Une aile d'avion optimisée rappelle un os d'oiseau

Des mathématiciens et ingénieurs de l'université technique du Danemark ont développé un algorithme capable de gérer un milliard de voxels pour optimiser des structures de grande taille, là où les méthodes existantes se limitaient à quelques millions. En le faisant tourner sur le supercalculateur Curie du CEA pendant plusieurs jours, ils ont pu appliquer cette technique d'optimisation topologique à une aile complète de Boeing 777, exploitant les données géométriques et aérodynamiques publiques de la Nasa.

Le programme ajoute et répartit itérativement la matière pour maximiser la rigidité tout en minimisant le poids. Après une centaine d'itérations, le résultat est frappant : l'algorithme reproduit spontanément des structures naturelles connues, comme des longerons courbés et des microstructures poreuses aux bords d'attaque et arrière, rappelant la géométrie interne des os d'oiseau. Cette convergence entre optimisation numérique et sélection naturelle valide une théorie établie : pour une rigidité maximale, la matière doit être répartie de manière poreuse plutôt que concentrée.

L'aile optimisée serait 2 à 5 % plus légère qu'une aile conventionnelle, ce qui représenterait une économie de 40 à 200 tonnes de carburant par avion et par année. Bien que les techniques actuelles de fabrication ne permettent pas encore de réaliser ces structures avec la précision requise, les imprimantes 3D métal pourraient le permettre d'ici une dizaine d'années selon les experts.