Nous avons tous entendu la célèbre citation : « Il s'agit du pilote, pas de l'avion » (à moins que vous ne soyez dans un Cessna-152 contre un F-35, bien sûr). Dans le film « Top Gun », cette idée est illustrée par le fait que les pilotes s'appuient sur leurs compétences et leur instinct pour pousser leur avion jusqu'aux limites. Mais qu’est-ce qui donne à un pilote l’assurance que l’avion répondra précisément à ses commandes, que ses limites peuvent être repoussées avec des risques calculés et que l’on peut faire confiance à la machine pour sa durée de vie ? Dans ce blog, nous découvrons quel type de travail informatique est effectué dans le développement des avions de combat avec des exemples tirés du top 10 mondial. aérospatial et les nouvelles entreprises spatiales, qui sont confrontées à des défis similaires dans cette industrie.

Qu'il s'agisse d'une voiture de course de Formule 1, d'un vélo de cyclisme sur piste olympique ou d'un avion de chasse ; ils appartiennent intrinsèquement à une classe de machines hautes performances qui nécessitent des améliorations précises à la fois dans leur matériau et dans la manière dont la structure interagit avec l'environnement d'exploitation. Le plus petit changement dans le bon domaine tactique peut faire la plus grande différence dans les critères de performance spécifiques, mais comment trouver et mettre en œuvre ce plus petit changement ?

Ma visite à Farnborough Airshow cette année a été remplie de discussions passionnantes avec de nombreux innovateurs de l’industrie. Pour n'en nommer que quelques-uns, cela impliquait des discussions avec les constructeurs d'avions commerciaux, les fabricants d'eVTOL, les fabricants de défense et l'écosystème logiciel de soutien, entre autres acteurs de l'industrie. J'ai été particulièrement ravi d'en apprendre davantage sur les avions de combat et sur le travail informatique approfondi impliqué dans leur développement, leur exploitation et leur maintenance. Les avions de combat multirôles très avancés comme l'« Eurofighter Typhoon » sont équipés de nombreux ordinateurs de bord pour gérer une avionique, des systèmes de commande de vol, des capteurs et des armes sophistiqués. Avec cela, je souhaite explorer le développement des avions de combat, en mettant en évidence les dernières technologies d'IA et comment les entreprises aiment Redimensionner soutenir cet écosystème.

Développement d'un avion de chasse

Le développement d’un avion de combat est un processus complexe et en plusieurs étapes qui repose largement sur des résultats raffinés utilisant un logiciel de simulation avancé. Une variété de logiciels de simulation sont utilisés à différentes étapes du développement, de l’exploitation et de la maintenance d’un avion de combat. De tels logiciels nécessitent souvent une puissance de calcul hautes performances évolutive pour gérer de grandes quantités de données et des cycles de calcul, avec application de l'IA en affinant les simulations pour les différentes étapes du processus. 

Logiciel de simulation et améliorations de l'IA

Logiciel de simulation fait partie intégrante de tout le cycle de vie du développement des avions de combat. Il améliore la précision de la conception, réduit les coûts et accélère le processus de développement en permettant des tests et une validation approfondis dans un environnement virtuel avant la construction de prototypes physiques. Il s’agit d’un avantage significatif pour les organisations qui ont franchi le pas dans la transformation numérique de leur calcul haute performance .

De plus, l’intelligence artificielle (IA) joue un rôle transformateur important dans le développement d’un avion de combat moderne. De la conception initiale et de la simulation à la fabrication, en passant par les capacités opérationnelles, la planification de mission, la formation des pilotes et les activités de maintenance, l'intégration de l'IA se traduit par une efficacité, une précision et une adaptabilité accrues, conduisant finalement à des avions de combat plus avancés et plus performants.

Voici un aperçu des étapes clés que les avionneurs doivent généralement franchir, avec des exemples de logiciels de simulation et les avantages de l'IA intégrés aux différentes étapes du cycle de développement et de vie opérationnel. Vous trouverez quelques références sur la manière dont Rescale prend en charge des charges de travail similaires dans l'industrie aérospatiale.

Conception et développement

Simulation aérodynamique et dynamique des fluides

Les ingénieurs utilisent un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) pour créer des modèles 3D de l'avion. Ces modèles comprennent des représentations détaillées de la cellule, du moteur et d'autres composants clés requis selon les spécifications. Les propriétés aérodynamiques initiales sont évaluées à l'aide de Dynamique des fluides computationnelle (CFD) simulations pour optimiser la forme en termes de performances et d’efficacité. Les simulations CFD sont affinées pour comprendre le flux d'air au-dessus de l'avion dans diverses conditions de vol. En outre, Simulations par analyse par éléments finis (FEA) sont utilisés pour simuler l’intégrité structurelle et les réponses aux contraintes sous différentes charges et conditions. Ces simulations peuvent être très gourmandes en calcul et en temps et nécessitent un spécialiste Infrastructure HPC pour obtenir des résultats dans des délais de projet raisonnables.

Pour optimiser davantage les conceptions aérodynamiques et structurelles, l’IA est utilisée en traitant de grandes quantités de données issues de simulations pour trouver les conceptions les plus efficaces et efficientes. L'IA contribue à la conception générative, en créant plusieurs itérations de conception en fonction de contraintes et d'objectifs de performances spécifiés. Il aide également à découvrir et à optimiser de nouveaux matériaux aux propriétés améliorées pour des cellules légères et durables. En analysant les propriétés des matériaux et les données de performances, l’IA peut prédire les meilleurs composites ou alliages pour des pièces spécifiques. De telles charges de travail de traitement de l’IA nécessitent également une infrastructure HPC spécialisée qui, dans de nombreux cas, est basée sur les besoins du projet et doit évoluer de manière dynamique.

Exemple de logiciel de simulation : ANSYS Courant, Siemens Simcenter STAR-CCM+, Autodesk CFD, ANSYS Mécanique, MSC Nastran, Dassault Systèmes Abaqus. À titre d'exemple de charges de travail similaires, découvrez comment Exosonic exploite des outils hautes performances qui simulent rapidement l'aérodynamique et analysent les flux d'air, optimisant ainsi la conception des avions pour différentes phases de vol. Il est révolu le temps des souffleries coûteuses et des longues expériences.

Simulation et tests – Dynamique de vol et contrôle

Les outils de simulation sont utilisés pour intégrer et tester divers sous-systèmes, notamment l'avionique, les commandes de vol, la propulsion et les systèmes d'armes. Les prototypes virtuels permettent aux ingénieurs de garantir que tous les systèmes fonctionnent ensemble sans les prototypes physiques. Des simulateurs de vol haute fidélité modélisent les performances et les caractéristiques de pilotage de l'avion. Les pilotes peuvent « piloter » l’avion virtuel pour fournir des informations sur son comportement. Les simulations incluent divers scénarios tels que le décollage, l'atterrissage, les manœuvres de combat et les situations d'urgence. 

Ensuite, des conditions environnementales telles que des températures extrêmes, de l’humidité et des opérations à haute altitude sont testées. La conception et l'ergonomie du cockpit sont optimisées à l'aide de simulations humaines, garantissant que l'aménagement est intuitif et accessible aux pilotes. Habituellement, un jumeau numérique de l'avion est créé, qui est une réplique virtuelle qui reflète le prototype physique, permettant une surveillance et une analyse en temps réel lors des tests physiques. Les composants réels de l'avion sont intégrés dans l'environnement de simulation pour tester leurs performances et leur interaction avec des modèles virtuels, permettant ainsi à l'ensemble de la simulation de l'avion de générer des résultats plus réalistes. 

De plus, l’IA améliore ces simulations en améliorant la fidélité et l’efficacité des simulations de vol et des systèmes. L’IA peut modéliser des scénarios complexes et des conditions environnementales avec plus de précision, fournissant ainsi de meilleures données pour la prise de décision. L'analyse prédictive basée sur l'IA aide à anticiper et à atténuer les défauts ou échecs potentiels de conception avant la construction des prototypes physiques. Les processus de test automatisés et autonomes, alimentés par l’IA, accélèrent considérablement les étapes de validation et de vérification. Les systèmes d'IA peuvent également exécuter des scénarios de tests approfondis, analyser les résultats et ajuster les paramètres en temps réel pour optimiser les performances. Cela fait beaucoup de travail de simulation, ouf !!

Exemple de logiciel de simulation : MathWorks MATLAB/Simulink, Presagis STAGEDécouvrez comment l'accès rationalisé au logiciel CFD de la NASA permet aux ingénieurs aérospatiaux d'innover, d'optimiser l'efficacité et l'évolutivité pour mener les projets aérospatiaux de la conception à l'achèvement : Accélérez l'innovation en matière de conception aérospatiale grâce aux applications de simulation CFD de la NASA

Secteur Industriel & Fabrication

Fabrication et assemblage

Il existe une grande variété de logiciels de simulation qui aident à concevoir et à optimiser les processus de fabrication, y compris les chaînes d'assemblage et les procédures de contrôle qualité. La réalité virtuelle (VR) et la réalité augmentée (AR) sont utilisées pour former les ouvriers d'assemblage et optimiser les flux de travail. Ici, l'IA améliore les processus de fabrication grâce à la maintenance prédictive, au contrôle qualité et à l'optimisation des lignes de production. 

Les systèmes d’IA peuvent prédire les pannes d’équipement et planifier la maintenance pour éviter les temps d’arrêt. Cela peut également être essentiel pour sauver la vie des pilotes. Les robots et les systèmes d'automatisation pilotés par l'IA augmentent la précision et l'efficacité dans l'assemblage des composants d'avion, garantissant ainsi une qualité et une cohérence supérieures. L'IA optimise la gestion de la chaîne d'approvisionnement en prévoyant la demande, en gérant les stocks et en identifiant des solutions logistiques efficaces, garantissant ainsi que les pièces sont disponibles en cas de besoin, réduisant ainsi les délais et les coûts. Comme vous pouvez le constater, une grande automatisation est en cours dans la phase de fabrication qui utilise également une variété de Infrastructure HPC et IA.

Exemple de logiciel de simulation : Dassault Systèmes DELMIA, Siemens Tecnomatix, Autodesk Fusion 360

Découvrez comment l'IA/ML pour la R&D peut considérablement accélérer les découvertes telles que la conception du profil aérodynamique supercritique [Env. Temps de lecture de 8 minutes] : Comment l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique peuvent accélérer des décennies d'ingénierie aérospatiale en quelques heures seulement 

Capacités opérationnelles – Intégration de systèmes et avionique

En ce qui concerne les capacités opérationnelles des avions, des simulations de mission complètes sont réalisées pour évaluer les performances de l'avion dans des scénarios de combat réalistes, y compris des opérations multi-avions. Ces simulations évaluent non seulement les capacités de l'avion, mais également les tactiques, les stratégies et l'efficacité de la formation des pilotes. Le rôle de l’IA ici est encore plus intéressant. L'IA améliore les systèmes avioniques en fournissant une analyse des données en temps réel et une aide à la décision aux pilotes. L'IA peut gérer et optimiser les trajectoires de vol, la consommation de carburant et d'autres paramètres critiques. Les systèmes de commandes de vol basés sur l'IA améliorent la stabilité et la maniabilité des avions, en particulier dans des conditions difficiles. L’IA est cruciale pour développer des véhicules aériens de combat autonomes et sans pilote (UCAV), leur permettant d’effectuer des missions complexes avec une intervention humaine minimale. L'IA prend en charge les équipes avec et sans pilote, dans lesquelles des drones contrôlés par l'IA assistent les avions de combat pilotés, offrant des capacités supplémentaires et une connaissance de la situation. Cela représente de nombreux facteurs de décision critiques qui sont soutenus par l’emploi de l’IA pour aider les pilotes.

Exemple de logiciel de simulation : Ansys SCADE, Siemens Teamcenter, IBM Engineering Systems Design Rhapsody et suites similaires.

Planification de mission et simulation opérationnelle

Vient maintenant la partie passionnante, une véritable pratique de mission !

Les données des essais en vol réels et de l'utilisation opérationnelle sont réinjectées dans les modèles de simulation pour améliorer la précision et éclairer les futures mises à niveau. Les simulations en cours prennent en charge le développement de mises à jour logicielles, d'améliorations du système et de nouvelles fonctionnalités. L'IA est largement utilisée car elle traite et analyse de grandes quantités de données provenant de capteurs, de radars et d'autres sources en temps réel, fournissant ainsi des informations exploitables aux pilotes et au contrôle au sol. Les systèmes d'IA peuvent prédire et identifier les menaces potentielles, optimiser les itinéraires de mission et suggérer des manœuvres tactiques basées sur des données en temps réel. De plus, l’IA améliore les capacités de guerre électronique en s’adaptant rapidement aux signaux ennemis et en déployant des contre-mesures. Les systèmes de défense basés sur l'IA automatisent la détection des menaces et la réponse, augmentant ainsi la capacité de survie de l'avion. Ces simulations permettent aux pilotes de s'entraîner dans le monde réel et sont souvent projetées sur des écrans hollywoodiens. (Les fans de Top Gun, ça vous dit ?)

Exemple de logiciel de simulation : Lockheed Martin Prepar3D, Boeing JMPS (Joint Mission Planning System) et Simlat sont quelques suites populaires

Découvrez comment les ingénieurs peuvent développer un produit dans un délai court en tirant parti de l'infrastructure cloud et des méthodes d'IA, puis envoyez ces détails à une machine de fabrication physique dans l'espace pour produire ce produit et assurer le succès de la mission : Du concept au cosmos : le rôle de Rescale dans l'avancement de la technologie spatiale 

Formation et simulation de pilotes

Il existe une utilisation importante de logiciels et d'outils de simulation utilisés pour la formation des pilotes, en plus de la répétition des missions. L'IA alimente des simulateurs de vol avancés qui offrent des environnements de formation réalistes, s'adaptant au niveau de compétence du pilote et proposant des scénarios de formation personnalisés. Des instructeurs virtuels basés sur l'IA évaluent les performances des pilotes et fournissent des commentaires en temps réel, améliorant ainsi l'efficacité de la formation. L'IA permet des simulations détaillées de répétition de mission, où les pilotes peuvent s'entraîner à des missions complexes dans un environnement virtuel avant le déploiement réel. L’IA peut simuler diverses tactiques et scénarios ennemis, préparant ainsi les pilotes à diverses situations.

Exemple de logiciel de simulation : Prepar3D, Quantum3D de Lockheed Martin

Maintenance et assistance

Encore avec moi? Nous sommes sur l'approche finale, abordons ce blog correctement ! 

Les activités de maintenance et de soutien sont cruciales pour le cycle de vie des avions de combat, garantissant que leurs capacités défensives ou offensives restent efficaces. Le rôle de l'IA dans cette phase consiste à prédire quand une maintenance est nécessaire, sur la base des données des capteurs de l'avion et des enregistrements de maintenance historiques. Cela réduit les temps d’arrêt et les coûts de maintenance tout en garantissant la disponibilité des avions. Les outils de diagnostic basés sur l'IA peuvent identifier et résoudre rapidement les problèmes, rationalisant ainsi le processus de maintenance. La maintenance, la mise à jour et l'assistance régulières nécessitent souvent l'accès à un logiciel HPC spécialisé d'une génération spécifique avec ses composants OS/logiciels sous-jacents pour revisiter les créations qui devra peut-être être soutenu. Plateformes offrant un accès rapide et efficace à une large gamme d'outils et de versions logiciels au niveau point d'un clic, peut être particulièrement bénéfique dans ces scénarios, en rationalisant le processus de maintenance. 

Exemple de logiciel de simulation : MathWorks MATLAB, IBM Watson

Découvrez le guide de transformation numérique Rescale pour l'industrie aérospatiale : Industrie aérospatiale – Guide des meilleures pratiques pour redimensionner 

Résumé

Le parcours du cycle de vie des avions de combat est aussi complexe et axé sur la sécurité que possible. Tirer parti du calcul haute performance (HPC) et de l’IA pour améliorer chaque étape, de la conception et du développement à la planification et à la maintenance des missions, constitue une approche globale garantissant la création d’avions de combat avancés, efficaces et performants. Des plateformes comme Rescale démontrer une valeur significative dans l’industrie aérospatiale. 

Avec ses racines dans l'industrie aérospatiale, Rescale est devenu un leader mondial des solutions « HPC dans le Cloud » pour les industries de l'aérospatiale, de la défense et des technologies émergentes. Rescale fournit une puissance de calcul directement aux ingénieurs et aux scientifiques chargés de concevoir ces merveilles d'ingénierie volantes, en fournissant une variété complète de plus de 1200 XNUMX Logiciel de simulation HPC et IA pour les différentes étapes du cycle de vie du développement d'un avion. De plus, Rescale garantit que les besoins informatiques de haute sécurité sont satisfaits en fournissant des environnements de centre de données ITAR certifiés pour de telles charges de travail HPC et IA via ses divers Infrastructure informatique en nuage | Redimensionner qui peut être adapté aux réglementations régionales et de conformité requises.

Avec un palmarès impressionnant ; 9 des 10 plus grandes entreprises aérospatiales mondiales utilisent Rescale, ainsi que 8 des 20 meilleures « nouvelles entreprises spatiales » explorant de nouvelles frontières aérospatiales utilisent la plateforme Rescale. 

La prochaine fois, nous nous concentrerons sur des sujets tels que la conception de moteurs dans l'aérospatiale, que nous n'avons pas abordés dans ce blog.