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Bonnes vibrations sur l’A380

Les tests de vibrations sont un passage obligé pour homologuer un avion. Quand il s’agit de l’A380, les essais sont à la mesure de l’appareil : de grande envergure.

Numéro 25

C'est à Toulouse, dans un hangar conçu à son échelle, que le géant des airs est immobilisé pour être mis à l'épreuve des vibrations
Photo ©Airbus
C'est à Toulouse, dans un hangar conçu à son échelle, que le géant des airs est immobilisé pour être mis à l'épreuve des vibrations

 

Parmi les nombreux tests que doit subir un nouveau modèle d’avion, figurent les essais de vibrations au sol, destinés à démontrer qu’il ne risque pas d’être détruit du fait de vibrations. La modélisation, même si elle a progressé, reste perfectible et requiert une validation. La législation impose de réaliser des essais de vibrations au sol, notamment pour connaître les facultés d’amortissement et vérifier les rigidités de la structure. Mais lorsque l’avion en question est l’Airbus A380, ces essais ne sont pas une mince affaire.

Pas moins de 850 accéléromètres ont été nécessaires. Collés en différents points de l’avion, ils mesurent les accélérations et, par extension, les déplacements de la structure que l’on le fait vibrer à l’aide d’excitateurs. « Pour la configuration vide de carburant, configuration marginale mais très utile pour valider les modèles numériques, nous avons ainsi analysé 112 modes de vibration différents de l’avion », précise Pascal Lubrina, chargé de ces essais à l’Onera. De par sa taille, l’A380 possède de très nombreux modes de vibration à très basse fréquence, à partir d’un hertz. Une vingtaine de kilomètres de fils électriques ont été nécessaires pour relier tous les dispositifs entre eux.

Installation d'une interface d'excitation sur une des gouvernes de profondeur Photo ©Airbus
Installation d'une interface d'excitation sur une des gouvernes de profondeur
Photo ©Airbus

Les essais ont été menés en janvier et février 2005 par les spécialistes de l'Onera associés à leurs homologues allemands du DLR, sur l'A380 équipé des moteurs Rolls Royce. Ils ont duré cinq semaines et demi, durant lesquelles l’avion était indisponible pour d’autres tests. « Cette immobilisation coûte cher, plus que la prestation elle-même, expose le chercheur. Il y a une grande pression pour réduire la durée de l’essai. Ainsi confrontés à l’exigence de qualité et fiabilité des résultats et la maîtrise du programme d’essai, nous déployons deux équipes qui se relayent lors des phases de mesure et mettent en œuvre une stratégie d’essai combinant les méthodes modernes très productives et les méthodes traditionnelles plus coûteuses. Environ 25 personnes au total étaient impliquées lors des phases d’installation et de désinstallation des accéléromètres et excitateurs. »

En outre, depuis 2001, les tests de vibrations incluent des mesures spécifiques permettant au constructeur de prendre en compte une éventuelle perte d’une aube de turbine, et d’assurer que l’avion peut néanmoins être piloté jusqu’à l’aéroport le plus proche. Ces mesures permettent, via des calculs spécifiques effectués par Airbus, d’assurer que le balourd issu de ce déséquilibrage n’engendrera pas des niveaux de vibrations susceptibles d’endommager la structure de l’avion, ou d’empêcher les pilotes de lire des instruments de bord.

Les dimensions hors-norme de l'appareil ont demandé une adaptation conséquente de l'environnement d'expérimentation. Photo ©Airbus
Les dimensions hors-norme de l'appareil ont demandé une adaptation conséquente de l'environnement d'expérimentation. Photo ©Airbus

Une fois les mesures traitées, on connaît la manière dont l’avion se déforme pour chaque fréquence de résonance. « Et pour corser la problématique expérimentale, les caractéristiques et les fréquences des résonances de la majorité des modes de vibrations dépendent de l’amplitude des vibrations, explique Pascal Lubrina. Il importe donc de multiplier les expériences en variant les niveaux et les endroits d’excitation pour accéder aux meilleures représentations possibles de chacun de ces modes. » Aucune surprise n’est apparue lors des essais de vibration de l’A380. Les modèles avaient pour l’essentiel bien prévu le comportement de la structure.


Après les essais au sol, place aux essais en vol consacrés aux vibrations. A des vitesses différentes, l’avion est soumis aux vibrations déclenchées par les pilotes et ingénieurs d’essai via des dispositifs électroniques activant les différentes gouvernes. L’exploitation des réponses de quelques dizaines d’accéléromètres embarqués permet de vérifier que le comportement vibratoire en vol est conforme aux prédictions des simulations numériques. Une fois ces essais validés, l’avion est bon pour le service, du moins en ce qui concerne les vibrations.

 

Cécile Michaut, journaliste scientifique.

 

13.06.2006