Quand la simulation permet de réduire les risques d’interférences entre systèmes radio sur un avion

Une société française spécialisée dans les services de maintenance et de modifications pour avions civils et militaires (MRO) a fait appel aux services d’ingénierie de NEXIO pourétudier les éventuelles perturbations d’un nouveau système SATCOM sur un Airbus A330 sur les autres systèmes radio de l’avion.

La problématique :


L’ajout d’un nouveau système radio avec son antenne sur un avion nécessite de faire une analyse d’interférence pour s’assurer que celui-ci ne viendra pas perturber les autres systèmes (VHF, radionavigation, altimétrie, radio-communication…) eux aussi connectés à des antennes.
Selon la procédure standard, des analyses puis des essais sur avion sont nécessaires pour vérifier l’absence d’interférences avec les différents équipements existants.
Cependant ces opérations se heurtent à plusieurs problèmes pour la réalisation des mesures :
– L’avion doit être immobilisé au sol pendant les essais
– Le nombre de systèmes à tester peut-être très importants et les essais peuvent donc être très lourds
– La difficulté de changer la position de l’antenne lors de la réalisation des essais.

NEXIO a donc proposé d’utiliser la simulation électromagnétique pour cette étude.

1. Réalisation de l’étude

Elle s’est déroulée en 4 étapes :
• Modélisation des antennes
• Modèle numérique de l’avion
• Simulation du découplage entres antennes
• Calcul de la matrice d’interférence.

La première étape consiste à modéliser les antennes existantes, ainsi que la nouvelle que l’on souhaite implanter sur l’avion. Or, les fabricants d’antennes ne fournissent que très peu d’informations. Dans ce conteste, selon les cas, un diagramme de rayonnement peut être utilisé ou alors un modèle CAO approché de l’antenne est recréé. Ce modèle est validé avec les caractéristiques techniques fournies par le fabricant ou par des mesures de l’antenne.
Une des difficultés est de reproduire le comportement de l’antenne dans sa bande de fréquence de fonctionnement mais aussi hors de sa bande. En effet, une antenne VHF fonctionnant à environ 130 MHz peut perturber une antenne GPS qui fonctionne normalement à 1575 MHz.

La deuxième étape consiste à créer un modèle numérique de l’avion. Pour cela, un maillage est généré à partir de la CAO de l’avion.

La simulation est réalisée avec un logiciel de simulation électromagnétique. Le choix du solveur dépend de la fréquence de fonctionnement des antennes, de la taille du modèle et de la complexité (ex : matériaux). Pour cette étude nous avons utilisé une méthode dite « asymptotique », l’Optique Physique (OP) adaptée à la taille du problème. La simulation nous permet alors de déterminer le couplage entre chaque antenne.

Pour finir, la matrice d’interférences utilise les données de couplage calculées précédemment et intègre les puissances et sensibilités de chaque système pour mettre en évidence une marge entre sensibilité et niveau de signal parasite.

2. Résultat obtenu

L’analyse d’interférence par simulation permet de déterminer les risques d’interférence entre systèmes radios sur un avion avec une bonne précision.
La qualité du résultat obtenu permet de décider si l’installation est possible ou pas sans engager des frais importants liés à une lourde campagne de mesures.
Un fois que le modèle numérique est disponible, il est possible de faire varier la position de l’antenne sur l’avion afin de trouver le meilleur compromis, ce qui est impossible lors des essais sur avion.

Bien que certains essais soient indispensables pour la certification finale, la simulation permet de réduire ce nombre et donc de réduire le temps d’immobilisation de l’appareil au sol.

Une telle étude montre clairement l’apport de la simulation en termes de réduction de coûts et de délais pour la réalisation d’un tel projet d’implantation d’une nouvelle antenne sur un avion.

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