Pourquoi l'industrie aérospatiale aime les matières plastiques

Les vols commerciaux seraient beaucoup plus chers et les avions de guerre modernes poseraient moins de problèmes  menace pour l'ennemi sans matières plastiques. Depuis 1970, l'utilisation de plastiques aérospatiaux a quadruplé. Les composants intérieurs (comme les compartiments supérieurs), les composants pour les fonctions de navigation et de propulsion et les éléments structurels peuvent tous être fabriqués à partir de composants en plastique. Les avions militaires bénéficient également de l'utilisation de plastiques. Ils rendent les avions plus légers, ce qui étend la portée de vol et aide le jet à échapper à la détection radar.

Les plastiques présentent plusieurs avantages par rapport aux alliages métalliques traditionnellement utilisés dans l'industrie aérospatiale :

1)      Ils sont légers. Certains composants en plastique peuvent être jusqu'à dix fois plus légers que leurs homologues en métal. Pour chaque livre de poids réduite dans un avion, 1 000 $ sont économisés en carburant sur la durée de vie de l'avion.

2)      Les plastiques peuvent généralement être fabriqués de manière économique.

3)      Ils ne sont pas sujets à la corrosion. De nombreux plastiques se comportent bien dans des environnements très chimiquement difficiles.

4)      Les plastiques transparents sont plus résistants aux chocs que le verre, ce qui augmente la sécurité.

Bien que les matériaux plastiques aient été développés à la fin des années 1800 et largement utilisés dans les années 1930, il a fallu attendre la Seconde Guerre mondiale pour que les composants en plastique soient initialement installés dans les avions. En raison de la pénurie de nombreux matériaux industriels en temps de guerre, les ingénieurs se sont d'abord tournés vers les plastiques pour remplacer les composants en caoutchouc des avions. L'une des premières applications des composants en plastique pour l'aérospatiale était le revêtement des réservoirs de carburant. Finalement, des plastiques hautes performances ont été développés. Beaucoup sont utilisés aujourd'hui dans toutes les parties des avions et des hélicoptères. Certains plastiques courants et leurs applications potentielles sont discutés ci-dessous.

1)      Polyétheréthercétone (PEEK)

Le polyétheréthercétone, commercialisé sous la marque PEEK™, est un polymère organique semi-cristallin. Il présente des performances mécaniques et des propriétés thermiques supérieures, notamment une résistance au fluage et une faible inflammabilité. Le PEEK peut également résister à de fortes doses de rayonnement. Il a une excellente résistance à l'hydrolyse, ce qui signifie qu'il peut être exposé à de l'eau et de la vapeur à haute pression sans se dégrader. La température de fonctionnement du PEEK™ monte jusqu'à 450 °F. La combinaison de propriétés et d'une large plage de température de fonctionnement en font un produit préféré dans l'industrie aérospatiale, en particulier dans des conditions où il peut être exposé à de basses températures et à des particules atmosphériques. Les applications courantes incluent les sièges de soupape et les engrenages de pompe.

2)      Polyimide thermodurcissable

Une classe de polyimides thermodurcissables, commercialisée sous la marque MELDIN® 7001, présente d'excellentes propriétés mécaniques et une résistance élevée aux produits chimiques. Avec une ductilité plus élevée que la céramique et un poids inférieur à celui des alliages métalliques, c'est un excellent choix pour diverses applications structurelles dans l'industrie aérospatiale. Des exemples d'applications potentielles incluent les entretoises électriques (entretoises) et les isolants pour écrous filetés et autres composants.

3)      Polyamide-imide (PAI) 

Le PAI, commercialisé sous la marque Torlon®, possède une résistance mécanique élevée qu'il conserve jusqu'à 500 °F. Le PAI est résistant aux radiations et à la plupart des produits chimiques à température ambiante, est ignifuge et ne dégage pas de fumée lors de la combustion. En raison de toutes ces propriétés, le PAI est souvent utilisé comme substitut à de nombreux composants métalliques dans l'industrie aérospatiale.

4)      Polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE)

Le PCTFE est un plastique fluoré avec un mélange optimal de propriétés physiques, de propriétés mécaniques, de résistance au feu et aux produits chimiques, et une très faible absorption d'humidité. Il possède également d'excellentes propriétés électriques et une large plage d'applications de température de -400 °F à +400 °F. Ces propriétés font du PCTFE un excellent matériau pour les composants utilisés à l'extérieur ou dans des environnements corrosifs.

5)      Polytétrafluoroéthylène (PTFE) 

Le PTFE, ou Teflon, est un polymère fluorocarboné. C'est un isolant électrique, a une faible inflammabilité, une résistance élevée à la déchirure et conserve ses propriétés dans des conditions aérospatiales. Le PTFE est un excellent matériau pour isoler la myriade de fils et de câbles dans un avion.

Conclusion 

Dans l'économie d'aujourd'hui, le coût élevé du carburant et la tendance à la baisse des prix des billets poussent les compagnies aériennes à acheter des avions aussi légers que possible. Avec leur légèreté et leur résistance aux températures élevées et aux matériaux corrosifs, les matières plastiques sont un excellent choix pour remplacer des composants historiquement constitués d'alliages métalliques ou de caoutchouc. Dans les prochaines décennies, des avions avec des ailes et des queues en plastique sont prévisibles.

Ai-je manqué un matériau ou une application importante dans l'industrie aérospatiale ? Faites-le moi savoir dans la section commentaires ci-dessous.

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