Rouen, le 14 septembre 2022 – A l’heure de l’électrification des systèmes, de l’avion plus vert et de la décarbonation, l’utilisation de nouvelles technologies est un levier indispensable pour atteindre cette ambition. Pour garantir leur mise en œuvre plus rapide, il est nécessaire de valider leur fiabilité. NAE, qui a fait de la Normandie un acteur reconnu sur ce sujet, a ainsi coordonné durant 2 ans le projet DiThAA pour le développement de nouvelles solutions de refroidissement pour les systèmes de communication 5G et Internet à bord des avions grâce à la miniaturisation des antennes (antennes actives).
La technologie d’antenne active est difficile à maîtriser car elle présente la problématique de dissipation thermique du fait d’une miniaturisation accrue et d’une augmentation de la puissance émise associée dans un volume qui se réduit. Il est donc indispensable de s’assurer de la fiabilité d’un tel système. DiThAA (projet Dissipation thermique des antennes actives) a permis d’explorer deux pistes de solutions de refroidissement innovantes pour lever ce verrou.
Coordonné par NAE, DiThAA était porté par plusieurs partenaires : AREELIS Technologies, ESIGELEC au travers de son laboratoire de recherche l’IRSEEM, INSA Rouen Normandie avec le LMN, NXP et SAFRAN, avec le soutien de la Région Normandie et du FEDER. Initié en janvier 2020, le projet s’est achevé en juin 2022.
Deux cas d’usages ont été explorés :
- Antenne active pour la communication 5G, avec NXP
L’objectif était de diminuer le volume d’intégration de la solution de 75% tout en gardant les mêmes performances de la liaison radio ; dans le cas de la communication 5G, les systèmes peuvent être situés un peu partout dans les villes et les immeubles, et doivent donc être facile à installer.
- Antenne active pour l’internet à bord d’un avion civil, avec SAFRAN data System
L’objectif était de minimiser l’épaisseur du dispositif de refroidissement ainsi que la surface d’échange tout en gardant les mêmes performances ; dans le cas de l’aéronautique, les systèmes se doivent d’être légers et peu énergivores, voire passifs.
L’objectif commun étant de trouver une solution facilement intégrable.
Deux types de technologies ont été identifiées comme pertinentes suite à l’étude « Dissipation Thermique » menée par NAE[1] et ont fait l’objet de preuves de concept :
- Une solution à base de matériaux à changement de phase développée par AREELIS Technologies et accompagné par l’INSA de Rouen Normandie
- Une solution à base de thermoélectricité développée par le laboratoire IRSEEM de l’ESIGELEC
Quatre preuves de concept
Ces preuves de concept ont permis de réaliser des investigations scientifiques et de dégager les conclusions suivantes :
- La solution de refroidissement Thermoélectricité (TE) à base de module Peltier répond au cahier des charges en termes de gain volumique du système dans toutes les conditions de fonctionnement. Le pilotage du module Peltier permet aussi de réguler ce refroidissement en fonction des manœuvres du panneau d’antennes, ce qui n’est pas possible avec la solution originelle plus volumineuse. Toutefois, cette solution présente l’inconvénient de nécessiter son couplage à un dissipateur et à un ventilateur, ce qui est contraignant pour l’aéronautique (internet à bord d’un avion), moins pour le secteur du bâtiment (antenne 5G).
- La solution à base de matériaux à changement de phase (MCP) répond au cahier des charges en termes de gain volumique mais n’est pas adaptée aux systèmes étudiés. En effet, cette solution, qui ne nécessite pas d’apport externe en énergie, ne parvient pas à compenser le delta entre la cinétique de réaction du MCP et la vitesse de montée en température des puces des antennes actives. Cependant, ces enseignements permettent d’envisager l’étude de la technologie MCP sur d’autres systèmes tels que l’électronique de puissance.
Le projet DiThAA s’inscrit dans la feuille de route Fiabilité des Systèmes et des Composants de NAE et prolonge la dynamique de projets tels que AUDACE, First MFP, Siemstack, CRIOS. Grâce aux avancées technologiques, solutions envisagées et montées en compétences, ils faciliteront l’émergence de nouveaux projets mais aussi le développement de nouveaux produits intégrant ces technologies dans le futur.
Ce travail initié en Normandie porte ses fruits au niveau national et pourra notamment s’intégrer dans les discussions lors du prochain National Reliability Technology Workshop qui se tiendra le 16 mars 2023[1] sur le Technopôle du Madrillet. Organisé sous l’égide du CFF – Centre Français de la Fiabilité, animé conjointement par NAE et les pôles NextMove et ASTech Paris Région, ce workshop réunira l’ensemble de la communauté Fiabilité afin d’échanger sur l’influence de la température sur la fiabilité des systèmes et des composants électroniques.
Une partie de l’équipe qui a contribué à la réalisation du Projet DiThAA, lors du comité de pilotage de clôture le 21 juin 2022 à Colombelles sur le site NXP.
Contact presse NAE
Emeline Barbé – 06 87 76 17 23 – emeline@eb-conseil.net
A propos de NAE
NAE est le réseau des acteurs de l’aéronautique, du spatial, de la défense et de la sécurité en Normandie. Fondée en 1998 et présidée par Philippe EUDELINE, l’association NAE est aujourd’hui constituée de 165 membres : des grands groupes industriels, plusieurs aéroports et une base militaire, de nombreuses PME / ETI, des start-up, des laboratoires de recherche et des établissements d’enseignement. La filière représente globalement plus de 21.500 salariés pour 4 milliards d’Euros de chiffre d’affaires en 2021 en Normandie. NAE est membre du GIFAS et du GICAT. www.nae.fr
A propos de SAFRAN Data Systems
La société SAFRAN Data Systems est spécialisée dans la fabrication et la distribution des produits et solutions de haute technologie, pour les applications aéronautiques et de défense dans les domaines de la télémesure bord et télémesure sol, d’essais en vol, de l’enregistrement vidéo et données de mission, du recueil de données de satellites d’observation, du contrôle de satellite, de la radio logicielle et du contrôle Qualité de Service pour satcom.
Secteurs d’activité du site basé à Colombelles :
- Electronique, mesures et radiocommunications
- Aéronautique, spatial et défense
- Télémesure et stations terriennes
A propos de NXP Semiconductors
Le site NXP Semiconductors FRANCE basé à Colombelles est un Centre de recherche et développement pour y concevoir des solutions pour l’électronique grand public, la sécurité, le paiement sans contact, la connectivité ainsi que les systèmes de divertissement et l’électronique embarquée.
A propos de AREELIS Technologies
AREELIS Technologies, société d’ingénierie et d’essais, experte en mécanique, mécanique des fluides, thermique et cryogénie, depuis 2002. Basée à Rouen, en Normandie, elle se donne pour mission d’accompagner ses clients dans l’innovation pour l’aéronautique et le spatial , en France comme à l’international.
A propos de ESIGELEC [IRSEEM]
Situé sur le Technopôle du Madrillet en Seine-Maritime, l’IRSEEM, le laboratoire de Recherche de l’ESIGELEC a été fondé en 2001 avec la contribution de la Chambre de Commerce et d’Industrie de Rouen et d’une quarantaine d’industriels, ainsi que le soutien important de l’État et de la Région Haute-Normandie.
L’activité de l’IRSEEM, unité de recherche en cotutelle avec l’Université de Rouen Normandie, (UR4353), se concentre autour d’un thème commun de recherche : « Systèmes Cyberphysiques en environnements sévères ».
L’Institut de Recherche en Systèmes Electroniques Embarqués (IRSEEM) assure 4 missions essentielles :
- La formation à la recherche et par la recherche des étudiants au travers du programme doctoral résultat de son rattachement à l’école Doctorale MIIS,
- La production scientifique débouchant sur l’animation et l’essaimage de connaissances,
- Le maintien de l’excellence du corps enseignant de l’ESIGELEC,
- La réponse aux besoins industriels.
A propos de INSA ROUEN NORMANDIE [LMN]
Le Laboratoire de Mécanique de Normandie [LMN] est une équipe d’accueil (EA 3828). Il appartient à l’École Doctorale PSIME et aux réseaux d’intérêts « Normandie Energie et Matériaux », « Normandie Digitale » et « Normandie Terre et Mer »et fait partie intégrant le l’école d’ingénieurs INSA ROUEN NORMANDIE.
La recherche au sein du LMN est orientée vers la maitrise des incertitudes dans la modélisation mécanique et dans l’optimisation des structures, avec pour objectif le développement de méthodes de conception et dimensionnement des structures sures, fiables et robustes malgré les variabilités, dispersions, imprécisions et incertitudes.
Les chercheurs du LMN sont entièrement dédiés à la fiabilité et Ils couvrent les aspects expérimentaux, numériques et théoriques l’optimisation en mécanique des structures. Ils s’intéressent notamment aux structures soumises à̀ un environnement sévère à caractère aléatoire ou incertain.