Un oeil électronique pour le fuselage des avions

Les avions sont inspectés régulièrement lors de maintenances, mais aussi après des chocs spécifiques sur la structure, causés au sol par des équipements aéroportuaires, ou en vol, par des oiseaux, notamment.Ces collisions ne sont pas anodines : elles peuvent créer des dommages à la structure. Or ces dommages n’apparaissent pas toujours là où a eu lieu le choc. C’est notamment le cas avec les matériaux composites, qui sont de plus en plus utilisés dans l’aviation car plus légers que les matériaux classiques. « Lorsqu’un impact se produit sur des matériaux composites, cela crée une onde de choc, qui se propage et peut aller causer des dégâts – appelés des délaminages – loin de l’impact. Cela rend la détection plus difficile. » explique Pierre-François Rüedi, expert au CSEM et responsable du projet.

Différentes techniques existent pour déceler ces délaminages dans les structures composites. Les inspections exigent toutefois systématiquement de longues et coûteuses immobilisations des avions au sol, voire des démontages.  

Dans le cadre du projet européen Clean Sky H2020 SWISSMODICS, le CSEM, l’Université Jean Monnet à Saint-Etienne, France et ALMAY Technologies à Chauvigny, France, vont développer un capteur d’image de moins d’un millimètre d’épaisseur à large gamme spectrale, qui pourra être inséré dans la structure en composite des avions et détecter ces dommages. Cette nouvelle technologie pourrait réduire drastiquement la durée des inspections, qui causent des désagréments aux compagnies aériennes ainsi qu’aux passagers, spécialement lorsqu’elles doivent être organisées de façon imprévue, en dehors des inspections de maintenance planifiées.

Un capteur capable de détecter le visible, l’infrarouge et les rayons-X

Le capteur d’image sera conçu pour être sensible à différentes longueurs d’ondes : le visible (c’est-à-dire la lumière visible à l’œil nu), les rayons X (utilisés par exemple pour l’imagerie médicale) et les rayons infrarouges (une technologie que l’on retrouve notamment pour la détection de chaleur). Selon les dommages à déceler ou les lieux explorés, le capteur offrira donc trois gammes d’inspection possibles, afin de choisir la plus efficace. « En plus d’éviter des immobilisations et de permettre des inspections plus fréquentes et plus rapides, ce dispositif possèdera une gamme de sensibilité qu’aucun autre dispositif n’est capable d’offrir actuellement », indique Pierre-François Rüedi.

Des couches sensibles optimisées pour capter une longueur d’onde

Le capteur sera composé d’une puce électronique surmontée de différents types de couches sensibles, qui pourront chacune capter une longueur d’onde différente. Leur composition différera donc selon la longueur d’onde visée, mais les couches auront toutefois un point commun : elles seront toutes à base de pérovskite, un matériau semiconducteur aussi utilisé dans le développement de cellules solaires. La lumière captée sera ensuite traitée par les composants électroniques de la puce. 

Le CSEM est en charge du développement de la puce, ainsi que de l’étude de la composition des couches, en collaboration avec les chercheurs de l’Université Jean Monnet, qui les caractériseront. ALMAY Technologies, spécialiste des composites pour l’aéronautique, s’occupera de la validation du dispositif sur des structures composite contenant des défauts. Le projet, qui s’achèvera en août 2023, doit ouvrir la voie au développement d’avions plus légers avec les bénéfices environnementaux qui en résulteront.