Contrôle de l’isolation des systèmes électriques des avions
Aujourd’hui, les grands avions de passagers dépendent de systèmes de distribution à basse tension pour tout alimenter, depuis l’avionique et les commandes jusqu’à l’éclairage et aux divertissements en vol. Cependant, les avions devenant de plus en plus électriques, le besoin de tensions plus élevées augmente également. «Avec l’augmentation prévue de la demande d’énergie électrique à haute tension dans les grands avions de passagers et d’autres concepts d’avions plus électriques, de nouveaux systèmes de distribution électrique seront nécessaires pour permettre des systèmes de propulsion électrique sûrs, légers et très efficaces», explique Antonio Griffo, professeur d’électronique de puissance et d’entraînements électriques à l’université de Sheffield(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Mais une tension plus élevée signifie des contraintes accrues pour l’isolation électrique des câbles, des machines électriques et des composants. Cela signifie également que la surveillance de l’état de santé de l’isolation et la détection des défauts deviennent cruciales dans les systèmes critiques pour la sécurité, tels que les systèmes d’alimentation des avions. C’est là qu’intervient le projet IMITAES(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE. Le projet, qui a reçu le soutien de l’entreprise commune Clean Sky 2(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a permis de concevoir, de démontrer et de fournir des systèmes innovants de contrôle de l’isolation, spécialement conçus pour répondre aux exigences du secteur aérospatial.
Mise à la terre Isolation Terra
Alors que les systèmes de distribution d’énergie de la plupart des avions conventionnels utilisent la cellule métallique de l’avion comme système de mise à la terre, les avions électriques du futur nécessiteront quelque chose d’un peu plus robuste. Une alternative est la mise à la terre Isolation Terra (IT). Les configurations de mise à la terre IT se caractérisent par l’absence de connexion conductrice intentionnelle à la terre. Un système de mise à la terre se compose d’un ensemble de conducteurs et d’électrodes qui fournissent un chemin à faible résistance pour que le courant électrique s’écoule vers la terre en cas de panne ou de dysfonctionnement. Ce faisant, le système contribue à assurer la sécurité des passagers et de l’équipage et le bon fonctionnement des équipements de bord de l’avion. «Les systèmes électriques de grande puissance dans les applications à haute fiabilité utilisent souvent la mise à la terre IT, qui offre des avantages tels que la gestion du courant de défaut et la poursuite du fonctionnement après un défaut», explique Antonio Griffo, qui a été le coordinateur du projet IMITAES. Cependant, la mise à la terre IT crée également de nouveaux défis, notamment la capacité de surveiller et de déterminer correctement quand un défaut d’isolation s’est produit.
Surveillance des systèmes électriques basés sur la mise à la terre IT
Malgré le rôle essentiel que jouent les technologies de contrôle de l’isolation pour garantir la sécurité des aéronefs, elles n’ont généralement pas été testées, éprouvées, optimisées ou commercialisées pour des applications aérospatiales. C’est du moins ce qui se passait jusqu’ici. Grâce aux travaux réalisés dans le cadre du projet IMITAES, une telle technologie pourrait bientôt être commercialisée. «Nous avons travaillé avec Rolls Royce(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), une entreprise spécialisée dans le développement et la fourniture de solutions complexes de puissance et de propulsion pour des applications aéronautiques critiques en termes de sécurité, afin de comprendre les exigences spécifiques du secteur aérospatial», note Antonio Griffo. Sur la base de ces spécifications et en collaboration avec Bender(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), un fournisseur de premier plan de solutions pour la sécurité électrique, le projet a développé un certain nombre de modèles et de prototypes pour la surveillance des systèmes électriques basés sur la mise à la terre IT. Chaque solution a été vérifiée et validée par une série d’expériences menées dans des conditions représentatives du système d’alimentation d’un avion.
Électrifier aujourd’hui les avions de demain
L’équipe d’IMITAES travaille actuellement à faire progresser le niveau de maturité technologique de ses solutions de surveillance et à les préparer à des essais en vol réel. Les chercheurs collaborent également avec les comités de normalisation pour s’assurer que leurs dispositifs de contrôle de l’isolation deviennent une caractéristique standard des futurs aéronefs. «Tous ces travaux contribueront à l’adoption de systèmes de mise à la terre IT et, en définitive, à l’électrification des avions de demain», conclut Antonio Griffo.
Mots‑clés
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