Un réseau de capteurs capable de capter la chaleur
L'électronique dans l'unité de contrôle du moteur, les cerveaux du FADEC (full authority digital engine control), ne peuvent pas fonctionner à des températures très élevées et sont situées sur l'enveloppe du ventilateur du moteur. Il est important de placer l'électronique muni de capteurs près du centre du moteur sans systèmes de refroidissement spéciaux. L'utilisation de l'électronique à température élevée éliminerait le pompage de combustible spécial, l'interface des combustibles et les puits de chaleur complexes nécessaires. Les scientifiques ont exploré l'utilisation de la technologie SOI pour surmonter les questions de performance de l'électronique fondée sur le silicium à des températures élevées. Le projet HIGHTECS («Development of high temperature survival electronic devices for engine control systems») a été soutenu par l'UE dans cet objectif. L'équipe a mis au point une plateforme électronique à température élevée munie d'éléments de détection de moteur et une capacité de conditionnement du signal. Les signaux analogues provenant des capteurs sur le moteur pour la température, la souche et la vibration étaient alimentés à un convertisseur analogique-numérique. Une sortie numérique haut débit serait ajoutée au système FADEC et/ou à un système de surveillance de la santé du moteur pour une efficacité élevée avec un câblage et une complexité réduits. Les cibles fonctionnaient à des températures de 200 degrés Celsius et à court terme jusqu'à 250 degrés Celsius, et 50 000 heures de vol du moteur. L'association de la température avec les critères de voltage pour tous les composants électroniques était assez complexe. Le convertisseur analogique-numérique fourni au projet était sensible à l'approvisionnement en tension et n'a pas satisfaisait ses propres spécifications. Les tensions nécessaires pour alléger les discontinuités étaient au-delà de celles recommandées pour le circuit intégré d'application spécifique du SOI (ASIC). La reconception de l'ASIC a amélioré la performance du conditionnement du capteur analogue et des composants de mesure de fréquence, mais le convertisseur analogique-numérique n'était toujours pas linéaire sous la tension des 5 V recommandés pour la technologie SOI. Une recherche approfondie abordera le développement d'un convertisseur analogique-numérique fonctionnant bien sous la tension requise par l'ASIC SOI. Des tests de stockage à long terme à 250 degrés Celsius ont confirmé que la longévité du dispositif SOI dépassait les 50 000 heures visées pour les profils de températures de vols fournis. HIGHTECS a effectué d'importants progrès en termes de développement d'une plateforme de capteur de moteur SOI à température élevée grâce au conditionnement du signal. Une mise en œuvre réussie réduira significativement le poids et la complexité d'une surveillance du moteur et des systèmes de contrôle et stimulera leur fiabilité. Entre-temps, des méthodologies de personnalisation de l'ASIC et de conception du module multi-puces et une technologie d'emballage électronique à haute température fournissent des voies importantes pour l'exploitation de résultats de projet.
Mots‑clés
Moteur d'avion, silicium sur isolant, température élevée, dispositifs électroniques, contrôle du moteur
