Une conception innovante des avions pour un meilleur contrôle de la chaleur
Le projet TOICA a entrepris de changer radicalement la façon dont les ingénieurs réalisent les études thermiques lors de la conception de nouveaux avions. «Les études thermiques sont généralement réalisées pour valider les solutions de conception, les installations de système et les analyses des risques afin d'atteindre des niveaux thermiques acceptables. Les résultats de TOICA permettent maintenant d'utiliser un processus collaboratif à un stade précoce de la conception afin d'améliorer la prévision des impacts thermiques sur la configuration sélectionnée», déclare Pierre Arbez d'Airbus en France, coordinateur de TOICA. Les préoccupations liées aux performances thermiques des avions découlent des évolutions technologiques observées au cours des deux dernières décennies. La consommation électrique des avions a augmenté d'un facteur cinq et les nouveaux moteurs, tout en étant plus efficaces, produisent maintenant plus de chaleur. «Cette évolution s'accompagne d'une foule de questions soulevées par les effets de la chaleur sur les structures, systèmes et autres équipements», explique M. Arbez. En gérant et en comprenant le comportement thermique dès le début du processus de conception d'un avion, il est possible d'atténuer certains de ces effets. Les 32 partenaires de TOICA, issus de 7 pays européens et du Canada, ont développé de nouveaux outils et méthodes permettant une analyse anticipée du comportement thermique. L'un d'entre eux est le BDA (Behavioural Digital Aircraft), un environnement numérique permettant à plusieurs partenaires de partager des données et de collaborer sur la même conception. De grandes entreprises comme Siemens, Dassault Systems et MSC Software assurent la compatibilité de leurs logiciels de conception avec le BDA. En combinaison avec un «Architect cockpit», qui permet le suivi et le contrôle de la conception, il est possible de visualiser et manipuler des données et résultats au cours de la conception de l'avion. Cela signifie qu'en utilisant ces outils les équipes, et même l'intégralité de la chaîne d'approvisionnement, peuvent maintenant collaborer pour créer des conceptions communes. «Ce sont des outils très polyvalents qui aident à guider l'ensemble du procédé créé par TOICA», déclare M. Arbez. Ils ont soutenu les résultats finaux du projet qui comprennent de nouveaux outils logiciels pour étudier les performances thermiques des concepts d'avions ainsi que de nouveaux démonstrateurs de matériel de refroidissement. L'un des principaux points forts du projet a été les réunions en 6 «plateaux». Lors de ces réunions, les parties prenantes ont assisté à des démonstrations sur des cas réels d'utilisation industrielle afin de renforcer les processus de décision pour créer des environnements optimaux, grâce à des compromis sur le plan thermique. «Au cours du plateau final, nous avons pu démontrer les résultats escomptés et les architectes ont pu s'essayer à travailler dans le nouvel environnement», précise-t-il. Les principaux domaines de performance auxquels a pu s'attaquer TOICA sont relatifs à l'amélioration de la stabilité de la conception en réduisant la probabilité de problèmes thermiques, ainsi qu'à la gestion du comportement thermique des avions dans les zones critiques. Certaines des nouvelles techniques de refroidissement auront également un impact positif sur la consommation de carburant des avions. Les méthodes et outils de TOICA seront naturellement utilisés pour la conception des futurs avions européens, y compris par Airbus, partenaire du projet. Ces outils peuvent être utilisés pour une variété d'appareils, comme des hélicoptères et des avions plus petits. «TOICA a réellement changé la façon dont sont réalisées les études thermiques pendant la phase de conception», ajoute M. Arbez. «Nous avons également proposé des méthodes pour généraliser l'approche à la conception globale de l'avion.» Le consortium espère continuer à capitaliser sur les innovations de TOICA dans ce domaine, grâce à de futurs projets en collaboration.
Mots‑clés
TOICA, intégration thermique, architecture d'avion, plateformes de collaboration, compromis, impacts thermiques