Essais & Simulations 145

DOSSIER Afin de diminuer

DOSSIER Afin de diminuer à la fois le temps de pose de cette instrumentation (routage) et le coût de ces kilomètres de câbles, Airbus Defence and Space a travaillé de concert avec l’agence spatiale européenne et le CNES pour mettre au point des capteurs de température sans fil [R1] ce qui devrait à terme simplifier les phases de préparation d’essai et donc le coût de ces essais. LES ESSAIS Reproduire sur terre les conditions extrêmes existantes dans l’espace sur les grands volumes devant contenir les satellites coûterait extrêmement cher. Les satellites font couramment deux mètres cinquante de côté et jusqu’à six mètres de hauteur, voire davantage pour les plus grands. Le caisson vide-thermique SIMMER (Simulateur HERMES du nom de la défunte navette spatiale européenne) (Fig. 2) fait ainsi dix mètres de diamètre et dix mètres de long. Ses parois sont tapissées de radiateurs peints en noir dans lesquels circule de l’azote gazeux à -170°C. S’il avait fallu reproduire les conditions exactes régnant dans le vide sidéral, beaucoup plus froid puisque à quelques degrés Kelvin à peine, il aurait fallu remplacer l’azote par de l’hélium ce qui aurait eu le double inconvénient de mettre ces essais à un coût prohibitifs (80% de l’air ambiant est constitué d’azote alors que l’hélium est un gaz rare) et de générer des fuites incontrôlables, l’hélium étant beaucoup plus compliqué à canaliser que l’azote, sa molécule étant pratiquement la plus petite du tableau périodique des éléments. Un compromis a donc consisté à qualifier les structures spatiales de grandes tailles à une température moins froide que celle à laquelle elles seront réellement soumises et à ensuite extrapoler les résultats, la précision de cette interpolation s’étant révélée satisfaisante à l’usage. Des recherches ont été menées pour réaliser le pilotage du moyen de manière automatique à l’aide d’algorithme de commande prédictive. Au cours de ces longues campagnes d’essais, les équipes analysent 24h/24 les différentes configurations de fonctionnement du satellite. Il s’agit aussi d’être réactif pour faire face à des situations imprévues telles que des réactions inattendues du satellite (non conformes à celles prédites par le modèle) mais aussi et surtout des pannes, celles-ci pouvant survenir aussi bien au niveau du satellite qu’au niveau du moyen d’essai. Dans le but de réduire les coûts induits par ces essais et donc d’améliorer la compétitivité de la société, des recherches ont été menées pour réaliser le pilotage du moyen de manière automatique à l’aide d’algorithme de commande prédictive. Cependant si cette technique a pu s’appliquer avec succès aux chambres de tailles moyennes pour tester des équipements [R2], il n’a pas encore été envisagé d’appliquer cette technique pour les essais satellites compte tenu à la fois de leur complexité et du risque associé, un gros satellite ayant un coût de plusieurs centaines de millions euros. L’EXPLOITATION DES RÉSULTATS Lors de ces essais, il est donc nécessaire de faire l’acquisition de milliers de voies de mesure de manière à pouvoir ensuite les exploiter en les comparants aux résultats du modèle. Pour ce faire, Airbus Defence and Space a développé au fil des années des outils informatiques qui ont été regroupés dernièrement permettant de faire le lien de manière continue entre les architectes, le bureau d’études, les équipes d’intégration et les essais. Les avantages sont multiples favorisant le dialogue entre les différents services et permettant des réductions de coût importantes (formation, communication inter service, diagnostics, comparaisons et analyse des résultats, …). L’année dernière un nouveau module a été développé pour piloter les chambres videthermique (DynaThermaNeo) permettant l’utilisation d’un outil complètement intégré dans une suite logicielle allant de la conception de l’essai à l’analyse des résultats en passant par une interaction dynamique avec son pilotage en temps réel [R3]. Il est ainsi possible par exemple de manière simple non seulement d’afficher les courbes de températures des différentes voies de mesure mais encore en pointant chaque courbe avec la souris, d’afficher la photographie du capteur donnant la mesure observée. On a ainsi une idée précise du lieu où le phénomène est observé. Toujours en utilisant la base de données Bibliographie [1] N. Chauvet, P-E. Dupuis, C. Corberand, S. Polino, X. Lafontan, J. Marti, V. Frad, “Thermal Wireless Sensors Development”, European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Environmental Testing, 23-26 Mars, 2021. [2] R. Lamandé, V. Sayoux, F. Cabaret, P-E. Dupuis, “Radiative Thermal Regulation in Thermal Vacuum Tests”, European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Environmental Testing, 23-26 Mars, 2021. [3] DynaWorks V7 Product Specifications, Integrated test and simulation data management and analysis for demanding professionnals. 32 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°145 • juin-juillet-août 2021

DOSSIER à laquelle est relié l’outil de pilotage, il est possible de superposer les courbes mesurées aux courbes prédites par le modèle thermique dans le cours de l’essai. On peut aussi y rajouter une courbe prédisant la suite par interpolation ce qui permet d’affiner le pilotage et donc de raccourcir les durées d’essais. Sur le plan graphique, une visualisation 3D permet d’afficher le modèle thermique du satellite et d’y représenter sous forme de cartographie les températures prédites, calculées ou mesurées, ou les différences entre ces valeurs, le tout en temps réel (Fig. 3). Fig. 3 – DynaWorks-Systema (DySCo) - Comparaison calcul-essais en temps réel CONCLUSIONS Les derniers progrès introduits dans le traitement des données depuis le bureau d’études jusqu’à la réalisation des essais ainsi que les améliorations des moyens d’essais eux-mêmes poursuivis constamment au fil des ans, permettent à Airbus Defence and Space de continuer à améliorer sa compétitivité dans la lutte qui se joue au niveau mondial. Cette politique d’amélioration continue et les investissements associés, permettent à la société de compter parmi les acteurs incontournables du domaine ● Paul-Éric Dupuis Autorité Technique Centre d’Essais Toulouse Un carrefour d’échanges incontournable pour les experts, les ingénieurs et les techniciens de l’environnement Rejoignez-nous dernières techniques d’essais et de simulation de l’environnement formation journées techniques colloques, salons ouvrages guides techniques 1967 Qui est concerné par notre activité ? • • • • Association pour le développement des Sciences et Techniques de l’Environnement - Association régie par la loi 1901 - - www.aste.asso.fr - Tel : 01 61 38 96 32 ESSAIS & SIMULATIONS • N°145 • juin-juillet-août 2021 I33