Développement d'un système de mesure d'allongement pour voilure de parachute

par Cédric Cochrane

Thèse de doctorat en Micro-ondes et microtechnologies

Sous la direction de Vladan Koncar et de Claude Dufour.

Soutenue en 2007

à Lille 1 .

mots clés

• Piézorésistivité
• Jauges de contrainte -- Effets du climat
• Textiles et tissus à usages techniques
• Structures flexibles -- Mesure
• Matériaux intelligents
• Composites thermoplastiques -- Propriétés électriques
• Conducteurs organiques -- Effets de la température
• Noir de carbone
• Systèmes microélectromécaniques

Résumé

Le but de ce travail est de concevoir un capteur, et sa chaîne de mesure, permettant d'évaluer l'allongement de la toile de voilure d'un parachute pendant sa phase d'ouverture. C'est en effet la phase la plus critique au niveau des efforts encaissés par la structure. Aucun système actuel ne permet d'effectuer cette mesure en conditions réelles, du pliage compact dans le sac jusqu'à l'atterrissage. Nous avons choisi les Composites Polymères Conducteurs (CPC) pour la réalisation de ces capteurs. Ils sont constitués d'une matrice élastomère thermoplastique (SBS) et de nanoparticules de noir de carbone (CB). Ils sont obtenus par une voie originale, la voie solvant. Ils présentent un comportement piezorésistif pour une concentration de charge supérieure au seuil de percolation, et grâce à leur souplesse, sont bien adaptés aux déformations subies par la toile. Après une étude d'optimisation sur la formulation du CPC, nous avons mis au point le procédé de pose du capteur sur le parachute. Le composite retenu contient un taux de CB de 35%-wt. Le capteur a la forme d'une piste conductrice de faible épaisseur et est protégée d'un film de latex. Son comportement électromécanique a pu être modélisé à travers une relation simple. L'étude de l'influence des conditions climatiques sur le comportement du capteur montre que la résistance électrique dépend de l'adsorption de molécules d'eau par le noir de carbone. La température influe également sur la conductivité par le biais des transitions de phases de la matrice et de la conduction par saut électronique (hopping). La chaîne d'acquisition de données a aussi été mise au point. Des solutions analogique et numérique ont été développée pour être compatible avec la mesure sur voilure de parachute. Au final, c'est une solution numérique avec un enregistrement autonome des données qui semble la plus adaptée. Un premier essai en vol avec notre capteur a permis de valider le capteur et la chaîne de mesure.

Titre traduit

Development of a system for elongation measurement in a parachute canopy

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