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Taton, Guillaume. Conception et réalisation d'un microsystème d'initiation pyrotechnique intelligent et sécurisé pour applications spatiales

Taton, Guillaume (2013). Conception et réalisation d'un microsystème d'initiation pyrotechnique intelligent et sécurisé pour applications spatiales.

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Résumé en francais

Le lancement d'une fusée fait appel à de nombreux équipements pyrotechniques chargés de réaliser des fonctions clés comme l'allumage des moteurs, la séparation et l'éloignement des étages, la découpe de la coiffe et la libération de la charge utile, et enfin, l'autodestruction du lanceur en cas de problème. Les systèmes pyrotechniques existants aujourd'hui sont certes robustes et fiables, mais ils sont aussi lourds, volumineux, et complexes. Leur installation sur lanceur est en outre relativement coûteuse en raison du caractère dangereux inhérent à tout équipement pyrotechnique. En effet, dans les systèmes pyrotechniques utilisés actuellement, les ordres sont générés par des détonateurs, puis sont transmis et distribués grâce à des lignes et des relais pyrotechniques chargés d'explosifs. Le signal peut être retardé via l'utilisation de relais retardateurs pyrotechniques. Dans ce contexte, le LAAS-CNRS en collaboration avec Dassault-Aviation et le CNES propose une nouvelle solution technologique en remplacement des technologies existantes pour répondre aux besoins de gains de masse, de volume, ainsi que de compétitivité pour les lanceurs de demain. Cette solution consiste au déploiement d'initiateurs pyrotechniques miniatures, sécurisés et intelligents, interconnectés par un BUS numérique. Ce travail de thèse consiste à concevoir et à fabriquer un démonstrateur d'initiateur capable de décoder le signal électrique codé provenant du bus numérique, de réaliser des opérations de tests, de stocker de l'énergie, et d'assurer une mise à feu sécurisée électriquement et mécaniquement. Ces travaux s'appuient sur le savoir faire du LAAS en nano-énergétique, micro-technologie et intégration des systèmes. Après avoir évalué les différentes technologies existantes pour répondre a chacune des fonctions que doit réaliser l'initiateur, nous avons procédé à la conception précise des différents éléments constitutifs. Nous retiendrons comme principales innovations de ces travaux : le projet d'intégrer sur une même puce les fonctions l'intelligence du système, la gestion du stockage local d'énergie, la sécurité électrique et le pilotage du système d'armement mécanique ; le choix d'un système d'armement mécanique basé sur un micromoteur brushless, permettant de sécuriser mécaniquement l'initiateur dans un volume de moins de 0,5 mm3 ; le choix d'une conversion électro-pyrotechnique réalisée en technologie MEMS, permettant d'intégrer une composition pyrotechnique de type nano-thermite multicouche Al/CuO sur une plateforme de chauffe sur membrane SU-8 et enfin une architecture compacte de moins de 3 cm3 intégré dans un corps d'interface mécanique et électrique prenant en compte au maximum les contraintes d'interconnexions au faibles dimensionnalités. Pour réaliser un démonstrateur de thèse, nous avons développé puis appliqué les procédés de mise en œuvre technologique permettant la fabrication des différentes briques technologiques. Après fabrication, ces éléments ont étés caractérisés pour valider leur conformité au cahier des charges.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Rossi, Carole
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres :Pyrotechnie - MEMS - Micro/nano-technologie - Intégration des systèmes
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :22 Sep 2014 09:36