La méthode de construction du Graal est une synthèse de plusieurs techniques modernes. Elle met en uvre du bois, du contreplaqué aviation, de la fibre de carbone et des résines époxy. Les choix de matériaux ont été dictés par deux impératifs : construire léger pour être ULM et construire moins cher.
Le bois est le matériau historique de la construction aéronautique. Il a été abandonné au profit des stratifiés dans les années 70. Ce choix était motivé autant par les gains de productivité en production industrielle, que par les caractéristiques comparatives des matériaux.
En effet, si l'on fait le rapport des performances des matériaux à leurs densités, la RDM nous montre que pour une poutre, par exemple un longeron d'aile, ce rapport est linéaire (Rr.d-1, E.d-1). Pour une peau mince (ex. peau de fuselage, extrados, intrados) la densité joue au carré pour la solidité et au cube pour la rigidité : Rr.d-2 , E.d-3. Le tableau ci-dessous donne des valeurs comparatives pour quelques matériaux :
|
Matériau |
densité |
Rr (MPa) |
E (GPa) |
Rr.d-1 |
E.d-1 |
Rr.d-2 |
E.d-3 |
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Spruce |
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70 |
10 |
160 |
22 |
350 |
110 |
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Stratifié UD verre E/époxy |
2 |
1100 |
40 |
550 |
20 |
280 |
5 |
|
Stratifié carbone/époxy |
1,5 |
1300 |
135 |
870 |
89 |
580 |
40 |
En conclusion le longeron sera plus solide, à masse égale, en stratifié de verre qu'en bois, quoique moins rigide, et incomparablement supérieur en stratifié de carbone. Pour les peaux minces par contre le bois reste le meilleur en rigidité relative et second derrière le carbone en résistance. De plus, toujours à poids égal, une peau en carbone doit être très mince et pose des problèmes de fabrication et de maintenance. Sur les planeurs plastiques le poids n'est pas un problème, il est plutôt un facteur de performance. Sur le plan économique, par contre, la masse se paye et au prix fort pour le carbone.
Le Graal utilise le carbone là ou il est irremplaçable : longerons d'ailes, renforts d'emplantures, nervures du fuselage, train d'atterrissage, timonerie. La faible épaisseur relative des profils d'ailes modernes impose des matériaux performants. Malgré la légèreté du Graal le longeron serait irréalisable en construction bois et trop lourd en verre/époxy.
Pour autant le bois reste le matériau de base du Graal. Mais selon une mise en uvre adaptée de la construction navale, où il est associé à la résine époxy, qui joue le double rôle de colle et d'enduit de protection. Cette association forme une sorte de stratifié léger et rigide. Protégé par l'enduction de résine, le bois est à l'abri de l'humidité qui est le principal ennemi de sa longévité et de sa solidité, et devient aussi peu contraignant que les autres stratifiés.
Les ailes sont construites sur un noyau de mousse légère. Deux semelles de carbone unidirectionnel, renforcées jusqu'aux aérofreins d'un caisson en carbone bi-axial, forment le longeron. L'intrados et l'extrados sont en contreplaqué aviation 12/10ème.
Le fuselage est composé d'une peau fine en bois moulé en forme sous vide, assemblée à une structure mixte bois-carbone-époxy.