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Aéronautique : la simulation s'ouvre au big data

Aéronautique : la simulation s'ouvre au big data

© Onéra

Dans l'aéronautique, la simulation, source importante de données numériques, s'ouvre au big data. Elle y voit le moyen d'aller plus loin dans ses analyses et à terme de piloter la conception pour optimiser l'ensemble de l'avion. Mais ce sera aussi la possibilité d'offrir aux compagnies aériennes le moyen d'être plus réactives en cas de réparation, en ayant accès aux données de définition.

Le monde du calcul et de la simulation a toujours été à la pointe de la performance informatique, tant en termes de volume de données à traiter que de vitesse de résolution des problèmes. Il a de fait, pratiqué du big data et du high performance computing (HPC) sans le savoir... bien avant que ces termes ne soient inventés !

Par exemple, en 1964, en plein développement de son programme spatial Apollo, la Nasa a défini le cahier des charges d'un logiciel unifié pour réaliser ses différents types d'analyses structurelles à très grande échelle. Ainsi est né Nastran (Nasa structural analysis), basé sur la méthode des éléments finis, qui est actuellement l'un des logiciels phares du calcul de structures, largement utilisé dans le monde aéronautique. Dès l'origine, il était capable de traiter les volumes de données jusque-là inimaginables du vaisseau Apollo et de la fusée Saturn V.

Cinquante ans plus tard, le traitement de gros volumes de données de simulation est toujours d'actualité, avec une problématique similaire. Les ingénieurs aéronautiques veulent être capables d'utiliser au mieux l'informatique disponible pour simuler très tôt dans le cycle de développement, de la manière la plus réaliste et la plus précise possible, le comportement d'un avion complet dans l'ensemble de son domaine de vol.

Mais les spécialistes veulent aussi aller plus loin dans la simulation que le simple dimensionnement des structures. « Nos clients embrassent désormais l'idée de modéliser, évaluer et simuler leurs avions au sein d'univers virtuels avant de passer dans le monde réel. Ces "jumeaux numériques" qui, grâce au HPC et au big data, offrent une approche "englobante", permettent de faire bien du premier coup dans le monde réel, en termes de qualité, de sûreté, de coûts et d'esthétique, tout en facilitant l'innovation collaborative », constate Bernard Charlès, directeur général de Dassault Systèmes.

 

Les attentes vis à vis de la simulation augmentent

 

De nombreux facteurs participent à l'accroissement du volume de données numériques. Les avions sont plus complexes. L'utilisation grandissante des composites décuple les variables sur les matériaux. La capacité de simuler plus rapidement augmente la demande d'analyse de variantes. La simulation doit être plus précise et réaliste tout en réduisant les marges. La certification réglementaire est plus riche et porte sur plus de points. On cherche à optimiser toutes les pièces. On souhaite remplacer les tests physiques très onéreux. Et enfin, on cherche à utiliser les données de simulation durant tout le cycle de vie de l'appareil.

Le recours au big data et au HPC apporte une telle facilité de traitement que les utilisateurs en profitent pour augmenter leurs attentes vis-à-vis de la simulation. Ainsi, si jusqu'à une date récente les modèles globaux éléments finis utilisés en aéronautique n'étaient pas détaillés, les ingénieurs souhaitent aujourd'hui pouvoir travailler sur une structure complète d'avion avec la même souplesse et la même précision qu'ils le faisaient sur un composant ou une zone limitée voici quelques années (voir ci-contre).

Cela impose une mise en modèle qui est loin d'être triviale. Les ingénieurs aéronautiques en sont venus à utiliser les mêmes outils et les mêmes méthodes de création automatisée de modèles que ceux utilisés pour le crash dans l'automobile. Une discipline où, si la taille des modèles est importante, leur vitesse de création est primordiale, afin de pouvoir comparer rapidement différentes variantes de conception.

Cette approche big data dans le domaine de la simulation se heurte toutefois à plusieurs problèmes, en termes non seulement de gestion des données, mais également de visualisation et d'archivage. « Aujourd'hui les industriels de l'aéronautique savent gérer de très gros volumes de données de conception à travers leurs outils de PLM (Product lifecycle management, gestion du cycle de vie du produit) et de PDM (Product data management, gestion des données techniques), mais ceux-ci ne sont pas adaptés aux données de simulation. S'ils savent gérer en configuration un avion complet en assemblant tous les fichiers correspondant aux[…]

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