Les fuselages des avions de prochaine génération font la part belle aux matériaux composites. Si ces matériaux offrent un excellent rapport résistance/poids et contribuent à réduire la consommation de carburant, ils sont généralement de piètres conducteurs électriques. Alors, malgré leurs avantages manifestes, pourquoi ce changement de conception est-il problématique ?
Traditionnellement, le fuselage est fabriqué à partir d’alliages métalliques à haute résistance mécanique, qui offre une conductivité électrique suffisante pour assurer le retour des courants électriques dans l’aéronef. L'utilisation de matériaux composites peu conducteurs limite voire empêche ce retour de courant à la masse. Trouver une solution a été le défi lancé au consortium AMPWISE au travers de l'initiative Clean Sky 2 de l'UE.
AMPWISE y répond par le développement d’un capteur de courant autonome en énergie, sans fil et à faible coût, à même de surveiller le réseau de retour de courant que constituent les poutrelles et les rails de soutien des éléments du fuselage. Métalliques par nature, les constituants de ce réseau possèdent de bonnes propriétés conductrices. Néanmoins, ils n'ont jamais été conçus pour supporter une si grande intensité électrique dont on ignore encore les effets à long terme, notamment en termes de tenue à la corrosion aux points de jonction.
Le dispositif récemment mis au point dans le projet AMPWISE permet de mesurer la quantité de courant à différents points du réseau et de surveiller les effets à long terme ou les défaillances causées par le courant de retour.
"Le CSEM a joué un rôle déterminant dans le développement des protocoles de transmission de la communication sans fil et des matériels et logiciels à ultra-basse puissance, pour que ce nouveau système AMPWISE consomme le moins d'énergie possible", note Damien Piguet, chef de projet des systèmes intégrés et sans fil au CSEM. "Le système de communication prend en charge des milliers de capteurs sans fil disséminés dans l'avion selon des topologies en étoile. Des concentrateurs intelligents peuvent gérer chacun jusqu'à 300 capteurs et contrôler leur cycle de fonctionnement pour en minimiser la consommation d'énergie", ajoute-t-il.
L’électronique développée par le CSEM offre des fonctions de communication sans fil à consommation ultra basse, mesure les grandeurs physiques nécessaires à l’application et gère l’activité du système et l’énergie récupérée de manière à assurer un fonctionnement continu. Le CSEM a également intégré à tous les niveaux des éléments de communication robuste : des antennes personnalisées et optimisées pour les environnements métalliques, des protocoles de communication sécurisés et efficaces, en passant par la gestion des nœuds et l'autoréparation.
Ce projet s’est achevé en juillet 2021 et les possibilités offertes par ce nouveau système de détection pourraient aller bien au-delà du champ d'application initialement prévu – des véhicules de transports terrestres (trains, véhicules électriques, etc.) aux bâtiments.
Le consortium regroupe
Financement : AMPWISE est un projet Clean Sky H2020 financé par l'UE dans le cadre de la convention de subvention n° 785495.
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