ALUMINIIUM-LITHIUM pour ORION : opinion de la NASA

Bonjour chers tous ! Je suis surpris du silence relatif qui semble accueillir la nouvelle ci-après ("NASA: Aluminium-lithium Orion better than composites").

Silence, apparemment, même du côté des petits guignols, qui se disaient, sous d'autres cieux, les futurs As du Monde en matière de Composites & Structures (vous connaissez ; ceux -- on aurait dit des fils de pères travaillant chez AF-KLM, chose bien respectable en soi, mais dénaturée sous leur plume ou clavier -- qui s'alliaient aveuglément en "monothink", avec celui qui, derrière son pseudo et petit doigt, injuriait Vince WELDON de Boeing / retraité de Boeing...., et cherchait à nous faire la leçon sur les moteurs GE, et sur les B777-300ER / -200LR et les Airbus A340-600 /-500 et A350-XWB ! Vaste programme !

Les As n'avaient même pas vu que l'aluminium -lithium est un alliage, et, par définition, donc un "compositie" ! Il n'y a pas que le "CFRP", tout de même ! Mais,.... passons !

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DATE:19/10/09. SOURCE:Flight Internationalrs
NASA: Aluminium-lithium Orion better than composites
By [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

A [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] programme manager confirms aluminium-lithium remains the favoured material to serve as the primary structure for the [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] despite an ongoing, two-year programme to develop a mostly composite alternative.
A switch to a relatively unknown structural material would force NASA to invest in a risky and uncertain certification programme in order to fly a human-rated habitation module in space, says Mike Kirsch, programme manager for the composite crew module programme.
"We don't have that much experience certifying composites," Kirsch says. "So there is some uncertainty in scoping the amount that's required to certify this."
Some NASA officials, including former administrator Michael Griffin, promoted composite materials as a potentially superior materials technology compared to even advanced metal alloys, such as aluminium-lithium.
These supporters launched the composite crew module programme for NASA and its contractors to gain practical experience designing and manufacturing the technology for a human-rated spacecraft.

Question de mode, quoi !

Last year, [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] the composite programme for delaying the preliminary design review of the aluminium-lithium Orion module by several months.
Composites technology has gained widespread use in the aerospace sector as a stronger material than aluminium that can also be lighter and less expensive to manufacture.

Mais, s'agit-il d'une idée recue, dont on revient un peu ? Il ne faut tout de même pas tourner le dos au CSeries, comme si le choix des ingénieurs de Bombardier n'avait pas de signification ! Il n'y a pas que Boeing et Airbus dans ce monde ! Et quand on voit le fiasco qu'est le programme B787 (à ce stade, et jusqi'ici), on devrait jeter un oeil un peu plus critique, avec un peu plus de discernement, que ne le font les moutons de mode et adeptes de la pensée unique !

By many measures, the composite crew vehicle designed and manufactured by NASA and an industry team led by ATK has been a success. ATK's composites plant in Iuka, Mississippi, delivered the module to the NASA Langley Research Center on 11 September, says Steve Summitt, ATK's programme manager.
In pressure tests to date, the module has performed "scary close" to analytical predictions, Kirsch says. Structural testing is scheduled to continue until the end of the year.
But the design process also revealed unexpected weaknesses for composites technology. The final design weighs about the same as aluminium-lithium, and is not significantly cheaper, Kirsch says. "I don't think it would be better," he adds.

Voilà un responsable qui ose "l'ouvrir" ! Il en était temps !

The NASA design assumed the pressurised structure must remain leak-proof and intact despite sustaining heavy damage, he says. This design requirement added bulk to the structure, negating some of the weight-savings normally expected with composites.

"Sounds familiar" ! Allez, les gars aves le pantalon vide ! Allez, les petits ex-futurs As, des "(matérieux), composites & structures" ! Quelles sont les réactions, maintenant ?

Moreover, the crew module must sustain 31,751kg (70,000lb) loads during the abort sequence, requiring a material that remains strong against loads from multiple directions, whereas composite material is best when needed to be stiff against loads coming from only one direction, Kirsch says.

Causons, donc ! Abandonnons la pensée unique et les idées reçues, gobées et véhiculeés comme l'évangile !
Pauvres petits moutons de mode ! Il est grand temps d'apprendre "à penser", et non pas "que penser" !
Et cela est une question de "savoir être" ! Là, quand on a passé l'âge de 20 ans, les autres voient si vous l'avez, ou ne l'avez pas,.... "le savoir être" ! Si vous ne l'avez pas, ... vous ne l'aurez peut-être jamais !

Allez lire Kipling : "If " !

Aah ! J'avais oublié ! Il y a des moutons de mode, qui ne doivent même pas avoir Rudyard KIPLING dans leur carte SIM , dans leur système référentiel ! Pardonnez-moi mon erreur, svp ! Je répare !
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Rudyard Kipling (1865-1936)

IF ... If you can keep your head when all about you, Are losing theirs and blaming it on you, If you can trust yourself when all men doubt you, But make allowance for their doubting too; If you can wait and not be tired by waiting, Or being lied about, don't deal in lies, Or being hated, don't give way to hating, And yet don't look too good or talk too wise: If you can dream and not make dreams your master; If you can think and not make thoughts your aim; If you can meet with Triumph and Disaster And treat those two impostors just the same; If you can bear to hear the words you've spoken Twisted by knaves to make a trap for fools Or watch the things you gave your life to, broken, And stoop and build 'em up with worn-out tools: If you can make one heap of all your winnings And risk it on one turn of pitch-and-toss, And lose, and start again at your beginnings And never breathe a word about your loss; If you can force your heart and nerve and sinew To serve your turn long after they are gone, And so hold on when there is nothing in you Except the Will which says to them:"Hold on!" If you can talk with crowds and keep your virtue, Or walk with Kings--nor lose the common touch, If neither foes nor loving friends can hurt you, If all men count with you, but none too much; If you can fill the unforgiving minute With sixty seconds worth of distance run, Yours is the Earth and everything that's in it, And--which is more--you'll be a man, my son!

Si ... Si tu peux rester calme alors que, sur ta route, Un chacun perd la tête, et met le blâme en toi; Si tu gardes confiance alors que chacun doute, Mais sans leur en vouloir de leur manque de foi; Si l'attente, pour toi, ne cause trop grand-peine: Si, entendant mentir, toi-même tu ne mens, Ou si, étant haï, tu ignores la haine, Sans avoir l'air trop bon, ni parler trop sagement; Si tu rêves, - sans faire des rêves ton pilastre; Si tu penses, - sans faire de penser toute leçon; Si tu sais rencontrer Triomphe ou bien Désastre, Et traiter ces trompeurs de la même façon; Si tu peux supporter tes vérités bien nettes Tordues par les coquins pour mieux duper les sots, Ou voir tout ce qui fut ton but brisé en miettes, Et te baisser, pour prendre et trier les morceaux; Si tu peux faire un tas de tous tes gains suprêmes Et le risquer à pile ou face, - en un seul coup - Et perdre - et repartir comme à tes débuts mêmes, Sans murmurer un mot de ta perte au va-tout; Si tu forces ton coeur, tes nerfs, et ton jarret A servir à tes fins malgré leur abandon, Et que tu tiennes bon quand tout vient à l'arrêt, Hormis la Volonté qui ordonne : << Tiens bon ! >> Si tu vas dans la foule sans orgueil à tout rompre, Ou frayes avec les rois sans te croire un héros; Si l'ami ni l'ennemi ne peuvent te corrompre; Si tout homme, pour toi, compte, mais nul par trop; Si tu sais bien remplir chaque minute implacable De soixante secondes de chemins accomplis, A toi sera la Terre et son bien délectable, Et, - bien mieux - tu seras un Homme, mon fils. (traduction mise en vers du poème par Jules Castier en 1949.) (Merci, Jules Castier !).

Bonne journée !

Bonsoir Sevrien

De passage...

Intéressante lecture (je ne parle pas de Kipling).

Intéressante remise en perspective.
J'y souscris.

Le Mosquito est un bel exemple d'emploi de composites (et en regardant on pourrait remonter encore plus loin... jusqu'à cette fameuse traversée de la manche...?).

Cependant, dans la bibliothèque d'Hephaistos, les alliages sont ils des composites ?


Par ailleurs, je me permets une question
Peut on comparer
a) un engin, spatial subissant de fortes contraintes mais relativement peu de cycles à b) un avion qui subit beaucoup de cycles avec des contraintes moins fortes ?

Question ouverte ?

Salutations

Merci, 87_Arnac.

87_Arnac a écrit:Bonsoir Sevrien

De passage...

Intéressante lecture (je ne parle pas de Kipling)..........
Cependant, dans la bibliothèque d'Hephaistos, les alliages sont ils des composites ?

Question de sémantique ! Pour moi, nous avons dénaturé les vocables, avec pour résultat la tandance de penser spontanément au CFRP chaque fois qu'on dit "composite" ! Pour les ingénieurs aéronautiques, un alliage est un "composite" parce qu'il s'agit d'un matériau "composé" ! Il y en a qui vous diront que le ciment et le béton en sont aussi !
Mes amis du domaine aéronautique, de RR et d'ailleurs, me disent souvent que le problème des composites est qu'on est en train de continuer à apprendre / comprendre rapidement encore (question de "learning curve"), par exemple, comment arriver à la meilleure "composition" d'un "composite" ! Vaste sujet!

Un autre challenge est celui de savoir quelles sont les meilleures combinaisons de composites à mettre ensemble, dans une structure finale !

87_Arnac a écrit:Par ailleurs, je me permets une question
Peut on comparer
a) un engin, spatial subissant de fortes contraintes mais relativement peu de cycles à b) un avion qui subit beaucoup de cycles avec des contraintes moins fortes ?

Question ouverte ?

Salutations

Bonne question. Je ne réponds pas à la question (je n'ai pas vraiment les compétences pour cela ) ! Mais ce que je peux dire est que, dans le Spatial, tout comme dans l'Aeronautique, le problème est que les "gains" / économies", en terme de poids, ne sont pas à l'arrivée, dans les "quantités " / "volumes" espérés ! C'est avec l'équation économique à l'esprit que je faisias mes remarques !

Cependant, nous apprenons que, systématiquement, lorsque que les industriels de l'alu et des alliages arrivent à "concocter" un nouvel alliage, ou une nouvelle définition, au sein d'une même "famille", ce nouvel alliage a tendance à être, à plus ou moins brève échéance, plus léger et plus robuste / résistant à la fois, et plus facile à travailler et à réparer. Le composite ne prend pas forcément le pas
sur l'alliage !

Ceci ne va pas être neutre dans certains options exercées dans la construction des avions futurs ! Aussi, les professionnels des alliages arrivent à améliorer les "design" et "processes de fabrication et d'assemblage" des sous-ensembles, prêts à l'assemblage dans d'autres phases "en aval", en écartant de plus en plus les risques se qualité, ......d'humidité et de réparation / d'entretien de la carlingue !

Bien sûr, tant que nous restons dans le domaine des fuselages en métal, nous n'allons pas progresser rapidement vers le "more electric engine ", qui aura ses lettres de noblese dans le contexte d'avions "tout composite" !

Mais, regardez bien le cas des moteurs RR Trent -XWB pour les A350-XWB : "Bleed-Air" et non pas "bleedless" (ok : il y a plusieurs facteurs qui motivent le choix d'Airbus).

Merci Sevrien.

J'aurais tendance à ne pas considérer les alliages comme des composites... plutôt des amalgames. Mais ça n'engage que moi.

Je redondis sur la connexion que je détecte dans vos propose entre les composites et le more electric engine (et manifestemment aussi aircraft).
En quoi cela est-il exclusif ?

Salutations

Salut, 87_Arnac.

Quelle est la définition d'un alliage / "an alloy" ?
Meilleure réponse - Choisie par les votants

*Composite materials are engineered materials made from two or more constituent materials with significantly different physical or chemical properties and which remain separate and distinct on a macroscopic level within the finished structure.

*An alloy is a solid solution or homogeneous mixture of two or more elements, at least one of which is a metal, which itself has metallic properties. It usually has different properties from those of its component elements.

*Metal Matrix Composite (MMC): a composite material in which one constituent is a metal or alloy forming at least one percolating network. The other constituent is embedded in this metal matrix and usually serves as reinforcement."

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Autre texte :

Titre du document / Document title
Enhanced precipitation hardening in an alumina reinforced Al-Cu alloy matrix composite
Auteur(s) / Author(s)

PENG YU ⁽¹⁾ ; KWOK C. K. ⁽¹⁾ ; TO C. Y. ⁽¹⁾ ; LI T. K. ⁽¹⁾ ; NG Dickon H. L. ⁽¹⁾ ;
Affiliation(s) du ou des auteurs / Author(s) Affiliation(s)

⁽¹⁾ Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong, HONG-KONG
Résumé / Abstract

An alumina reinforced Al-Cu alloy matrix composite was prepared by reaction sintering of Al and CuO powders. Precipitation hardening by further aging the composite at 250 °C was studied. In situ formed micron-sized alumina particles were present in the Al(Cu) matrix of the un-aged composite, while additional nanometer-sized Al₂Cu rods were obtained in the matrix of the aged composite.
Both hardness and bending strength were enhanced after the composite was aged. In the bending test, the sample was ****plastically**** deformed before fracture. Microstructural analysis revealed that the size of dimples found in the fracture mouth of the un-aged composite was micron-sized, and that in the aged composite was much smaller. It was evident that when the composite was subjected to stress, micron-sized alumina particles were responsible for the formation of cracks in the un-aged sample, while in the aged sample, Al₂Cu nanorods were the dominant nucleation sites for crack growth.
Revue / Journal Title

Composites. Part B, Engineering ISSN 1359-8368
Source / Source

2008, vol. 39, n^o2, pp. 327-331 [5 page(s) (article)] (16 ref.)

**** : rien à voir avec la notion de "composite plastic" ! ****

C'est bien Al₂Cu qui est le composite !
Toujours prêt à être convaincu, je maintiens ma position, sans "intellectualiser" le problème plus loin ! [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

87_Arnac a écrit:Merci Sevrien.


Je redondis sur la connexion que je détecte dans vos propose entre les composites et le more electric engine (et manifestemment aussi aircraft).
En quoi cela est-il exclusif ?

Salutations

Je vulgarise ! Que les As (spécialisés) ne m'en veuillent pas !
Question de la gestion de l'énergie et de l'air dans l'environnement de l'avion (à l'intérieur, en cabine, pour l'essentiel) et de l'utilisation de l'énergie sous forme (pour ce qui est de la source) d'air (chaud) piqué à partir du moteur, dans son foctionnement ("bleed-air") ou de générateurs ("bleedless"), situés dans le moteur, mais considérés comme des interfaces appartenant à "l'airframe", sous la responsabilité de "l'airframer".

Dans une carlingue classique, avec des pièges à humidité, en raison des plis et formages de métal, et des sufaces et coins difficiles à "traiter" lors des inspections et entretiens, ..... où l'on utilise les flux de l'air aussi pour chasser l'humidité / la condensation qui se forme, on ne gagne pas à 100% ; d'où les traces de rouille dans les avions "classiques" en "métal".
Dans de tels environnements, pas utile de placer des générateurs électriques !

Quand on crée un environnement plus "sec", sans risque d'humidité etc., on peut générer des économies par le fait d'utiliser des générateurs et de diminuer / éliminer la partie de la consommation du kérosène qui ne sert pas à "propulser" l'avion, ... puisque'il sert à gérer les systèmes d'énergie en cabine et tout ce qui s'ensuit (éclairage, appareils électriques, air conditionné etc. ). On "récupère" ce kérosène-là, notamment pour faire voler l'avion plus loin, en consommant moins. Aussi, on peut réduire substantiellement les coûts d'entretien !

Mais tout cela nécessite des développements , ... à réserver pour un autre message ! Il y a beaucoup d'erreurs et de fausses hypothèses faites dans les approches et traitements de ce sujet ! Beaucoup d'idées reçue , aussi !

Certes !

Je pointerais juste du doigt les applications suivantes dont ne sont pas exclus les moteurs ou les générateurs électriques :

- Les mines souterraines voire ici les notions d'anti-déflagration
- Le pompage, et spécifiquement en aviation le pompage de carburant
- la motorisation des paquebots modernes

Ces protections ont un cout (prix et poids)... mais sont disponibles

J'avais cru finalement comprendre que le problème du "more electric " sur le 787 c'est qu'au final il avait fallu prévoir un circuit refroidissement pour ces engins électriques ( ma source c'est Science & vie...). Remplacer les circuits pneumatiques par des circuits de refroidissement...

Salutations

[quote="87_Arnac"]Certes !

Je pointerais juste du doigt les applications suivantes dont ne sont pas exclus les moteurs ou les générateurs électriques :

- Les mines souterraines voire ici les notions d'anti-déflagration
Mieux vaut éviter les étincelles court-circuits et le "arc-ing" en plein vol ! Le coups de "grisou", ... cela existe et ne pardonne pas, dans les mines !

87_Arnac a écrit:- Le pompage, et spécifiquement en aviation le pompage de carburant

Vous semblez faire confusion entreles notions de "surge" (avec "flame out" ) et l'action des pompes BP dans les réservoirs !
De quoi parle-t-on ?

87_Arnac a écrit: - la motorisation des paquebots modernes

Quelle est la pertinence ? Rolls-Royce est, me semble-t-il, le leader mondial en matière de "marinisation" des réacteurs d'avions pour "energy systems" (générateurs fixés au sol, "en milieu maritime hostile", par exemple (côte nord de le Russie ? ), & "marine power systems" ; il construit et motorise les bateaux de guerre. Il ne semble pas avoir voulu, ou vu l'utilité, de mariniser la famille de RR Trent XWB en cours de préparation pour les A350-XWB ! [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

87_Arnac a écrit: Ces protections ont un cout (prix et poids)... mais sont disponibles.

Cela ne semble pas entrer dans les considérations de GE, de P&W & / ou de RR. Cela ne semble pas être une de leurs préoccupations majeures ! [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
J'avais cru finalement comprendre que le problème du "more electric " sur le 787 c'est qu'au final il avait fallu prévoir

87_Arnac a écrit:un circuit refroidissement pour ces engins électriques ( ma source c'est Science & vie...). Remplacer les circuits pneumatiques par des circuits de refroidissement...

Salutations

Pas lu "Scence & Vie" sur le sujet .

Merci

Je n'avais pas lu votre réponse sur les composites. Ok pour moi !
J'ai pour principe en outre de ne jamais intellectualiser sur la digestion (ni à l'apéro d'ailleurs).

Je n'ai pas du être assez clair, et concret :

Les moteurs et les générateurs électriques peuvent être :

1) rendus anti-déflagrant même en atmosphère contaminée type minière... Ils sont utilisés au fond des mines

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2) rendus étanches : Il existe en particulier une famille de pompe dite "immergée" où l'ensemble moteur et pompe est immergé... et des pods de propulsion des paquebots modernes

Mes remarques s'appliquaient essentiellement à l'aspect "cellule" du more electric... et sa compatibilité avec les cellules "classiques" métalliques.
Les aspects moteurs ayant déjà été traités par GE et RR dans le cadre du 787.


Je pense qu'on s'éloigne, et c'est de ma faute, du sujet d'origine.

Bonne journée

NB : il s'agit du hors série aviation