Projet ANR-11-ASTR-0039 – UMEPS : Gestion des Incertitudes de la Protection Électromagnétique sur les Systèmes
Programme : Accompagnement Spécifique de Travaux de Recherches et d'Innovation Défense (ASTRID)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Richard PERRAUD (EADS France)
Partenaires : AIRBUS DEFENCE AND SPACE SAS; AIRBUS GROUP SAS; Laboratoire Ampère; AIRBUS HELICOPTERS; INGENIERIE MATHEMATIQUE CALCUL SCIENT...
Montant : 292417.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 24 mois
Résumé : Introduction des incertitudes dans les modélisations électromagnétiques du domaine aérospatialLe dimensionnement des contraintes électromagnétiques sur les grands systèmes sont souvent basées sur des approches pire cas sans pouvoir chiffrer la marge que l’on dispose. Le projet UMEPS introduit une démarche d’analyse probabiliste qui permettra de mieux définir cette marge et de répondre à des objectifs de fiabilité chiffrée
La performance des calculs au service du traitement des incertitudes en électromagnétismeLes enjeux de la protection électromagnétique sont de pouvoir atteindre des performances maîtrisées sans pourtant surprotéger le système, - surprotection qui amènerait à des contraintes trop sévères (masse, coût,), ni le soumettre à des opérations de maintenance excessives, ce qui augmenterait son coût de possession mais surtout nuirait à son taux de disponibilité.Pour améliorer les traditionnelles analyses déterministes pire cas, il paraît nécessaire de développer une approche permettant de faire un lien entre les incertitudes, les marges que l’on impose et la notion de risque y afférant. Une meilleure gestion des marges permettra de mieux maîtriser le développement des systèmes, tout en garantissant aux clients une fiabilité chiffrée. C’est la finalité du projet UMEPS qui s’appuiera sur des méthodes probabilistes développées et regroupées au sein d’une plateforme OpenSource de traitement des incertitudes.Le projet UMEPS vise les quatre objectifs suivants :Quantifier et analyser les sources d’incertitudes impactant le dimensionnement des contraintes électromagnétiques dans les domaines aéronautique et spatial,Développer des méthodes de réduction de modèles afin de traiter d’une façon probabiliste les incertitudes liées à la géométrie et aux matériaux.Démontrer le caractère opératoire de la démarche probabiliste dans le domaine des effets indirects foudre, des champs forts (f<1GHz) et CEM sur un sous-système représentatif.Etablir et promouvoir une démarche d’analyse probabiliste de la protection électromagnétique des systèmes (guideline, workshop).
Approches probabilistes et réduction de modèlesLe traitement des incertitudes a été formalisé dans des ouvrages et a conduit à la réalisation d’une plateforme informatique nommée Openturns. Ces techniques ont déjà été appliquées dans le domaine industriel surtout dans le domaine mécanique. Umeps propose l’introduction de ces méthodes dans le métier de la protection électromagnétique. Par ailleurs, la modélisation électromagnétique est très répandue chez les intégrateurs du domaine aérospatial mais les modèles numériques utilisés pour dimensionner les contraintes sur les équipements sont souvent lourds et couteux en temps de calcul. Ainsi, en l’état ils ne sont pas adaptés au traitement des incertitudes malgré l’augmentation de la performance des ordinateurs. Il est donc nécessaire d’obtenir des modèles plus légers qui facilitent le traitement des aléas. Le projet propose des réductions de modèles linéaires et non linéaires.
Résumé de la soumission : Les enjeux sont de taille dans le domaine de la protection électromagnétique puisqu’il s’agit d’atteindre des performances maîtrisées sans pourtant •	surprotéger le système - surprotection qui amènerait a des contraintes trop sévères en terme de masse, coût, •	le soumettre à des opérations de maintenance excessives, ce qui augmenterait son coût de possession mais surtout nuirait à son taux de disponibilité.Lors du développement d’un nouveau programme, les incertitudes (méconnaissance du système, variabilité de certains paramètres, vieillissement, …) sont actuellement prises en compte par la mise en place d’une politique de dimensionnement et de marges qui s’appuie la plupart du temps sur une approche « pire cas ». Cette approche déterministe a bien souvent fait ses preuves par les retours d’expérience que l’on a. Néanmoins, on ne maîtrise pas (au sens quantification) la notion de risque liée aux différentes sources d’incertitudes afin de répondre à des objectifs chiffrés de fiabilité et/ou de disponibilité.Dans ce contexte, il paraît nécessaire de développer une approche permettant de faire un lien entre les incertitudes, les marges que l’on impose et la notion de risque y afférant. Une meilleure gestion des marges permettra de mieux maîtriser le développement des systèmes, tout en garantissant aux clients une fiabilité chiffrée. C’est la finalité du projet UMEPS qui s’appuiera sur les méthodes probabilistes récemment développées.Le projet UMEPS vise les quatre objectifs suivants :•	Quantifier et analyser les sources d’incertitudes impactant le dimensionnement des contraintes électromagnétiques dans les domaines aéronautique et spatial •	Développer des méthodes de réduction de modèles afin de traiter d’une façon probabiliste les incertitudes liées à la géométrie et aux matériaux. •	Démontrer le caractère opératoire de la démarche probabiliste dans le domaine des effets indirects foudre, des champs forts (f<1GHz) et CEM sur un sous-système représentatif. •	Etablir et promouvoir une démarche d’analyse probabiliste de  la protection électromagnétique des systèmes (guideline, workshop)L’écriture d’un guideline du traitement des incertitudes pour le métier de la protection électromagnétique, la dissémination des méthodologies développées au travers de workshops organisés avec les acteurs français majeurs (DGA, ONERA, THALES, AIRBUS…) sont les principaux résultats de l’étude.L’écriture d’un guideline du traitement des incertitudes pour le métier de la protection électromagnétique, la dissémination des méthodologies développées au travers de workshops organisés avec les acteurs français majeurs (DGA, CEA, ONERA, INRIA, AIRBUS, RENAULT, PSA, VALEO…) sont les principaux résultats de l’étude.UMEPS réunit des partenaires complémentaires, deux industriels français (ASTRIUM-ST, EUROCOPTER), comptant pour 25% de l’activité, un laboratoire de recherche industrielle (EADS IW) pour 25%, un laboratoire CNRS (AMPERE) pour 30% et une PME (IMACS) pour 20%. Les domaines d’application visés par UMEPS sont en premier lieu l’aéronautique et le spatial, où la maîtrise des risques (sûreté, sécurité) est primordiale. Dans un deuxième temps, d’autres secteurs industriels sont visés, notamment l’automobile et les télécommunications
Résultats : Afin de conduire les études probabilistes, un des premiers résultats du projet est de faire un état de l’art des marges actuelles et d’identifier les paramètres dimensionnant la déclinaison des contraintes. Dans un deuxième temps, l’identification de la variabilité de ces paramètres est réalisée en se basant soit sur la base de l’expertise, soit sur des mesures disponibles. Concernant la réduction des modèles linéaires, des avancées scientifiques significatives sont réalisées en prenant en compte dans les modèles réduits des paramètres distribués tels que l’impédance de surface des structures. Umeps vise également à diffuser les méthodes et outils vers d’autres acteurs industriels et universitaires (civil et militaire) au moyen de deux workshops. Un guideline de la prise en compte des incertitudes en  électromagnétisme sur les systèmes complexes est également un résultat important du projet.
Perspectives : La perspective du projet Umeps est une adhésion des concepteurs CEM à cette démarche probabiliste puisque on s’attache à promouvoir une méthodologie solide et opératoire. Il faut adopter un vocabulaire commun et ainsi améliorer les prises de décision en maitrisant mieux les marges entre la contrainte et la ressource (tenue des équipements). Il parait intéressant de poursuivre l’effort en direction de partenaires travaillant dans le domaine avionique
Publications et brevets : Pas de publication a ce jour.