Application du blindage électromagnétique dans l'aérospatiale

IlEtc.Le blindage électromagnétique, également appelé compatibilité électromagnétique (CEM), signifie qu'un appareil électronique n'interfère pas avec d'autres appareils et n'est pas affecté par ces derniers. Son principe repose principalement sur la perte par réflexion et la perte par absorption. La compatibilité électromagnétique, tout comme la sécurité que nous connaissons, est l'un des indicateurs les plus importants de la qualité d'un produit.

1 :Types de blindage électromagnétique

Le blindage électromagnétique est généralement divisé en trois types : le blindage électrostatique, le blindage magnétostatique et le blindage contre les champs électromagnétiques haute fréquence.

1.1 :Blindage électrostatique :Le conducteur atteint un état d'équilibre électrostatique dans un champ électrostatique. L'intensité du champ électrique interne d'un conducteur en équilibre électrostatique est nulle partout. En effet, selon le théorème de Gauss, si un champ électrique est présent dans le conducteur, il se produit un mouvement directionnel des charges jusqu'à ce que le champ électrique soit nul. Le conducteur est constitué d'une enveloppe métallique fermée, dans laquelle est placée la zone à protéger, afin que le champ électrostatique externe ne puisse pas affecter les objets contenus dans l'enveloppe. Par exemple, les appareils électroniques utilisent souvent des enveloppes métalliques pour se protéger des interférences électrostatiques externes et assurer le bon fonctionnement de leur circuit interne.

1.2 :Blindage magnétique statique :Le blindage magnétique statique est principalement destiné aux champs magnétiques stables. La perméabilité magnétique des matériaux ferromagnétiques étant bien supérieure à celle d'autres matériaux comme l'air, lorsque le champ magnétique externe traverse le blindage, conformément à la loi d'Ohm des circuits magnétiques, la plupart des lignes de force magnétiques suivent le matériau ferromagnétique à forte perméabilité et traversent rarement la zone blindée, ce qui permet d'obtenir un blindage contre le champ magnétique. Pour certains instruments de précision, le blindage magnétique statique est utilisé afin d'empêcher les champs magnétiques externes, tels que le champ géomagnétique, d'interférer avec les résultats de mesure.

1.3 :Blindage électromagnétique :Dans le cas des champs électromagnétiques alternatifs, lorsqu'ils frappent un blindage métallique, un courant induit est généré à la surface du métal, conformément à la loi de l'induction électromagnétique. Ce courant induit génère un champ électromagnétique secondaire de direction opposée au champ électromagnétique initial, conformément au théorème de la boucle d'Ampère. Selon le principe de superposition, les deux champs électromagnétiques se superposent et s'annulent, affaiblissant ainsi l'intensité du champ électromagnétique pénétrant dans le blindage. L'efficacité du blindage dépend principalement de facteurs tels que la conductivité, la perméabilité magnétique et l'épaisseur du matériau de blindage. Par exemple, dans le domaine des communications, afin d'éviter les interférences, la ligne de communication est blindée électromagnétiquement pour assurer une transmission stable du signal.

 2 :Applications dans le domaine aérospatial

 2.1 :Systèmes de communication :

Dans les véhicules aérospatiaux, les équipements de communication sont essentiels et nécessitent généralement une protection électromagnétique. Les systèmes de communication à très haute fréquence (VHF), à haute fréquence (HF) et par satellite (SATCOM), etc., reçoivent et transmettent des signaux radiofréquences faibles. Dans un environnement électromagnétique complexe comme celui d'un aéronef, l'absence de protection électromagnétique favorise les interférences électromagnétiques avec d'autres équipements électroniques. Par exemple, le moteur et les autres équipements de l'aéronef génèrent des rayonnements électromagnétiques en fonctionnement, ce qui perturbe la réception et la transmission des signaux des équipements de communication, entraînant une baisse de la qualité, voire une interruption, de la communication.

Non seulement les équipements électroniques de l'avion, mais aussi l'avion lui-même peuvent être perturbés par de fortes impulsions électromagnétiques générées par la foudre lors des vols dans l'atmosphère terrestre. La couche de blindage électromagnétique permet de bloquer ces interférences et de garantir la clarté et la stabilité des signaux reçus et émis par les équipements de communication.

De plus, l'équipement de communication lui-même peut également générer un rayonnement électromagnétique, affectant le fonctionnement d'autres équipements électroniques sensibles. Le blindage électromagnétique peut donc jouer un rôle de protection bidirectionnel.

Son matériau de blindage est généralement une feuille métallique ou un treillis métallique, qui réfléchit et absorbe les interférences électromagnétiques afin que les signaux dans la gamme de fréquences de communication puissent être transmis normalement.

Les véhicules aérospatiaux, lorsqu'ils traversent l'ionosphère terrestre et effectuent des missions spatiales, sont exposés au rayonnement électromagnétique cosmique, tel que les tempêtes solaires. Un blindage électromagnétique peut protéger efficacement les équipements de communication, comme la liaison entre les sondes spatiales lointaines et les centres de contrôle terrestres. Ces mesures garantissent la transmission précise des signaux de télémétrie et de télécommande, évitent les pertes ou les erreurs de signal et garantissent le bon déroulement des missions spatiales.

2.2 :Système de navigation :

Le système de navigation d'un avion comprend un système de navigation inertielle (INS), un récepteur de système de positionnement global (GPS), etc. Le blindage électromagnétique peut empêcher l'influence des interférences radiofréquences (RFI) sur les équipements de navigation.

Prenons l'exemple du GPS : le signal satellite qu'il reçoit est très faible et facilement perturbé. Sans blindage électromagnétique, le bruit électromagnétique généré par les autres équipements électroniques à bord de l'avion peut étouffer le signal GPS, réduisant ainsi la précision du positionnement, voire l'empêchant de se localiser.

À proximité de l'aéroport, le système de navigation de l'avion peut être perturbé par les signaux électromagnétiques émis par les stations de base de communication au sol, les radars et autres équipements. Des coques de blindage électromagnétique peuvent réduire ces interférences, permettant ainsi aux équipements de navigation de recevoir avec précision les signaux satellites et de calculer précisément la position, la vitesse et l'attitude de l'avion.

2.3 :Système de contrôle:

Les ordinateurs, capteurs, actionneurs et autres composants du système de commandes de vol nécessitent tous un blindage électromagnétique. Prenons l'exemple du système de commandes de vol électriques de l'avion, qui transmet les commandes par câbles. Le blindage électromagnétique peut empêcher la transmission de commandes erronées causées par des interférences électromagnétiques. Pendant le vol d'un avion, le rayonnement électromagnétique généré par des équipements tels que le moteur et les interférences électromagnétiques externes peuvent perturber le fonctionnement normal du système de commandes de vol. L'adoption d'une technologie de blindage électromagnétique, comme l'enroulement d'une couche métallique autour de la ligne de commande, permet de bloquer efficacement ces interférences et de garantir que le système de commandes de vol puisse contrôler avec précision les différentes gouvernes et la puissance du moteur, selon les instructions du pilote ou du pilote automatique. Dans le domaine aérospatial, le système de commandes de vol est plus complexe pour les engins spatiaux réutilisables. Pendant les phases de lancement et de rentrée atmosphérique, le blindage électromagnétique peut garantir la stabilité du système de commandes de vol dans des environnements électromagnétiques difficiles et éviter des accidents graves tels que la perte de contrôle de l'attitude de vol causée par des interférences électromagnétiques.

2.4 :Système de surveillance :

Le système anticollision (TCAS) et le radar météorologique (WXR) nécessitent également un blindage électromagnétique. Le TCAS doit recevoir et traiter avec précision les signaux des transpondeurs des aéronefs environnants afin de déterminer le risque de collision. Les interférences électromagnétiques peuvent entraîner une mauvaise estimation de la position, de l'altitude et d'autres informations des aéronefs environnants, et donc donner des instructions d'évitement de collision erronées. Les signaux micro-ondes émis et reçus par le radar météorologique servent à détecter les conditions météorologiques. Les interférences électromagnétiques peuvent entraîner des erreurs dans les images radar, par exemple en confondant les signaux d'interférence avec des cibles météorologiques, ou en ne parvenant pas à afficher avec précision la position et l'intensité réelles des cibles météorologiques, ce qui affecte l'évaluation des conditions météorologiques par le pilote.

Dans le domaine aérospatial, la plupart des systèmes mentionnés ci-dessus nécessitent une protection électromagnétique pour garantir leur bon fonctionnement et améliorer la sécurité et la fiabilité du vol. Parallèlement, le blindage électromagnétique contribue également à réduire les interférences mutuelles entre les appareils, permettant ainsi un fonctionnement coordonné et stable du système électronique de l'avion.

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