fuselage

Corps fuselé qui, dans un avion ou un planeur, relie les ailes à l’empennage et a pour rôle primordial de contenir le poste de pilotage ainsi que la charge utile, voire, parfois, d’abriter les moteurs et de loger le train d’atterrissage en position escamotée.

Sa forme est donc, en premier lieu, déterminée en fonction de la nature de la charge utile. Néanmoins, des considérations aérodynamiques jouent également et conduisent en particulier à chercher à minimiser la traînée en adoptant des formes cylindriques fuselées aux extrémités.

Les caractéristiques d’un fuselage

Du point de vue géométrique, un fuselage est caractérisé par sa section droite et par son effilement, rapport de sa longueur au grand axe de la section droite. Cette dernière est généralement circulaire, mais on note cependant des sections en forme de bilobe, elliptiques ou même piriformes. Quant à l’effilement, il est généralement d’autant plus grand que la vitesse maximale de l’avion est plus élevée. Enfin, certains avions supersoniques ont un fuselage qui présente un amincissement au droit de la jonction avec la voilure. Cette formule, baptisée taille de guêpe, a pour objectif principal de réduire la traînée d’interaction entre l’aile et le fuselage aux vitesses transsoniques et supersoniques. Le fuselage a encore pour rôle de servir de support aux empennages, horizontal et vertical, qui sont généralement montés à l’extrémité arrière. Sur certains appareils, comme l’avion de transport militaire « Noratlas », cette fonction est remplie par deux poutres qui partent du milieu de chaque demi-voilure et encadrent ainsi le fuselage proprement dit ; dans ce cas, la dérive verticale est doublée. Cette solution est surtout adoptée sur les avions-cargos, car elle facilite l’installation d’une porte de chargement à l’extrémité arrière du fuselage, porte qui sert aussi d’ouverture pour le parachutage de troupes ou de matériel.

Les structures de fuselage

Elles sont généralement du type coque, c’est-à-dire que la plus grande partie de la matière se trouve constituer le revêtement, ce dernier étant raidi intérieurement par des lisses longitudinales et des cadres profilés disposés suivant des sections droites. Les revêtements peuvent être de simples tôles plus ou moins épaisses, selon le niveau des efforts à supporter, ou des plaques de matériau sandwich, tel celui qui est constitué par du nid d’abeilles métallique collé entre deux tôles.

Cependant, un fuselage est soumis en certains points à des efforts importants, notamment aux points de fixation de la voilure et des empennages. Il faut alors renforcer notablement la structure dans de telles zones ; c’est ainsi qu’au droit des longerons de voilure les cadres du fuselage sont constitués par de véritables caissons fermés très résistants. Sur les avions modernes, l’altitude de vol élevée implique une pressurisation de l’atmosphère interne du fuselage. Mais, pour que celle-ci soit efficace, il faut que l’étanchéité de la structure soit la plus parfaite possible, ce qui impose des précautions dans la fabrication.

Sur les avions de transport, le fuselage est partagé en deux parties par un plancher situé généralement au quart inférieur et qui sépare la cabine des passagers de la soute à bagages. Toutefois, sur les avions de grandes dimensions, comme le Boeing « 747 », il y a parfois deux ponts superposés. Enfin, on note sur certains appareils des fuselages dont la section droite, en forme de bilobe, se compose de deux cercles sécants ; le plancher de cabine se trouve alors à l’intersection des deux lobes.

Sur les avions de passagers, la structure du fuselage doit être calculée pour supporter la pressurisation, permettant de rétablir à l’intérieur de la cabine une altitude fictive inférieure à l’altitude de vol et compatible avec le confort des passagers. La différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur donne naissance à des contraintes supplémentaires dont il faut tenir compte ; à noter que la section circulaire est celle qui rend minimales ces contraintes pour une différence de pression donnée. D’autre part, la forme des hublots doit être déterminée avec attention, car ceux-ci introduisent des discontinuités dans la structure résistante ; il faut donc prévoir des renforcements sur tout leur pourtour, afin d’éviter des ruptures capables d’entraîner une décompression brutale de la cabine. Les précautions à prendre sont évidemment d’autant plus grandes que l’altitude de vol est plus élevée. Sur les avions de transport supersoniques comme le « Concorde », les hublots sont de dimensions plus réduites que sur les avions subsoniques.

Assemblage fuselage-voilure

Pour relier deux ensembles aussi importants qu’une voilure et un fuselage, il est nécessaire de recourir à des pièces spéciales appelées ferrures, relativement massives et qui doivent être usinées avec précision pour des questions d’interchangeabilité. Ces ferrures assurent la liaison entre des éléments structuraux importants, qui sont des longerons du côté voilure et des cadres du côté fuselage. Dans de nombreux cas, également, le caisson de voilure traverse complètement le fuselage ; c’est le cas en particulier sur de nombreux avions de transport.

Si les moteurs sont fixés au fuselage, comme sur la « Caravelle », des ferrures sont également nécessaires pour assurer la liaison avec les poutres supportant les moteurs.

Hublots et verrières

Les fuselages comportent des surfaces qui doivent être transparentes, comme la verrière du poste de pilotage et, sur les avions de transport, les hublots de la cabine. Ces surfaces devant présenter également des qualités de résistance, les matériaux à employer sont assez limités ; on a recours soit à des matières thermoplastiques comme le Plexiglas, qui peuvent être travaillées à chaud, soit au verre généralement trempé. Enfin, sur les futurs avions, il est envisagé de faire appel à de la silice.

La principale clause technique à satisfaire concerne les qualités optiques, qui, notamment dans le cas des pare-brise et verrières de postes de pilotage, doivent être aussi bonnes que possible. De plus, les matériaux utilisés doivent résister aux efforts aérodynamiques et, sur les avions largement supersoniques, à l’échauffement cinétique. Enfin, ils doivent également résister aux chocs dus à la rencontre en vol avec des grêlons ou avec des oiseaux. C’est pourquoi, les surfaces transparentes sont souvent constituées de plusieurs couches de verres collées les unes aux autres.