Microvanes imprimés en 3D, installées sur le fusela arrière d’un avion Cargo Boeing C-17A
Dans l’industrie aéronautique, chaque amélioration, même infime, peut avoir un impact significatif sur la consommation de carburant et les économies qui en résultent. C’est pourquoi les constructeurs d’aéronefs n’hésitent pas à optimiser le moindre détail.
Dans ce contexte, la fabrication additive, par sa grande liberté de conception, à un rôle clef à jouer dans l’optimisation des performances et l’efficacité des avions.
L’exemple le plus récent nous vient de l’USAF (United States Air Force), qui selon ses calculs pourrait économiser plus de 14 millions de dollars en utilisant l’impression 3D pour créer des microvanes pour son C-17 Globemaster III, un avion de transport militaire.
Si comme moi vous ignorez ce que sont les microvanes, ce terme anglais aéronautique, désigne ce que l’on pourrait appeler des « micro-ailettes » ou « réducteurs de traînée ».
Il désigne en fait des petits dispositifs aérodynamiques, le plus souvent placés à l’arrière d’un avion, dont le rôle est de réduire la traînée, c’est-à-dire la résistance de l’air qui freine le mouvement de l’avion, en perturbant les flux d’air et en diminuant les turbulences générées par la forme de l’appareil.
Cette réduction de la traînée permet de moins solliciter les moteurs de l’avion, ce qui ce traduit par une diminution de la consommation de carburant, tout en optimisant ses performances en vol. En raison de leur gabarit imposant (plusieurs centaines de tonnes), les avions cargo subissent une force aérodynamique importante. Le plus souvent équipés d’une porte de chargement arrière, leur fuselage s’élève à cet endroit pour faciliter le chargement et le déchargement, ce qui peut augmenter la traînée aérodynamique en perturbant le flux d’air. Tout cela les rend particulièrement adaptés à ce type d’optimisation.
Entrées dans leur phase d’évaluation finale, ces microvanes imprimés en 3D se présentent sous la forme de fines lames de 10 x 40 cm. Si l’on ignore, la nature du matériau et de la technologie d’impression 3D utilisée, l’USAF précise qu’un puissant adhésif a été utilisé pour les fixer sur le fuselage arrière du C-17.
« Chaque gallon de carburant économisé renforce notre capacité de réaction et notre efficacité opérationnelle »
Sur la base de la Garde nationale aérienne de Steward, un C-17 Globemaster III équipé microvanes imprimés en 3D (crédits de toutes les photos : USAF)
Les premiers résultats sont particulièrement probants, puisque les C-17 équipés de microvanes imprimés en 3D ont connu une réduction de 1 % de la traînée par rapport à leurs homologues non modifiés. L’USAF, qui mène ce projet avec des partenaires privés et le centre de gestion du cycle de vie de l’Armée de l’air, estime que l’impression 3D générera un retour sur investissement en sept mois grâce à la réduction des coûts de carburant.
« Chaque gallon de carburant économisé renforce notre capacité de réaction et notre efficacité opérationnelle », explique Roberto Guerrero, secrétaire adjoint de l’armée de l’air pour l’énergie opérationnelle, la sécurité et la santé au travail. « En ajoutant des technologies modernes comme les microvanes à nos anciens avions, nous économisons des millions de dollars en carburant et nous développons des capacités essentielles pour maintenir notre avantage concurrentiel à l’ère de la concurrence entre les grandes puissances. »
On apprend que le laboratoire de recherche de l’armée de l’air (AFRL) développe cette technologie depuis 2014, et que c’est en 2021 que le ministère de la Défense a accordé un contrat à Metro Aerospace, le titulaire de la licence du brevet de Lockheed Martin pour cette technologie. Grâce à cette innovation, le ministère prévoit des économies annuelles de 14 millions de dollars par an tout en améliorant les performances de ses C-17 et autres avions C-130, C-130H, C-130J, L-100.
Selon Metro Aerospace, en raison de leur faible coût initial, de leur facilité d’installation et de leur temps d’immobilisation minimal des avions, les microvanes constitueraient le moyen le plus rentable pour améliorer les flux d’air d’un avion.
Les économies financières et l’amélioration des capacités opérationnelles ont suscité un grand intérêt de la part de pays partenaires, tels que le Canada et le Royaume-Uni, qui envisagent également d’intégrer cette modification à leur flotte de C-17. Testées par la Garde côtière américaine pendant 10 ans et 18 000 heures de vol, ces micro-ailettes imprimées en 3D pourraient même dans certains cas permettre d’économiser jusqu’à 4 %.
Passionné par l’impression 3D, depuis plus de 11 ans je dispense la bonne parole pour démocratiser et ouvrir cette technologie au plus grand nombre. Actualités, articles de fond, interviews… J’œuvre pour démontrer aux particuliers et professionnels tout le potentiel de cet outil révolutionnaire. Entreprises, fablabs, distributeurs, associations, designers, je souhaite aussi créer à travers ce site une émulation entre les différents acteurs de ce domaine.
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