Sécurité en vol, c’est aussi une histoire de capteurs

La sécurité en vol. C’est – aussi – une histoire de capteurs.

Le secteur aéronautique et spatial impose des exigences en matière de sécurité parmi les plus strictes de l’industrie. Les milliers de composants qui composent un aéronef, concernent aussi les instruments de mesure des grandeurs physiques (pression, température…). Du fait des environnements extrêmes et hostiles auxquels ils sont confrontés, les capteurs et instruments doivent garantir une fiabilité absolue dans ces conditions sévères, tout en répondant à des normes internationales rigoureuses.

Un environnement spécifique

Dans un avion ou un satellite, les capteurs sont soumis à des conditions très éloignées de celles rencontrées au sol. Ils doivent fonctionner parfaitement malgré :

• Des températures extrêmes, parfois de −200 °C à +125 °C, notamment à haute altitude ou dans l’ Ces plages thermiques exigent des composants robustes et parfaitement qualifiés.
• De fortes vibrations et des chocs violents, en particulier lors du décollage, de l’atterrissage ou du lancement de fusées. Ces contraintes mécaniques mettent à l’épreuve la solidité des instruments et leur stabilité de mesure.
• Des environnements affectés par l’humidité, le brouillard salin ou la poussière, présents dans certaines zones aéroportuaires ou en vol. Cela nécessite des capteurs hermétiques, résistants à la corrosion et aux infiltrations.
• L’intensité du rayonnement ionisant dans le domaine spatial, qui peut perturber ou endommager les circuits électroniques. Les capteurs doivent donc être conçus pour résister aux effets des radiations (effets SEE, SEU) ou intégrer des protections spécifiques.

Un cadre réglementaire exigeant

D’une manière générale, le secteur aéronautique et spatial est l’un des plus normés au monde. Ces normes garantissent que chaque composant, et notamment chaque capteur, est conforme à des critères stricts de qualité, de sécurité et de fiabilité.

Voici les principales normes que nos capteurs doivent respecter :

• DO-160G / EUROCAE ED-14

C’est la norme de référence pour tester la résistance environnementale des équipements électroniques embarqués dans les aéronefs. Elle impose 26 types de tests : température, humidité, vibrations, chocs, interférences électromagnétiques, poussière, brouillard salin, etc. Elle permet de valider que le capteur reste fiable dans toutes les situations d’usage en vol.

• ECSS (European Cooperation for Space Standardization)

Il s’agit du cadre normatif de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) pour les équipements spatiaux. Il regroupe les séries Q‑30 pour la fiabilité, Q‑70 pour la qualification des matériaux et composants (notamment rad‑hard), et E‑40 pour les logiciels embarqués. Ces normes s’appliquent à tout matériel destiné à une mission spatiale.

• DO‑178C / DO‑326A

Ces deux normes régissent le développement des logiciels avioniques. DO‑178C définit les niveaux de criticité logicielle (de A à D) et les méthodes de validation correspondantes alors que DO‑326A introduit des exigences en cybersécurité pour l’avionique embarquée. Elles s’appliquent dès lors que le capteur embarque de l’intelligence logicielle.

• AS9100D / ISO 9100

Ce sont les normes qualité applicables à la fabrication de pièces pour l’aéronautique et le spatial qui assurent un niveau de contrôle qualité élevé à chaque étape : conception, production, traçabilité, audits.

• FAR / CS-25 & ITAR / EAR

FAR/CS-25 désignent les réglementations applicables aux avions civils certifiés (FAA – USA / EASA – Europe). ITAR / EAR sont des réglementations américaines encadrant l’exportation de composants sensibles.

Une exigence de sécurité absolue

Dans ces domaines, l’erreur n’est pas permise. Un capteur défaillant peut entraîner une panne critique, voire compromettre la sécurité d’un vol ou d’une mission spatiale. Pour cette raison :

• La fiabilité des instruments est exprimée par des indicateurs comme le MTBF (temps moyen entre deux pannes), qui peut atteindre 50 000 heures.
• Les systèmes embarqués utilisent souvent des architectures redondantes, avec des capteurs doublés ou triplés pour garantir un fonctionnement même en cas de panne.
• Chaque composant est soumis à une analyse de fiabilité approfondie, notamment pour les applications spatiales, avec des calculs de taux de défaillance (FIT) et des validations par lots.

En outre, l’espace et l’énergie sont des ressources rares à bord d’un aéronef ou d’un satellite. Il est donc crucial que les capteurs soient :

• Aussi compacts et légers que possible, tout en conservant leur robustesse (logique SWaP : Size, Weight and Power).
• Compatibles avec les protocoles embarqués standardisés (ARINC 429/664, CAN, SPI, I²C…), garantissant une immunité renforcée aux interférences électromagnétiques (EMI/EMC).
• Parfois conçus avec des technologies spécifiques, comme les capteurs MEMS miniatures ou les composants “rad‑hard” (résistants aux radiations) pour les missions spatiales.

Des gains sécurité indirects

La sécurité ne concerne pas uniquement la robustesse physique. Il faut également garantir :

• Une traçabilité complète de chaque capteur : numéro de série, lot de production, historique de tests, documentation associée… Cela permet d’identifier à tout moment l’origine d’un éventuel défaut et de prouver la conformité à l’audit.
• Une cybersécurité embarquée, en particulier dans les systèmes avioniques modernes : les capteurs doivent être protégés contre les intrusions, les interférences ou les altérations de données. Des normes spécifiques encadrent désormais ces aspects.
• Le respect des règles de sécurité fonctionnelle logicielle, notamment via les normes comme DO‑178C, qui imposent des niveaux de criticité selon le rôle du capteur (du niveau A – critique – au niveau D – informatif).

Le saviez-vous ?

1. 1. Le marché mondial des capteurs pour l’aéronautique et le spatial (civil et militaire) est en pleine expansion. Il est estimé à environ 7 à 8 milliards de dollars en 2025, et pourrait atteindre entre 9 et 18 milliards d’ici 2035, selon les études (croissance annuelle de 5 à 10 %)
   2. Le segment « Spatial & Défense » présente une croissance encore plus rapide : de 7 milliards de dollar en 2023 à plus de 50 milliards de dollar en 2032, soit une progression annuelle d’environ 20–24 %.
   3. La France est le principal pays européen dans l’aéronautique et le spatial, abritant les sièges et centres opérationnels d’Airbus, Dassault Aviation, Arianespace, Thales Alenia Space, Latécoère, Safran, etc.
   4. Sa très forte filière aérospatiale représente une part significative de cette croissance, tant en valeur qu’en emplois. Bien que les données spécifiques aux capteurs aérospatiaux français soient fragmentaires, les rapports indiquent que la filière aéronautique et spatiale française regroupe environ 1 704 entreprises spatiales (en 2020) employant 33 200 personnes, avec un chiffre d’affaires total de 10,8 milliards d’euros (dont la majorité provient de la soixantaine de pure‑players)
   5. Le cluster Aerospace Valley concentre environ 120 000 emplois liés aux systèmes aéronautiques et spatiaux dans le Grand Sud‑Ouest et la région parisienne, en lien direct avec les programmes intégrant des capteurs sensibles. Ce chiffre monte à 210 000 collaborateurs œuvrant de manière directe ou indirecte dans le domaine. 

Cette concentration d’acteurs crée une demande locale significative de capteurs très spécifiques – pression, température, inertiels, radiation, etc. – pour les grands programmes nationaux et européens.