Le choix d'un matériau pour une application aéronautique relève de plusieurs critères qu'il faut étudier de façon à optimiser les propriétés mécaniques, les coûts et la faisabilité.

Les critères de choix de matériaux peuvent se diviser en trois catégories :
Critères techniques
Critères technologiques
Critères commerciaux

Cependant on ne doit pas perdre de vue que la question du choix d'un matériau n'est pas forcément de trancher entre tel ou tel matériau mais de penser à envisager ces différents matériaux et d'en optimiser l'usage.

Quelques éléments pour comparer les matériaux
 

Critères techniques

Ce sont les propriétés qui servent au dimensionnement, typiquement les propriétés de résistance mécanique en fonction du temps, de la température et de l'environnement. Mais il ne faut pas oublier dans cette série les comportements en ambiances extrêmes ou particulières, tels que la tenue à la foudre, au feu ou aux chocs. Il est donc nécessaire de prendre en compte les critères suivants :

· la densité
· la tenue au fluage
· la résistance à la fatigue
· la ténacité
· la corrosion
· le vieillissement
· la tenue à la foudre
· la tenue au feu

Critères commerciaux

C'est la maîtrise des approvisionnements, la disponibilité des sources, l'état de la concurrence, l'évolution prévisible des prix. Mais les coûts associés à la validation de nouvelles sources deviennent très importants. Il est donc nécessaire de prendre en compte les critères suivants :

· le prix
· les sources d'approvisionnement
· la disponibilité

Le constructeur s'intéresse principalement au prix du kilogramme de matériaux en vol qui correspond au produit du prix au kilogramme par le rapport " buy to fly ".
Le rapport " buy to fly " est le rapport entre la matière première achetée et la matière première utilisée en vol.
L'exemple suivant qui compare les alliages d'aluminium aux composites carbone/résine illustre le fait que le prix de la matière première ne prédomine pas forcément sur le prix par kg en vol : le rapport de prix initialement de 10 à 17 se réduit aux environs de 3,5 à 5,5.

Critères technologiques

Ce sont les caractéristiques de mise en œuvre qui sont à examiner en fonction des moyens industriels dont on dispose. Elles influent sur la facilité et la fiabilité de réalisations. Il est donc nécessaire de prendre en compte les critères suivants :

· l'assemblage
· la soudabilité
· l'usinabilité
· la possibilité d'automatisation
· les traitements thermiques
· le stockage

Quelques éléments pour comparer les matériaux

Comparaison d'un alliage Al-Li et d'un composite à un alliage léger d'aluminium classique.

(1) par rapport à un alliage léger d'aluminium classique.
(2) pour les tôles minces avec un rapport " buy to fly " R = 3 et un coût de matière 1ère de 30F/kg.
(3) pour les tôles épaisses ép.= 40mm avec un rapport " buy to fly" R = 10 et un coût de matière 1ère de 25F/kg.
(4) pour un préimprégné avec un rapport " buy to fly " R = 1,3 et un coût de matière 1ère de 850F/kg.

 

 

Cependant il faut bien prendre conscience que choisir un matériau ne revient pas à optimiser ces propriétés mécaniques les unes après les autres car le problème est beaucoup plus complexe. En effet si l'on optimise l'une des propriétés recherchées les autres propriétés s'en ressentiront. Ainsi il est nécessaire (et pas si facile que cela) de trouver un compromis entre toutes les propriétés recherchées. De plus on doit également tenir compte des impératifs économiques ce qui rend la sélection des matériaux très difficile et parfois plusieures solutions conviennent avec leurs propres avantages et inconvénients.