Les Aéro-Constructeurs Amateurs Atlantique: Les bois en construction aeronautique

Catégorie : techniques générales - Bois et Contreplaqués

Les bois de construction aéronautique.

Pour la construction de nos avions, seuls les bois cités sont utilisables, à l'exclusion de tous les autres bois. Tous sont des résineux qui proviennent de la côte ouest du Canada sauf l'épicéa (des Vosges).

Les contres plaqués proviennes d'Afrique ou d'Amérique du sud, et les Bouleaux des pays Nordiques (Finlande notamment).

Les caractéristiques de ces bois étant d'avoir des couches annuelles fines et donc nombreuses, résultat d'une pousse lente consécutive d'un climat froid. On trouve certains bois en France (Douglas ou même Spruce) mais ils sont totalement inadaptés à nos constructions ... dommage !

La norme pour ce qui conserve le nombre de couches annuelle est d'un minimum de 7 couches au pouce (25.4 mm) ... sur les bois Canadiens on peux compter jusqu'à 50 couches annuelles !!!!
Une couche étant constituée en fait de 2 couches : une d'hiver et de printemps: large, claire et tendre, et une autre d'été, plus fine, foncée et dure.

L'autre qualité recherchée en construction aéro est d'avoir de grandes longueurs bien droites de fil, et sans aucun nœud... on trouve facilement dans les bois Canadiens des longueurs de 15 à 20 m sans le moindre défaut, et si les longueurs courantes exportées sont de 5 à 6 m, c'est surtout pour la standardisation et le transport.

Bien entendu, plus le nombre de couches est important, plus le bois sera dense, (lourd), le tout est de faire une moyenne favorable poids/résistance...
Le pourcentage de bois conforme à la construction aéro est inférieure à 10 % dans un lot de bois "tout venant" et la sélection est délicate, seul un œil d'expert peut choisir un bois d'aspect correct ... (fil des couches rectiligne, nombre de couche correcte, couleur uniforme, pas de nœud ni de poche de résine extérieure visibles, poids acceptable)

Ces critères "visuels" seront complétés par des essais de résistance (essais de compression, de flexion et de traction.... jusqu'à la casse de l'éprouvette) ce n'est qu'à l'issue de ces tests que la qualité des bois sera connue avec certitude.

Un bois d'aspect correct peux être de qualité moyenne, et un autre d'aspect moyen pourra être très résistant.... heureusement, nos concepteurs d'avions savent intégrer dans leurs calculs l'utilisation de bois pas forcément de premier choix.... un bois moyen en résistance mais d'aspect très correct pourra être utilisé sans problème... c'est prévu dès la conception.

Seuls les bois destinés à la construction d'avion de voltige doivent être au "top" et pour cela, seul des séries d'essais sur éprouvettes sont capables de déterminer si le bois est acceptable, ces essais sont obligatoire et un rapport d'essais chiffré sera demandé lors de la certification, pour les autres avions non destinés voltige, les tests ne seront pas demandé, une déclaration du constructeur sera suffisante... (dossier technique). dans ce cas, bien s'assurer que le bois utilisé à les qualités requises, il y va tout de même de votre sécurité, et de celle de vos passagers..!!!

L'achat d'un lot de bois débité, calibré et raboté permet d'avoir la certitude de disposer d'un bois correct, il aura été sélectionné avec soin, il ne comportera pas de nœud ni de poche de résine, il sera parfaitement droit de fil (tolérance maxi : 7%) le nombre de couches annuelles sera correct, l’œil du professionnel vous aura évité un tas d'erreurs et une dépense inutile en cas de rebut... bien entendu, cela se paie, et les bois éliminés font partie des frais que le fournisseur doit assumer, et qu'il reporte sur le prix de vente du lot final.. logique !

Un bois utilisable à une humidité de 12 à 15 % , attention de bien respecter cette donnée.

Le bois idéal est le Spruce de sitka : c'est le meilleur rapport poids / résistance , mais ce bois est assez rare et cher en qualité aéro. On en trouve facilement chez certains grossistes en qualité totalement inapte à nos construction.. il sert en charpente et est apprécié pour sa légèreté sa solidité et ses grandes longueurs, mais il est bourré de noeuds et les couches annuelles ne sont pas conformes, ne pas l'utiliser...
Densité moyenne : 0.45 Kg/Dm3 (résistance : voir le tableau)

Autre bois qui a sensiblement les mêmes qualités que le spruce : l'Hemlock Canadien, moins cher et avec des caractéristiques presque identiques mais qualité aéro plus difficiles à trouver

L'épicéa est le bois qui remplace les deux précédents, il en a les mêmes qualités en densité et résistance, mais lui est de provenance plus proche : des Vosges en France... c'est donc le bois à rechercher pour une construction, seule difficulté : les grandes longueurs sans nœud sont difficiles à trouver, mais elles existent ... de plus le prix en est très raisonnable..
Dernier point : l'épicéa est ce que l'on désigne sous le vocable de "bois blanc" on le trouve dans tous les magasins de bricolages, avec un peu de chance (et de patience), vous pourrez sans doute en trouver de tout à fait convenable, malheureusement pas en longueur suffisante.. et rarement sans nœud...dommage ! Densité moyenne : 0.46 kg/Dm3.

Le Douglas (ou pin douglas) Canadien est un bois de belle qualité, son seul défaut est sa densité

(0.53 kg/Dm3) mais, ceci compense cela, c'est (et de loin) le plus solide, son prix est acceptable, c'est le bois à utiliser pour un avion de voltige bien motorisé.

Le Frêne : il est utilisé en toutes petites quantités aux endroits qui seront traversés par une vis, les résineux vus plus haut sont tous assez faibles en écrasement, une vis trop serrée pourrait rentrer dans le bois (idem pour l'okoumé) une cale en frêne évite ce défaut. Le frêne est également présent pour les pièces qui subissent de gros efforts (cadre de fixation de l'aile, cales de fixation du bâti moteur, cales de fixation du train, ou de la roulette arrière, et bien entendu à toutes les traversées des vis de fixation des gouvernes etc...)

Le hêtre est le bois de remplacement du Frêne...

ces deux bois sont désignés comme
"bois durs" au fil serré, voire très serré.

Le Western Red Cedar : (Densité moyenne : 0.37)
Ce n'est pas un bois utilisable pour construire, il ne sert seulement qu'à des "remplissages" exemple profilage, parties fortement cintrée non réalisable par un autre procédé etc... il remplace en fait le Balsa mais est nettement plus solide et moins fragile aux chocs... son aspect se rapproche du Douglas : couleur rouge, même fil..
Indice moyen de rupture : Traction = 55 / Flexion = 51 et Compression = 32

Le Balsa : (densité moyenne : 0.15)
Bien pratique pour des remplissage, économique et très facile à travailler, on le remplace souvent par le Western Red Cedar car bien plus solide.

Le balsa est disponible en plusieurs densités, plus il est dense, moins il est tendre..
Son aspect est de couleur presque blanche, et c'est un bois très tendre...
A noter que le Balsa à la faculté de "fusiller" les lames de scies à ruban en un rien de temps, car plus un bois est tendre plus il est "bourré" de silice (sable fin, terrain dans lequel il pousse) très abrasif ... les lames n'aiment pas du tout ! préférer la découpe à la scie à main, c'est plus sûr !

Sur la photo : le remplissage du pied de dérive, on colle des bouts de balsa les uns aux autres, et on ponce le tout.. facile !

Attention

Le collage des bois durs est délicat, il est nécessaire de "bretter" les surfaces à coller, en grattant les surface avec une vieille scie à métaux, ceci uniquement dans le sens du fil. (profondeur approx 0.5 à 0.7 mm)

Le collage des autres bois et CP s'opère sans précautions particulières, sauf pour le CP de bouleau qui demande un léger "déglaçage" de surface pour retirer les éventuelles traces de paraffines consécutives à sa fabrication, et nuisible au bon accrochage des colles.

Jean-Claude Afflard

Les bois de construction aéronautique

par Henri Fékéte