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RÉSUMÉ
La mise en place d’essais CEM sur un système peut se révéler complexe pour des raisons de taille ou de coût des alternatives doivent alors être trouvées pour réaliser ces essais. Les difficultés portent sur la configuration du spécimen servant à la qualification, mais aussi sur la représentativité. Cet article présente les critères de succès, la sélection des modes de fonctionnement et les paramètres d’influence dans la préparation des essais ainsi que la mise en œuvre des mesures qui doit être la moins intrusive possible au risque de compromettre les résultats. Tous ces points seront abordés et illustrés par des exemples concrets d’essais menés dans le domaine des lanceurs spatiaux.
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Soizic DUBOIS : Ingénieur - Responsable du centre d'études et d'essais GERAC de Paris Île-de-France
INTRODUCTION
Lobjet de cet article est d'aborder la problématique des essais CEM sur les grands systèmes. Sans être exhaustif, il essaye d'évoquer les principales difficultés de ces types d'essais.
De par les coûts élevés rapidement atteints lorsque l'on veut réaliser ce type d'essais, il est légitime de se reposer continûment la question de leur raison d'être.
Il reste qu'au-delà des certitudes que peuvent apporter les compétences croissantes en simulation, la dimension de certification de ces essais les rend encore aujourd'hui incontournables comme dernière étape dans le cycle en V système.
De par cette position en fin de projet, l'essai système est également l'occasion de confirmer les performances sous contraintes de l'ensemble de ses constituants dans un cadre au plus proche de la configuration finale.
Cette hypothèse sous-tend une maîtrise des écarts résiduels entre les conditions de test et ce que sera la vie réelle du système dans son environnement. Comme on ne peut tester toutes les conditions de vie, on est amené à restreindre le nombre d'essais effectués et donc à justifier des choix de configuration d'essai. Dans ces configurations, il faudra veiller à la pertinence des bancs de test éventuellement nécessaires pour simuler les éléments d'environnement.
Pour illustrer les démarches suivies pour répondre à ces problématiques, on présente un des essais CEM effectués sur des systèmes avions : l'essai « champs forts » hautes fréquences. On présente dans un premier temps l'environnement qui est à l'origine de cet essai. Dans un second temps, on explique l'impact de cette contrainte au niveau d'un avion. Et enfin, on montre les techniques ayant dû être mises en œuvre afin de pouvoir réaliser cet essai sur un avion.
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- Version courante de mai 2018 par Florent TODESCHINI
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1. Pourquoi fait-on un essai système
Se contenter de réaliser des essais au niveau équipement serait beaucoup plus aisé, surtout lorsque l'on doit réaliser des essais sur des systèmes tels qu'un aéronef qui, de par ses dimensions physiques, devient très complexe à tester dans un laboratoire. Alors pourquoi s'obliger à réaliser des essais systèmes si cela est si complexe ? La réponse est simple : il n'est pas possible aujourd'hui de garantir la réponse d'un système à partir de la seule réponse des sous-systèmes ou équipements qui le composent. En effet, il ne faut pas négliger les effets de couplages qui découlent de l'interconnexion de chacun de ces sous-ensembles entre eux. Au final la réponse du système complexe ne découle plus des seules réponses considérées une à une de chacun de ses sous-ensembles. Des couplages non couverts par les configurations d'essais équipement peuvent ainsi apparaître et remettre en question une partie de la conception au niveau du système.
Une autre solution pour éviter les essais « réels » au niveau système, consisterait à réaliser une « virtualisation » des essais au niveau système par l'usage d'outils numériques. Il s'agit donc de réaliser une simulation du système puis, par calcul, d'avoir une estimation de ses performances en CEM. Mais les techniques des outils numériques actuels ne donnent pas encore accès à une telle simulation. Des approches nouvelles seront sans doute efficaces dans dix ans ou plus, mais il restera la difficulté des échanges d'informations détaillées sur le système pour pouvoir accéder à ce type de calculs. Par ailleurs, ce type de calculs nécessite des processus industriels comprenant des étapes de modélisation qui ne sont pas incorporées dans les cycles de développement d'aujourd'hui. Concernant les outils numériques classiques, malgré la forte croissance des technologies informatiques (multiplication des puissances de calcul, robustesse des codes, etc.), les électroniques dans le même temps se développent tout aussi rapidement, et il reste ainsi toujours un gap qui ne permet pas une simulation complète et garantie des systèmes modernes avec les outils actuels dont les schémas numériques rigides acceptent mal ces changements de technologies. On explique ainsi l'importance actuelle que prend la réalisation des essais « réels » en complément éventuel d'essais « virtuels » dans les processus de validation (certification) des systèmes.
Fondamentalement,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PERDRIAU (R.), MAURICE (O.), DUBOIS (S.), RAMDANI (M.), SICARD (E.) - Exploration of radiated electromagnetic immunity of integrated circuits up to 40 GHz. - IEEE Electronics Letters, 12 Mai 2011.
-
(2) - MAURICE (O.), REINEX (A.), DUBOIS (S.), BRINDEJONC (V.) - Topologie, graphes et analyse tensorielle des réseaux pour la physique et la compatibilité électromagnétique en particulier, - Mai 2010, sur le site http://olivier.maurice.pagesperso.orange.fr/topologie_PLP_v5.3-f.pdf.
-
(3) - DEMOULIN (B.), BESNIER (P.) - Les chambres réverbérantes en électromagnétisme, - ed Lavoisier (2010).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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La CEM en phase d'appel d'offres
-
La compatibilité électromagnétique dans les circuits intégrés
NORMES
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« Guide to Certification of Aircraft in a High Intensity Radiated Field (HIRF) Environment », Mars 2011 - EUROCAE – ED-107 : -
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« Certification of Aircraft Electrical/electronic systems for the indirect effects of lightning », Mai 1996 - EUROCAE – ED-81 / SAE ARP 5413 : -
ANNEXES
Site de l'EUROCAE : http://www.eurocae.net
Site SAE International : http://www.sae.org/
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