6 tendances électroniques qui façonnent la conception aérospatiale

L'industrie aérospatiale a une soif inextinguible pour les nouvelles technologies susceptibles d'améliorer les performances et les capacités des engins. Ce désir constant pour plus de vitesse, moins de poids, une meilleure efficacité et de nouvelles capacités entraîne des avancées technologiques continues dans les composants électroniques et les approches de conception aérospatiale. 

Des plus petits CubeSats aux plus grands avions de ligne, les derniers composants propulsent l'aérospatiale dans une orbite supérieure. Par exemple, les amplificateurs en nitrure de gallium sur carbure de silicium (GaN-sur-SiC) révolutionnent les communications par satellite, tandis que le câblage en nanotubes de carbone promet de réduire considérablement le poids des avions. Les capteurs quantiques offrent une précision de navigation sans précédent, et les puces neuromorphiques promettent de nous rapprocher de la création de drones véritablement autonomes et intelligents.

Aujourd'hui, les ingénieurs aérospatiaux sont confrontés au défi excitant d'intégrer ces composants de pointe dans les avions et engins spatiaux de la prochaine génération. Qu'ils travaillent sur des avioniques avancées, des systèmes de propulsion électrique ou des plateformes informatiques durcies pour l'espace, comprendre les six tendances influentes suivantes vous rendra indispensable dans le secteur aérospatial en évolution.

1. Amplificateurs de puissance avancés GaN-sur-SiC pour les communications par satellite

Les amplificateurs GaN-sur-SiC sont largement utilisés dans des applications de haute performance, y compris les communications par satellite, les systèmes radar et les systèmes RF/micro-ondes. Le succès des services internet basés sur satellite (comme Starlink de SpaceX) et d'autres réseaux satellites devrait être un moteur clé de la croissance continue pour le GaN-sur-SiC. 

Ces amplificateurs de puissance offrent une efficacité supérieure, une bande passante plus large et une meilleure performance thermique par rapport aux options traditionnelles. Pour les concepteurs, le GaN-sur-SiC est un élément de construction essentiel pour la création de systèmes de communication par satellite plus compacts, puissants et fiables.

Qorvo est aujourd'hui l'un des leaders dans les solutions RF. Les amplificateurs de puissance GaN de Qorvo pour les systèmes radar, de communication par satellite et de défense sont bien connus pour leur haute puissance, efficacité et linéarité. 

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2. FPGA durcis contre les radiations pour les applications spatiales

Les réseaux de portes programmables (FPGA) durcis contre les radiations peuvent résister aux conditions extrêmes de l'espace, y compris l'exposition à des niveaux élevés de radiation qui causent la défaillance des composants électroniques réguliers. Les derniers produits offrent une densité logique supérieure et une consommation d'énergie réduite, permettant un traitement en orbite plus complexe.

Ces dispositifs sont conçus pour résister aux perturbations ponctuelles (SEUs) et autres formes de dommages induits par les radiations. Ils sont programmables après déploiement, offrant une flexibilité sans précédent pour les systèmes informatiques basés dans l'espace en permettant la reconfiguration et les mises à jour en orbite. Cette flexibilité est extrêmement précieuse pour s'adapter aux défis imprévus ou aux mises à jour des exigences de mission. 

La famille de FPGA Kintex^™ UltraScale^™ XQR de grade spatial d’AMD se distingue dans ce domaine. Ces dispositifs de l'ère spatiale offrent jusqu'à 446K cellules logiques et sont qualifiés pour une dose totale de 100 krad(Si), les rendant adaptés à une large gamme d'applications spatiales.

3. Interconnexions optiques à large bande pour l'avionique

Les interconnexions optiques remplacent de plus en plus le câblage en cuivre traditionnel dans les systèmes d'avionique. Ce changement est motivé par le besoin de bande passante de données plus élevée et les avantages des fibres optiques dans la réduction de l'interférence électromagnétique (EMI). Comme les fibres optiques sont immunisées contre l'EMI, elles améliorent la fiabilité de la transmission des données dans des environnements électroniques bruyants. Elles offrent également une bande passante considérablement plus élevée par rapport au cuivre, offrant de meilleures performances pour les applications gourmandes en données. 

La fusion de capteurs en temps réel – où les données de plusieurs capteurs sont combinées et traitées en temps réel – nécessite la large bande passante et la faible latence des connexions optiques. De même, les affichages haute résolution dans les cockpits modernes et les systèmes de divertissement pour passagers exigent la transmission rapide et fiable de grandes quantités de données, rendant les interconnexions optiques une option séduisante.

Les interconnexions dorsales optiques robustes VITA 66.5 de TE Connectivity gagnent du terrain dans l'aérospatiale avec un support pour des débits de données allant jusqu'à 25 Gbps par canal. La norme VITA 66.5 garantit qu'elles sont robustes pour résister aux conditions difficiles rencontrées dans les applications aérospatiales, y compris des variations de température importantes, des contraintes mécaniques et une exposition à des vibrations extrêmes. 

4. Capteurs Quantiques pour une Navigation et un Calage Améliorés

Les capteurs quantiques exploitent des phénomènes quantiques – tels que la superposition et l'enchevêtrement – pour atteindre une précision bien au-delà de celle des systèmes GPS ou inertiels traditionnels. Par exemple, les accéléromètres quantiques peuvent détecter des changements de mouvement et d'orientation extrêmement minimes avec une précision extrême, permettant une navigation dans l'espace profond plus fiable là où les systèmes conventionnels échoueraient. Les capteurs quantiques deviendront probablement un composant essentiel pour l'avenir de l'exploration de l'espace profond. 

La plateforme technologique de base quantique ColdquantaLabs d'Infleqtion soutient le développement d'une gamme de dispositifs quantiques, incluant des horloges atomiques et des accéléromètres d'une grande précision. Cette plateforme fournit les outils essentiels et l'infrastructure nécessaire pour créer les systèmes de navigation de la prochaine génération, ouvrant la voie à une précision révolutionnaire pour l'exploration spatiale, les opérations militaires et les systèmes de navigation avancés.

5. Puces de calcul neuromorphique pour drones autonomes

Les puces de calcul neuromorphique sont conçues pour imiter l'architecture du cerveau humain. Cette architecture permet aux puces neuromorphiques de traiter les informations en parallèle et avec une grande efficacité, les rendant particulièrement avantageuses pour les systèmes autonomes comme les drones. Ces puces excellent dans la reconnaissance de motifs, la prise de décision et le traitement en temps réel, qui sont tous essentiels pour les drones et autres véhicules autonomes devant se naviguer eux-mêmes et répondre dynamiquement à leur environnement.

Les puces neuromorphiques réalisent des calculs complexes tout en consommant significativement moins d'énergie par rapport aux processeurs traditionnels. Cela est particulièrement précieux pour les drones alimentés par batterie, où l'efficacité énergétique impacte directement le temps de vol et la fonctionnalité autonome. Alors que les concepteurs de systèmes d'IA pour drones commencent à exploiter ces nouvelles puces, le potentiel de création de drones entièrement autonomes et hautement intelligents devient de plus en plus réalisable.

La puce neuromorphique Loihi 2 d'Intel est un bon exemple de cette technologie. Bien qu'elle ne soit pas spécifiquement conçue pour l'aérospatiale, la puce Loihi 2 possède des caractéristiques qui en font un candidat probable pour les systèmes de drones autonomes du futur. Bien que les puces neuromorphiques comme Loihi 2 soient encore en cours de recherche et développement pour des applications aérospatiales, leur potentiel en tant que facteur de changement pour les systèmes autonomes est largement reconnu.

6. Câblage Ultra-léger en Nanotubes de Carbone pour Avions

Le câblage en nanotubes de carbone a le potentiel de réduire considérablement le poids des avions – améliorant l'efficacité énergétique et la capacité de charge utile – tout en augmentant la conductivité électrique et thermique. Le défi ? La technologie reste principalement à un stade de développement. Intégrer le câblage en nanotubes de carbone dans les processus de conception existants et assurer une fiabilité à long terme restent des défis redoutables.

Un pionnier dans ce domaine, Nanocomp Technologies (partie de Huntsman Corporation) produit des feuilles et des fils en nanotubes de carbone Miralon. Ces matériaux pourraient bientôt remplacer le câblage en cuivre traditionnel, offrant des économies de poids allant jusqu'à 70%.

Façonner les Cieux du Futur 

Les composants électroniques qui stimulent l'innovation dans l'aérospatiale évoluent rapidement, offrant des opportunités excitantes pour les concepteurs et les ingénieurs. Ces avancées – des amplificateurs GaN-sur-SiC aux capteurs quantiques – permettent de créer des systèmes aérospatiaux plus légers, plus efficaces et plus performants. Alors que l'industrie s'oriente vers la propulsion électrique, le vol autonome et l'exploration spatiale élargie, maîtriser ces technologies sera essentiel.

Nous devons tous nous efforcer de pratiquer l'agilité personnelle, en apprenant continuellement et en nous adaptant à ces nouvelles technologies. La curiosité, la diligence et la créativité sont les clés du succès. En embrassant ces tendances et les composants qui les rendent possibles, les professionnels de l'aérospatiale peuvent créer la prochaine génération d'avions et de vaisseaux spatiaux qui façonneront notre avenir dans les cieux et au-delà.