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RÉSUMÉ
Par opposition à la CEM des composants ou des équipements électronique, l’approche de la CEM de niveau système présente des spécificités. Jusqu’au stade final de la qualification, il est important de maîtriser la définition du système et des travaux par phases successives. Ces étapes sont jalonnées par les spécifications, les analyses d’interactions entre les contributeurs CEM, les modélisations et des essais. Dans cet article, sont présentés les aspects spécifiques de la CEM rencontrés sur un système et la démarche incrémentale dans la logique de démonstration. Des exemples inspirés du domaine des lanceurs spatiaux seront utilisés pour illustrer les différents points évoqués.
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Florent TODESCHINI : Ingénieur CEM - Ariane Group, Les Mureaux, France
INTRODUCTION
Le traitement de la CEM (compatibilité électromagnétique) d’un système doit être abordée avec méthode tant il est complexe d’en acquérir une justification qui soit couvrante vis-à-vis des exigences de performance attendues. Les principales difficultés portent sur la coexistence d’équipements électriques et électroniques de natures différentes qui peuvent composer le système, ainsi que les câbles qui les relient. Sur ce point, les contraintes d'aménagement peuvent imposer des proximités favorables à la diaphonie qu’il faut alors gérer en adaptant les protections. À ceci s’ajoute bien souvent des contraintes d’environnement électromagnétique externe qui nécessitent que les chaînes électriques soient aussi robustes à ces agressions.
Autres aspects, la taille du système qui introduit des effets de perte en ligne que l’on ne retrouve pas à l’échelle d’un équipement, ou encore des phénomènes de résonance relatifs aux grandes longueurs de câblage. Comme nous le verrons dans cet article, les matériaux (métalliques, composites), qui constituent le système, interviennent dans l’approche CEM, puisqu’ils participent, selon leur caractéristiques intrinsèques et selon la qualité des métallisations, à la circulation de courants. On associe à ceci les thématiques du grounding et du bonding qui font partie intégrante des règles à considérer dans la conception, car elles peuvent impacter à différent degré, les niveaux de spécification CEM à destination des équipements qui composent le système. Tous ces points sont abordés et illustrés dans cet article au travers d’exemples issus du domaine des lanceurs spatiaux.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2011 par Olivier MAURICE, Guillaume HUBERT, Evlin YALCIN, Frédéric LAFON
DOI (Digital Object Identifier)
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Évolution de la CEM dans les systèmes futurs
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3. Spécificités CEM système – Lanceurs spatiaux
3.1 Coexistence entre produits de nature variée
Dans les chapitres précédents, il a été évoqué les principaux éléments qui composent un système, à savoir les équipements électroniques, les câblages ou encore les structures. D’autres éléments viennent compléter cette liste pour les systèmes les plus complexes, à l’image des lanceurs. En effet, ces systèmes intègrent des produits pyrotechniques destinés à la mise à feu des propulseurs, des systèmes de découpe pyrotechnique, ou encore des moteurs alimentés par des ergols. Ces différents éléments ont un impact sur la CEM à différents niveaux.
En ce qui concerne les produits pyrotechniques, leur présence implique notamment des essais de susceptibilité aux effets conduits et rayonnés pour justifier l’atteinte de marge de sécurité au sol ou de fiabilité en vol (robustesse aux phénomènes électrostatique du vol notamment). L’aménagement de ces produits est aussi pris en compte vis-à-vis des sources de rayonnement que sont les actionneurs électriques.
Sur un autre aspect, les moteurs cryotechniques utilisent des ergols à des températures très basses (< − 280 °C) et génèrent un jet propulsif dépassant largement les 1 000 °C. On retrouve inévitablement des fonctions électriques dans ces zones du lanceur à fortes contraintes climatiques. Malgré les protections thermiques mises en œuvre, les équipements, les capteurs et les câblages doivent présenter des caractéristiques compatibles avec ces conditions climatiques. Par exemple, les gaines diélectriques des câbles ont des performances adaptées à ces températures, ce qui a forcément un impact sur leur performance intrinsèque (paramètres électriques R, L, C, G).
Le traitement CEM système nécessite la connaissance des phénomènes électriques et électromagnétiques des chaînes, mais aussi la familiarisation avec les technologies sous fortes contraintes (thermique et mécanique). Le traitement CEM d’un système implique inévitablement la mise en relation avec une grande diversité de métier qui dépasse le périmètre des activités électriques.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Marshall Space Flight Center Electromagnetic Compatibility Design and Interference Control (MEDIC) Handbook. - NASA Reference Publication 1368 (1995).
-
(2) - Electrical Grounding Architecture For Unmanned Spacecraft – NASA Technical Hadbook. - NASA-HDBK-4001 (1998).
-
(3) - MAURICE (O.) - Compatibilité électromagnétique des systèmes complexes. - Hermès – Sciences (2007).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Space Engineering – Electromagnetic Compatibility. - Norme ECSS-E-ST-20-07c - (7 février 2012)
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