Matériaux, procédés, Technos et machines .

Pour parvenir à ces résultats, les chercheurs utilisent des matériaux « électroactifs » intelligents. L’originalité de leur approche consiste à associer trois classes différentes de ces matériaux pour obtenir simultanément, mais à des endroits différents bien ciblés, de grandes déformations à basse fréquence et de petites amplitudes de déplacement à hautes fréquences. Ils répondent ainsi à trois échelles de problèmes et de temps différents :
- les matériaux dits à « Alliage à Mémoire de Forme » (AMF)  permettent d’obtenir de grandes déformations de l’aile ou de l’aileron, mais dans une échelle de temps très lente (de l’ordre d’un Hertz),
- les piézo actuateurs intelligents induisent des petites vibrations à plus haute fréquence (de l’ordre de la centaine d’Hertz) : l’échelle de temps est beaucoup plus rapide, mais les capacités de déformation sont beaucoup plus modestes, de l’ordre du millimètre,
- les polymères électroactifs intelligents (PVDF) sont des petites lamelles souples et flexibles de matériau sensible, capables de se déformer et de vibrer très facilement, comme les petites plumes d’oiseau à l’extrémité de leurs ailes. Installés en bord de fuite de l’aileron, ils permettent d’augmenter les performances aérodynamiques tout en atténuant le bruit.
L’étude des matériaux intelligents et, notamment, leur relation force/déformation, ainsi que leur intégration, est menée au sein du LAPLACE. L’étude de l’interaction fluide/structure et les effets du « morphing » sur l’aérodynamique est menée par l’IMFT. Des maquettes de modèles d’ailes ou ailerons sont instrumentées pour les différentes classes de matériaux, et étudiées en soufflerie, en utilisant des moyens de mesures optiques avancés. Les deux laboratoires produisent des modèles numériques qui permettent de calculer les forces exercées sur la surface de l’aile ou de l’aileron, et la déformation obtenue activement lors de l’interaction avec le fluide.
En aéronautique, si la plupart des approches actuelles appellent encore des puissances électriques considérables, le but, à terme, est d’accéder à des avions complètement électriques, où les manipulations hydrauliques seraient peu à peu substituées par des activations électriques. Le « morphing » s’inscrit entièrement dans cette démarche et répond parfaitement aux attentes des avionneurs. Il associe des activations moins lourdes, moins intrusives, et aux temps de réponse plus rapides, grâce à la conception de matériaux capables à la fois d’être capteurs et activateurs, emmagasinant et utilisant l’énergie vibratoire environnante.
Ces travaux se sont appuyés sur une coopération avec les industries aéronautiques européennes, EADS, Dassault Aviation, Aleania, Rolls Royce, au sein de programmes de recherche fédératifs, et plus récemment, sur une collaboration avec Airbus (« Emerging Technologies and Concepts - ETCT – Toulouse »).

NASA's green aviation project is one step closer to developing technology that could make future airliners quieter and more fuel-efficient with the successful flight test of a wing surface that can change shape in flight.
This past summer researchers replaced an airplane’s conventional aluminum flaps with advanced, shape-changing assemblies that form seamless bendable and twistable surfaces. Flight testing will determine whether flexible trailing-edge wing flaps are a viable approach to improve aerodynamic efficiency and reduce noise generated during takeoffs and landings.
The Adaptive Compliant Trailing Edge (ACTE) project is a joint effort between NASA and the U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL), using flaps designed and built by FlexSys, Inc., of Ann Arbor, Michigan. With AFRL funding through the Air Force’s Small Business Innovative Research program, FlexSys developed a variable geometry airfoil system called FlexFoil that can be retrofitted to existing airplane wings or integrated into brand new airframes.
FlexFoil’s inventor, FlexSys founder and Chief Executive Officer Sridhar Kota hopes testing with the modified Gulfstream III will confirm the design’s flight worthiness and open doors to future applications and commercialization. ACTE is being flown at NASA's Armstrong Flight Research Center in Edwards, California.
“This flight test is one of the NASA Environmentally Responsible Aviation (ERA) Project’s eight large-scale integrated technology demonstrations to show design improvements in drag, weight, noise, emission and fuel reductions," said Fay Collier, ERA project manager at NASA’s Langley Research Center in Hampton, Virginia.
During the initial ACTE flight, the experimental control surfaces were locked at a specified setting. Different flap settings will be employed on subsequent flights to collect a variety of data demonstrating the capability of the flexible wings to withstand a real flight environment. The flaps have the potential to be retrofitted to existing airplane wings or integrated into new airframes.
“We have progressed from an innovative idea and matured the concept through multiple designs and wind tunnel tests, to a final demonstration that should prove to the aerospace industry that this technology is ready to dramatically improve aircraft efficiency,” said AFRL Program Manager Pete Flick, from Wright-Patterson Air Force Base, Ohio.
ACTE technology is expected to have far-reaching effects on future aviation. Advanced lightweight materials will reduce wing structural weight and give engineers the ability to aerodynamically tailor the wings to promote improved fuel economy and more efficient operations, while reducing environmental impacts.
“The first flight went as planned -- we validated many key elements of the experimental trailing edges,” said Thomas Rigney, ACTE Project Manager at Armstrong. “We expect this technology to make future aircraft lighter, more efficient, and quieter. It also has the potential to save hundreds of millions of dollars annually in fuel costs.”