Constructions amateurs
Les constructeurs amateurs d’aéronefs ont en commun leur rêve de voler sur une machine qu’ils ont construite de leurs propres mains, parfois même imaginée et calculée au cours de longues soirées.
Mais la construction amateur possède avant tout la faculté d’être adaptée aux rêves de chacun. Elle offre à celui qui sait tenir un outil avec un minimum de dextérité, la possibilité de construire l’avion qu’il aura choisi dans le vaste catalogue des avions légers conçus spécialement pour eux. A l’origine de ces avions monoplaces, biplaces, voire même triplaces ou quadriplaces, des créateurs, ingénieurs ou autodidactes ont su faire reconnaître la validité d’un concept et produire des plans lisibles par tous.
Il suffit souvent de suivre pas à pas la méthode décrite dans les plans pour voir sa réalisation progresser au fil du temps, avec l’assurance d’aboutir à un appareil aux qualités de vol éprouvées. Certains constructeurs, disposant de moins de temps de loisirs iront même jusqu’à la formule du kit, en achetant chez un constructeur, des pièces déjà réalisées. Il reste alors à les assembler, à travailler sur la finition de l’appareil et à l’équiper selon les missions pour lesquelles il a été prévu. D’autres encore, préféreront se lancer dans la conception d’un appareil nouveau, original et dont l’auteur estime qu’il ouvre une nouvelle voie à la construction d’avions légers ou de planeurs.
Ces créateurs ont une âme de chercheur et leur production a souvent fait avancer la construction amateur vers des formules aérodynamiques ou techniques reprises par la suite, par de nombreux disciples. Mais quels choix se présentent au constructeur amateur qui désire voler sur son propre avion ? Passons en revue l’essentiel des modes de construction et les techniques actuelles.
Bois et toile
L’avion à structure de bois revêtue de toile tendue (ou entièrement en bois) conserve encore aujourd’hui la faveur de nombreux constructeurs, même industriels. Chez les amateurs, le bois est la matière avec laquelle le plus grand nombre peut obtenir un bon succès. Certes, mieux vaut s’assurer d’abord de quelques connaissances dans ce domaine : type de bois, qualité, collages, etc. Dès le plus jeune âge, le montage de modèles réduits en bois et toile a mis déjà les plus «mordus» sur la voie.
Technologie la plus ancienne, donc la mieux connue, elle est maîtrisée par beaucoup de constructeurs et il sera facile de trouver l’aide ou le conseil, si le constructeur bute sur une difficulté, à un moment quelconque de son ouvrage. L’atelier bois demeure un lieu magique pour beaucoup d’entre nous. Odeurs, couleurs, toucher, la noblesse du bois font déjà partie du rêve. Les résineux, comme le spruce, l’épicéa et le pin d’Orégon sont des noms qui nous font voyager par la pensée.
Ces essences correspondent aux pièces soumises à des efforts importants de traction ou de compression, telles que les longerons.
Le hêtre ou le frêne entrent également dans la construction d’un avion, sous oublier l’okoumé ou le bouleau pour les contreplaqués servant de revêtement. Le bois permet d’obtenir une structure légère et résistante et qui ne nécessite pas, pour sa mise en œuvre d’outillage spécifique ; scie, rabot, lime, papier de verre et pinceaux font l’affaire.
Une structure de bois entoilée ou entièrement revêtue de bois, permet de réaliser des avions dont les performances peuvent dépasser largement les 250 km/h. Au cours de sa construction en bois, le constructeur devra toutefois être conscient de certaines exigences du matériau. Ce dernier n’étant pas un matériau isotrope, il est sensible (tout comme la toile) aux variations d’hygrométrie et de température, qui nécessitent une surveillance et un entretien au fil du temps. De même, une bonne qualité des collages doit passer par une rigueur dans les conditions d’utilisation afin que les colles offrent toute la résistance qu’on en attend. Mais les constructeurs sont des gens sérieux, qui réalisent des éprouvettes afin de valider les collages mis en œuvre, sont attentifs à chaque étape de leur projet et savent se montrer au niveau des exigences requises pour la sécurité des vols.
Métallique
Dans les années 30, la construction métallique a pris le pas dans le monde industriel, sur la construction bois et toile, grâce à l’arrivée de matériaux nouveaux comme les alliages légers: aluminium et, principalement, son dérivé, le duralumin (AU4G/2017 ou AU4G/2024).
En construction amateur, il faudra attendre les années 60 pour voir apparaître la technologie du métal. Aux Etats-Unis, John Thorp propose alors le T18, entièrement métallique. En France, Chris Heintz crée le Zénith dont les formes simples ne nécessitent pas les outillages industriels pour le formage des tôles. Tous les constructeurs amateurs ne sont pas nécessairement des chaudronniers émérites. Il fallait donc leur offrir la possibilité de construire des avions en coupant, en pliant et en assemblant des tôles facilement.
Les profilés extrudés, les rivets «aveugles» dit «Pop» et des formes rustiques allaient leur donner ce qui leur manquait jusqu’alors. La simplicité des formes n’altère pas pour autant les qualités aérodynamiques. De nouveaux profils d’ailes font leur apparition, adaptés à ce type de construction qui, de plus respecte mieux la constance des profils sur toute l’envergure. Le succès des avions américains Vans montre que la construction métallique a conquis ses lettres de noblesse, grâce à des performances étonnantes en vol.
La construction métallique apporte également un nombre réduit d’éléments à fabriquer par rapport à la construction bois et réduit par là même le temps de construction.
Par exemple, pour réaliser une nervure d’aile, le métal réclame deux éléments, là où le bois en impose vingt à trente, soit un temps de fabrication trois à quatre fois supérieur, sans compter le temps de séchage de la colle.
Le métal présente enfin la qualité de s’affranchir des conditions particulières d’ambiance : il se travaille aussi bien à 10 qu’à 40° C et que l’on relève 20 ou 90 % d’humidité relative dans l’atelier.
Toutefois, la construction métallique possède aussi quelques inconvénients. Parfois plus lourde que le bois, elle demande des motorisations plus élevées, bien que cet aspect soit battu en brèche par quelques réalisations récentes telles que le «Sonex» américain ou même les Pottier français.
Sensible à la corrosion, le métal réclame une protection soignée qui, bien appliquée, limitera l’entretien dans le temps et apportera une excellente tenue au vieillissement. Si ce type de construction bannit les formes complexes qui imposeraient au constructeur amateur de maîtriser les techniques de formage, la tendance actuelle de développement des «lots matière» et des kits pallie facilement ce handicap et les avions métalliques tiennent une place de plus en plus grande dans les rassemblements de constructeurs amateurs.
Dérivés de la construction métallique, certains fuselages sont en structure de tube soudés, leurs ailes étant en aluminium entoilé et parfois en bois et toile. Cette technologie est à la base de nombreux biplans et d’ULM.
Composite
Au début des années 70, les constructeurs de planeurs adoptent la technologie des matériaux composites, c’est-à-dire celle dès la fibre de verre imprégnée de résine synthétique polymérisée dans des moules. Cette technologie apporte aux planeurs de fabrication industrielle des formes aérodynamiques et des performances jusqu’alors inimaginables avec la construction bois et toile.
Il n’en fallait pas plus pour que les constructeurs amateurs allient expérimenter cette voie nouvelle et, si les premiers avions en «composite» apparaissent peu après, il faudra toutefois attendre les années 80 pour que la maîtrise du composite passe aux mains des amateurs. Les productions de l’américain Burt Rutan, créateur du Vari-Eze, puis du Long-Ez, sortent des sentiers battus et reprennent, avec le composite, l’ancienne formule «canard» (avion sans queue, équipé d’un plan stabilisateur à l’avant tel le Cosy en photo ci-dessous). Cette technologie présente l’intérêt de «créer» le matériau en construisant l’appareil, puisque la formule consiste à imprégner des tissus de fibres de verre, de carbone ou de kevlar, avec une résine polyester ou époxy, thermodurcissable.
La conjonction des deux ingrédients, la fibre et la résine, permet l’obtention d’un composite où l’un des deux constituants (la fibre) apporte les propriétés mécaniques de résistance et l’autre (la résine), la fonction de liant entre les différentes fibres. Les tissus de fibre dont faciles à déformer et autorisent la réalisation des pièces les plus complexes que l’on puisse imaginer. De ce fait, ce matériau autorise la création de cellules très étudiées possédant de plus un fini de surface impeccable. Les avions rapides, pour lesquels l’aérodynamique est l’élément primordial, trouvent dans le composite une technique idéale de construction.
Au fil des années, l’industrie chimique a perfectionné les ingrédients de base des composites. Les défauts constatés aux débuts de l’utilisation de ce matériau s’estompent avec ces progrès. Plus lourde, au final, que la structure bois ou métal, celle en composite tend à trouver aujourd’hui les mêmes masses de produit fini. Sa résistance à la chaleur a également progressé et les questions qui se posaient sur le vieillissement de ces constructions trouvent petit à petit leur solution.
La durée de vie d’un appareil construit en composite est raisonnablement estimée à une vingtaine d’années, mais l’état des avions construits sérieusement dans les années 80 à 90, laisse bon espoir de les voir voler encore longtemps. En fait, l’industrie aéronautique, notamment à travers le projet Airbus A380, utilise désormais largement les composites et l’on sait quelles marges de sécurité sont adoptées dans ce secteur. Apparaissent donc des produits d’excellente qualité mais encore peu disponibles pour les constructeurs amateurs, principalement pour des raisons de coût et de mise en œuvre.
La construction en composite présente enfin un inconvénient qui, lui, touche à la santé des constructeurs car il est lié aux phénomènes d’allergies. Il est donc indispensable qu’avant tout lancement d’une construction en matériaux composites, les constructeurs s’assurent de l’innocuité des produits employés sur leur organisme et sur celui de leur famille, s’ils construisent à domicile.
