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L'évolution de la structure des avions

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Structure d’avion en composite<br />

Conséquences sur les agressions foudre<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.<br />

Conférence RF & HYPER<br />

24-10-2012


Sommaire<br />

1) L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

2) Impact <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> sur les agressions foudre<br />

3) Impact <strong>de</strong>s agressions foudre sur les entrées d’équipements<br />

4) Dommages col<strong>la</strong>téraux<br />

1/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


01/<br />

L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

2/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

Jusque dans les années 2000, <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong> (fuse<strong>la</strong>ge & ailes)<br />

était métallique<br />

3/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

Les 6 fonctions électriques <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong> l’avion<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

Retour <strong>de</strong> courant pour les alimentations et les signaux<br />

Métallisation – évacuation <strong>de</strong>s courants <strong>de</strong> défaut<br />

Référence <strong>de</strong> tension pour tous les équipements électriques<br />

Protection Foudre <strong>de</strong>s systèmes électriques<br />

Protection HIRF <strong>de</strong>s électroniques contre les rayonnements électromagnétiques<br />

Référence <strong>de</strong> masse pour les antennes<br />

4/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

Représentation graphique <strong>de</strong>s 6 fonctions <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong><br />

5/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

Depuis les années 2000 <strong>la</strong> <strong>structure</strong> métallique <strong>de</strong>s <strong>avions</strong> tend à être<br />

remp<strong>la</strong>cée par une <strong>structure</strong> composite<br />

Comment sont assurées les 6 fonctions électriques <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong> l’avion ?<br />

En partie par <strong>la</strong> mise en p<strong>la</strong>ce d’un mail<strong>la</strong>ge métallique en 3D, à l’intérieur du<br />

fuse<strong>la</strong>ge<br />

6/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.<br />

ESN: Electrical Structural Network<br />

MBN: main Bounding Network


L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

Mail<strong>la</strong>ge métallique 3D utilisé pour l’é<strong>la</strong>boration <strong>de</strong> l’ESN<br />

Y sont associées toutes les goulottes <strong>de</strong> câb<strong>la</strong>ge électrique<br />

7/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

Electrical Structural Network<br />

interne au fuse<strong>la</strong>ge<br />

Une nouvelle architecture électrique est mise en p<strong>la</strong>ce :<br />

8/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.<br />

Main Bounding Network<br />

externe au fuse<strong>la</strong>ge<br />

Pour éviter le retour <strong>de</strong>s courants d’alimentations via le MBN<br />

Pour empêcher <strong>la</strong> présence <strong>de</strong> courant <strong>de</strong> défaut sur le MBN<br />

La circu<strong>la</strong>tion d’importants courants sur le composite peut provoquer son inf<strong>la</strong>mmation<br />

La protection HIRF est assurée par un mail<strong>la</strong>ge métallique noyé dans le composite<br />

La référence <strong>de</strong> masse <strong>de</strong>s antennes est assurée par un apport local <strong>de</strong> masse<br />

La <strong>structure</strong> <strong>de</strong> référence électrique (ESM / MBN) <strong>de</strong>vient gran<strong>de</strong>ment résistive


L’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong>s <strong>avions</strong><br />

9/ CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


02/<br />

Impact <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> sur les agressions<br />

foudre<br />

10 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Impact <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> sur les agressions foudre<br />

Le composite chargé est un moins bon conducteur que le métal<br />

L’ESN est plus résistif que le métal<br />

Avions métalliques<br />

L’agression foudre <strong>de</strong>s électroniques est principalement liée aux coup<strong>la</strong>ges<br />

magnétiques sur les câbles, dû aux courants foudre circu<strong>la</strong>nt sur <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong><br />

l’avion<br />

Avions composites<br />

L’agression foudre <strong>de</strong>s électroniques est principalement liée à l’apparition d’une<br />

tension aux bornes <strong>de</strong> l’ESN/MBN, due aux courants foudre circu<strong>la</strong>nt dans <strong>la</strong><br />

<strong>structure</strong> <strong>de</strong> l’avion<br />

11 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Impact <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> sur les agressions foudre<br />

Impact N°1 : Augmentation <strong>de</strong> <strong>la</strong> durée <strong>de</strong> l’on<strong>de</strong><br />

<br />

WF4 (1)<br />

12 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

WF5a (1)<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.<br />

Fuse<strong>la</strong>ge composite<br />

Fuse<strong>la</strong>ge métallique<br />

(1) Forme d’on<strong>de</strong>s foudre définies dans <strong>la</strong> RTCA DO 160


Impact <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> sur les agressions foudre<br />

Impact N°2 : Augmentation <strong>de</strong> l’amplitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’on<strong>de</strong><br />

Equipement localisé en E-Bay et connecté à un équipement localisé en cabine<br />

13 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

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Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.<br />

Fuse<strong>la</strong>ge A380 métallique -> Spécification : WF4 125V/125A<br />

-> WF5a équivalente<br />

Fuse<strong>la</strong>ge en composite terme d’énergie<br />

90V/18A<br />

A350 -> Spécification : WF5a 500V/500A


Impact <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> sur les agressions foudre<br />

Impact N°3 : Nouveau mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> coup<strong>la</strong>ge<br />

Equipement localisé en extérieur et connecté à un équipement localisé en intérieur<br />

Avions métalliques<br />

Avions composites<br />

14 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Impact <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>structure</strong> sur les agressions foudre<br />

Impact N°4 : Plus gran<strong>de</strong> prise en compte par les avionneurs <strong>de</strong>s<br />

phénomènes réels relevés sur avion<br />

Jusque dans les années 2000 :<br />

15 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Niveaux spécification Cable Injection < Niveau spécification Pin Injection<br />

Pin Injection Test <strong>de</strong> robustesse composants<br />

Cable Injection Test <strong>de</strong> robustesse fonctionnel<br />

Depuis le début <strong>de</strong>s années 2000 :<br />

Niveaux spécification Cable Injection = Niveau spécification Pin Injection<br />

Les courants <strong>de</strong> court-circuit sur les accès basse impédance :<br />

R générateur Pin Injection (1Ω) >> R générateur Cable Injection (>0,5 Ω alimentation)<br />

Conséquence Augmentation significative du volume <strong>de</strong>s protections<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


03/<br />

Impact <strong>de</strong>s agressions foudre sur les<br />

entrées d’équipements<br />

16 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

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Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Impact <strong>de</strong>s agressions foudre sur les entrées<br />

d’équipements<br />

17 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Impact <strong>de</strong>s agressions foudre sur les entrées<br />

d’équipements<br />

18 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

x3<br />

Ce document et les informations qu’il contient sont <strong>la</strong> propriété <strong>de</strong> Sagem. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préa<strong>la</strong>ble et écrite <strong>de</strong> Sagem.<br />

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x40


04/<br />

Dommages col<strong>la</strong>téraux<br />

19 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

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Dommages col<strong>la</strong>téraux<br />

Pour limiter l’augmentation poids & volume Economie carburant<br />

Analyses système indispensables<br />

Les systémiers ne doivent plus re<strong>de</strong>scendre les exigences foudre système au niveau<br />

<strong>de</strong>s équipements. Ils doivent décliner les exigences système en exigences<br />

équipements, en cohérence avec l’architecture électrique du système<br />

Introduction <strong>de</strong>s masses électriques flottantes<br />

Certains avionneurs préconisent et/ou imposent d’avoir <strong>de</strong>s équipements avec une<br />

masse électrique flottante par rapport à <strong>la</strong> masse mécanique.<br />

Les équipements ne doivent plus avoir <strong>de</strong> gros composants <strong>de</strong> protection qui dérivent les courants foudre<br />

à <strong>la</strong> masse, mais doivent être développés pour tenir les tensions d’isolement.<br />

20 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

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Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Dommages col<strong>la</strong>téraux<br />

Exemple d’analyse système<br />

Cas N°1<br />

Cas N°2<br />

Exigence système : 500V/500A<br />

500V/500A<br />

500V/500A<br />

Pas Pas Pas Le systémier <strong>de</strong> déclinaison assure <strong>de</strong> l’interface l’exigence<br />

entre par par par le les systémier systémier systémier équipementiers, et adapte<br />

les exigences équipements<br />

Situation Chaque fournisseur c<strong>la</strong>ssique doit faire<br />

Les Chaque l’effort <strong>de</strong>ux d’optimiser fournisseur équipements met son une ont <strong>de</strong>sign <strong>de</strong>s<br />

protections protection sans connaitre en optimisées.<br />

conséquence <strong>la</strong> charge<br />

opposée<br />

21 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

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Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Dommages col<strong>la</strong>téraux<br />

Pourquoi <strong>de</strong>s masses flottantes<br />

Principaux défis<br />

Faire évoluer les mentalités après avoir prôné le tout à <strong>la</strong> masse mécanique <strong>de</strong>puis<br />

<strong>de</strong>s décennies<br />

Gérer, sur le seul p<strong>la</strong>n <strong>de</strong> masse <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte, <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s courants fonctionnels,<br />

<strong>de</strong>s courants <strong>de</strong> filtrage RF et <strong>de</strong>s courants foudres, tout en conservant les mêmes<br />

performances CEM.<br />

22 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

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Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.


Structure d’avion en composite<br />

Conséquences sur les agressions foudre<br />

MERCI POUR VOTRE ATTENTION<br />

Sources<br />

23 / CONFERENCE RF&HYPER / 24-10-2012<br />

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Sagem est le nom commercial <strong>de</strong> <strong>la</strong> société Sagem Défense Sécurité.<br />

Eric DELESALLE<br />

Ingénieur EMI-FOUDRE – SAGEM – GROUPE SAFRAN<br />

Serge ROQUES – LABINAL- GROUPE SAFRAN Des <strong>avions</strong> <strong>de</strong> plus en plus électriques<br />

Franck FLORENS – AIRBUS<br />

Eric TOMASI – GERAC<br />

Lightning Indirect Effects : CFRP impacts<br />

Joseph GARBIBAL – GERAC<br />

Au<strong>de</strong> BARDAUD – GERAC<br />

Fabien BAC – GERAC A350 : EMH main changes & CFRP Impacts<br />

Alexandre AVENET – GERAC

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