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Voir la version complète : Des capteurs sans fil au service de la maintenance des avions


katiaret
10/03/2015, 22h39
Entretien avec Jean-Dominique Decotignie, coordinateur du projet FLITE-WISE qui a conçu un nouveau système de capteurs sans fil pour surveiller l'état des avions européens.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) FLITE-WISE a mis au point (Graphie) de nouveaux capteurs sans fil pour assurer une surveillance continue des avions européens. Le nouveau système, qui devrait réduire les coûts et le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la...), sera commercialisé dans les trois prochaines années.

En 2013, dans l'UE des 28, environ 842 millions de personnes ont effectué un trajet en avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un...). Ce n'est donc pas une surprise si l'état des avions est surveillé en permanence, et si les réglementations sont sans cesse revues et améliorées en se basant sur les dernières connaissances scientifiques et techniques. De fait, l'avion est l'un des moyens de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de déplacements...) les plus sûrs, sinon le plus.

En contrepartie, la surveillance de l'état d'un avion est coûteuse et prend du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). La maintenance représente en général 10 à 20 % du coût opérationnel d'un avion, et l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de capteurs câblés qui surveillent les moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]), la cellule, les structures, les engrenages et autres composants ne fait rien pour diminuer les coûts.

Le projet FLITE-WISE ("FLite Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines TEst WIreless SEnsor"), financé par l'UE, a été lancé pour éliminer ce câblage et passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) de capteurs sans fil, utilisant une interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour...) radio pour communiquer. Achevé en décembre, ce projet s'inscrivait dans l'initiative technologique conjointe (ITC) Clean Sky (Ciel propre), un partenariat public-privé entre la Commission européenne et l'industrie aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.) pour réduire l'impact de l'aviation (L'aviation est une activité aérienne définie par l'ensemble des acteurs, technologies et règlements qui permettent d'utiliser un aéronef dans un but particulier. Ces diverses...) sur l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...).

Jean-Dominique Decotignie a coordonné le projet au nom du CSEM. Dans cet entretien exclusif pour le magazine research*eu consacré aux résultats, il explique quels sont les progrès techniques réalisés par FLITE-WISE, et les avantages pour le secteur.
Quels sont les principaux objectifs du projet ?
FLITE-WISE a été lancé pour mettre au point un système sans fil auquel peuvent être reliés des capteurs acoustiques et de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) (tout en restant ouvert à d'autres types de capteurs), et capable d'effectuer des mesures continues pendant les vols d'essai. Les travaux ont conduit à deux études de cas.

Le premier est un nœud de capteurs sans fil, totalement intégré et destiné aux mesures acoustiques le long du fuselage (Le fuselage désigne l'enveloppe d'un avion qui reçoit généralement la charge transportée, ainsi que l'équipage. Le fuselage d'un avion supporte la voilure et...) d'un avion. Il se présente sous la forme d'un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet —...) souple, et il est conçu pour être appliqué sur le revêtement de l'avion et supporter les conditions difficiles des vols d'essai. Épais d'au plus 3 mm, il contient le capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de...) acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes...), le système de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...), le stockage et l'alimentation pour une campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu urbain. La campagne est...) de 12 heures (L'heure est une unité de mesure :). Ses batteries ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport...) minces peuvent être rechargées sans fil par couplage inductif, et il peut échantillonner jusqu'à 50 KHz avec un décalage maximal de 50 µs dans l'horodatage de deux nœuds.

Le second cas d'utilisation faisait partie du développement et des tests d'une nouvelle génération de moteurs à d'hélices non carénées à rotation inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y =...), plus respectueuses de l'environnement que les turboréacteurs classiques. Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...), le projet s'est limité au démonstrateur. Le nœud capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) est totalement autonome en termes d'alimentation, avec un récupérateur d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) par induction, spécialement conçu. Il peut acquérir des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) depuis huit capteurs, avec une précision de synchronisation inférieure à 0,05 ° pour la position de l'hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.).

katiaret
10/03/2015, 22h44
Quelles sont les principales contraintes des réseaux câblés de capteurs ?

Ces réseaux câblés servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) actuellement à surveiller les moteurs, structures, boîtes d'engrenages, etc. La conception du positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible,...) du capteur et son installation sont délicates, et donc coûteuses. En outre, l'installation prend du temps, un inconvénient majeur pour les installations temporaires. Et dans certains cas, par exemple pour des éléments mobiles, l'utilisation de capteurs câblés est très difficile.

Vous affirmez que les capteurs sans fil réduiront les coûts. Pouvez-vous expliquer davantage ?


Un réseau de capteurs sans fil, avec des interfaces radio, promet d'apporter des avantages sans précédent. Il réduira le coût du câblage des capteurs ainsi que le poids de l'avion (en éliminant une grande partie des câbles). Il apporte aussi bien plus de souplesse d'installation dans un avion, éliminant la nécessité de revoir la conception du câblage pour les données. Tous ces avantages sont certainement parmi les arguments majeurs en faveur de certains programmes de l'initiative Clean Sky comme Smart (Smart est une société allemande et une marque du groupe DaimlerChrysler créée en 1996 avec l'aide de Swatch Group. Elle construit des voitures de la gamme petite citadine. Les Smarts sont produites dans l'usine...) Fixed Wing Aircraft.
En termes d'efficacité, quels sont les avantages de votre système pour l'industrie aéronautique ?


Outre la réduction du coût et du poids qui vient d'être mentionnée, le système nous permet d'installer des capteurs quasiment partout dans un avion, et donc de mesurer divers types de phénomènes (chaleur, contraintes, etc.) au plus près de leur source. Ceci peut améliorer les tests et la maintenance des avions.
Quels ont été les principaux obstacles rencontrés durant le projet et comment les avez-vous surmontés ?


Les principales difficultés ont été de réaliser: l'électronique et les systèmes de récupération d'énergie capables de supporter de très fortes accélérations et des températures extrêmes (élevées ou basses); un système de communication avec une très faible consommation, et résistant aux interférences et au brouillage radio; un dispositif très compact et mince, avec toutes les fonctions sans fil, et conçu pour être apposé sur le revêtement; et une méthode pour synchroniser les mesures des capteurs des divers nœuds.

Nous y sommes parvenus grâce à notre équipe pluridisciplinaire et à une approche soigneuse d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation...) simultanée. L'Imperial College est spécialisé dans la récupération et le stockage d'énergie, SERMA Ingénierie est un expert de l'électronique aéronautique, et le CSEM est expérimenté dans l'électronique basse consommation, les protocoles sans fil et l'alimentation sans fil. La récupération d'énergie a nécessité un nouveau système, basé sur l'induction magnétique (Le phénomène d'induction électromagnétique (ou induction magnétique ou, simplement, induction) a pour résultat la production d'une différence de potentiel aux bornes d'un conducteur électrique soumis à un champ électromagnétique variable.).
Le protocole de communication (Dans les réseaux informatiques et les télécommunications, un protocole de communication est une spécification de plusieurs règles pour un type de communication particulier.) a été amélioré pour réduire davantage la consommation, en s'adaptant en permanence à la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique opérationnelle de l'avion. La miniaturisation a été possible grâce à réduction de la consommation, associée à l'optimisation du stockage de l'énergie et à une électronique hautement intégrée. Enfin, la synchronisation s'est appuyée sur une sélection très soigneuse des composants et une implémentation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations embarquée.
Quand pensez-vous commercialiser le système ?


Le secteur visé est celui de l'aéronautique où les cycles de développement et de certification vont de 5 à 10 ans, le système sera donc commercialisé dans les 2 à 3 ans.
Quelles sont les prochaines étapes du projet et avez-vous envisagé un suivi après son achèvement ?


Le système doit réussir les vols d'essai avec l'aide de l'approbateur, Airbus (Airbus est un constructeur aéronautique européen et également un acteur majeur dans la construction aéronautique mondiale. Filiale à 100 % du groupe industriel EADS, il...) Operation. Ceci est prévu en 2015. Les prototypes seront ensuite industrialisés en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) d'une production en série. La technique sera développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) davantage pour améliorer les performances en termes d'échantillonnage (L'échantillonnage est la sélection d'une partie dans un tout. Il s'agit d'une notion importante en métrologie : lorsqu'on ne peut pas saisir un événement dans son...), de bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la réponse d'un appareil est supérieure à un minimum. Elle est...) et de protection contre le brouillage.

par Isabelle
Techno-Science.net

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