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L'"impulsionnel" trouve sa voie

Jean-Charles Guézel
L'

Prototype de lanceur à rails segmentés associé à l'étude du concept Casae.

© DR

Le concept Casae résout brillamment les problèmes relatifs à l'alimentation des lanceurs électriques "haute énergie".

Un concentré de haute technologie : au-delà de son application principale, d'ordre militaire, c'est ainsi qu'il faut voir Casae (Concept d'alimentation séquentielle des armes électriques). "Concentré" car rares sont les projets industriels réunissant autant d'innovations, aussi bien dans le domaine des matériaux (commutateurs électroniques en carbure de silicium) que de l'énergétique (stockage dans des bobines supraconductrices) ou de l'architecture des systèmes (alimentation séquentielle). Tout cela au service de l'électronique impulsionnelle à très hauts niveaux d'énergie, essentiellement dans un but de catapultage (aéronefs, drones, obus...).

L'"impulsionnel", appliqué aux lanceurs électriques ou à l'irradiation électromagnétique, est en effet l'un des défis auxquels est confrontée l'industrie de l'armement. Pour une raison très simple : l'énergie électrique, si elle offre de meilleures perspectives que l'énergie chimique (poudre et explosifs), en vitesse de projectiles notamment, n'est disponible (normalement) que sous forme continue ou quasi continue. Ce qu'apporte Casae, c'est la possibilité de conférer aux projectiles la même énergie que le ferait une décharge unique de condensateur, mais de façon progressive et donc très souple.

Des impulsions plus facilement maîtrisables

L'équipe mise en place autour de Michel Amiet, responsable génie électrique de la DGA, pour mener à bien ce projet est composée de quatre personnes (Pascal Tixador, Emil Spahn, Pascale Lehmann, Jean-Pierre Brasile). Pour ses travaux, elle a reçu le 32e prix Ingénieur général Chanson (l'un des "pères" de l'armement nucléaire français) décerné par l'Association de l'armement terrestre.

Contrairement à la méthodologie classique qui consiste à délivrer en une fois l'énergie au composant actif de l'arme, le concept Casae met en oeuvre une combinaison dans l'espace (par segments) et dans le temps d'impulsions plus modestes en intensité, mais plus facilement maîtrisables.

Pascal Tixador, chercheur au CNRS et enseignant à l'INPG (Institut national polytechnique de Grenoble) a pris la responsabilité de la conception et de la réalisation des systèmes de stockage supraconducteurs (des "galettes" à base de rubans Nexans en Bi-2212 refroidis à 20 K). Ces bobines offrent une capacité de 100 kJ dans un premier temps (délivrables en moins d'une milliseconde) et grimperont à 800 kJ dans un second.

Leur décharge et leur recharge sont contrôlées de façon séquentielle au moyen de commutateurs de puissance en carbure de silicium, composants très robustes de type JFet dotés d'une tenue en tension de 5 kV et d'une tenue en température de 400 °C (au lieu de 150 °C pour le silicium). Ce travail a été placé sous le contrôle d'Emil Spahn, responsable du groupe EHI (Elektrische Hoch leistung Impulse anlage) à l'Institut franco-allemand de Saint-Louis (ISL).

Pascale Lehmann, coresponsable de l'axe de recherches "lanceurs et projectiles" à l'ISL, a, quant à elle, travaillé sur le lanceur à rails ayant servi de support matériel à l'étude de ce concept. Ces rails segmentés et disposés dans l'espace selon un brevet DGA ont été réalisés à partir d'un matériau léger et très résistant (composite aluminium/carbure de silicium : Alusic). L'utilisation de balais métalliques multifilamentaires en CuCd faisant office de contacts glissants a permis d'atteindre des vitesses de déplacement de plus de 2 000 m/s sans formation d'arc électrique.

Jean-Pierre Brasile, de Thales Communications, a été récompensé en tant que responsable industriel du projet, ou plutôt "validateur" des briques de base. Reste à concrétiser plus largement ce concept qui continue, pour l'instant, sous la forme des programmes ISL/Lars (lanceur à rails segmentés) et DGA/Ariee (alimentation des réseaux en impulsions électriques et électroniques).

LES AVANCÉES

CASAE Le concept d'alimentation séquentielle des armes électriques réunit trois innovations majeures : - L'alimentation séquentielle : segmentation de la distribution électrique dans le temps et dans l'espace - Les commutateurs en carbure de silicium : masse divisée par 10 par rapport au silicium, dI/dt 3 fois supérieur, fonctionnement jusqu'à 400 °C au lieu de 150 °C - Le stockage inductif dans des bobines supraconductrices

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