SR-71 était un élément de base de la reconnaissance aérienne américaine pendant la guerre froide. Au cours de ses 24 années de service, le Blackbird a passé environ 2 800 heures dans les airs.

Le 6 mars 1990, le SR-71 a effectué son dernier vol de Los Angeles à Washington DC en 1 heure et 4 minutes, à une vitesse moyenne d’environ 2 100 miles par heure.

Fuselages en composites de carbone

L’époxy graphite, ou polymère renforcé de fibres de carbone, est devenu un choix populaire pour les avions commerciaux de pointe d’aujourd’hui. Fabriqués à partir de fibres de carbone résilientes noyées dans une résine époxy, les matériaux composites en carbone peuvent être empilés de plusieurs façons pour répondre aux diverses exigences de maintien de l’intégrité pendant le vol à grande vitesse. Ces matériaux en fibre de carbone sont à peu près aussi solides que l’aluminium, tout en étant deux fois moins lourds.

Les matériaux composites en carbone n’ont pas encore gagné une utilisation généralisée dans l’industrie aéronautique, mais le 787 Dreamliner de Boeing a été le premier grand avion à utiliser ces matériaux dans plus de la moitié de son fuselage.

Pour en savoir plus sur Brett, suivez-le sur Twitter – @ParkstBrett

• Construction d’avions et matériaux – Integrated Publishing Inc.
• Quel type de matériaux sont utilisés pour fabriquer des avions ? – Smithsonian National Air and Space Museum
• Boeing 247-D – Smithsonian National Air and Space Museum
• La revanche du Gooney Bird – The Economist
• Le Lockheed SR-71 Blackbird – Smithsonian National Air and Space Museum

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Written by

Brett Smith

Brett Smith est un rédacteur indépendant américain, titulaire d’une licence en journalisme du Buffalo State College et possédant 8 ans d’expérience dans un laboratoire professionnel.

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