Des matériaux légers

Réduire la masse à vide des systèmes aérospatiaux civils ou militaires (aéronefs, lanceurs, engins spatiaux, etc.) est la première des priorités pour augmenter la charge marchande.

Les matériaux qui sont à l’origine de la masse à vide, doivent donc être le plus léger possible et avoir les propriétés et les performances requises.

Les alliages de titane ont remplacé avantageusement les aciers dans les structures, les éléments de fixations mécaniques (visserie) et dans les atterrisseurs, mais aussi les superalliages, quasiment deux fois plus denses.

Dans les systèmes propulsifs et notamment dans les turbomachines, on trouve les alliages titane dans toutes les parties et composants qui travaillent en dessous de 650 °C souvent en concurrence ou en association avec les matériaux composites dans les nacelles et les mats moteur.

En ce qui concerne les alliages d’aluminium, ceux-ci sont de plus en plus remplacés par les matériaux composites à fibre de carbone. Ils doivent donc alors s’associer et intégrer localement des matériaux métalliques isotropes. Dans ce cas, le titane par ses propriétés isotropes offre une très bonne compatibilité d’association avec les matériaux composites à fibre carbone.

Pour les lanceurs, le titane est utilisé, lorsque que cela est nécessaire, pour des fixations mécaniques, divers mécanismes d’actionneur, d’accrochage, de fonctionnement et/ou de séparation. Le titane est également utilisé en tant de "liner" pour constituer l’intérieur des réservoirs cryogéniques d’ergols H2 et O2 où d’Hélium, lesquels sont enveloppés d’une coque en matériaux composites.

La partie inférieure des lanceurs, renferme principalement les gros réservoirs. Compte tenu des technologies maîtrisées à l’époque de leur développement, ces éléments étaient plutôt réalisés en matériaux métalliques, comme les boosters fabriqués en tôles d’aciers à très hautes résistances.

En revanche, la nouvelle génération de lanceur, va voir dans cette partie inférieure comme cela a été déjà le cas pour les moteurs du système propulsif, une introduction massive les matériaux composites. Cela nécessitera localement de faire appel à des matériaux métalliques aux propriétés isotropes qui seront intégrés à l’élément composite et là, comme indiqué précédemment, le titane sera particulièrement pertinent.

Par ailleurs, les techniques de fabrication additives (impression 3D) ont ouvert beaucoup de nouvelles possibilités sur toute la gamme de température d’emploi des matériaux métalliques aux propriétés isotropes, en particulier au titane, pour réaliser, sans assemblage, des pièces et des structures très complexes jusqu’à présent inenvisageables, intégrant plusieurs fonctions, et même de nuances ou matériaux différents s’ils sont compatibles.