Cyfrowy bliźniak śmigłowca Bell 360 Invictus

20 stycznia brytyjski portal branżowy Defence IQ zorganizował seminarium internetowe (webinarium) z przedstawicielami amerykańskiej spółki Bell Textron i ekspertami z lotnictwa wojsk lądowych (US Army Aviation) i spółki technologicznej Dell. Dyskutowano o atutach projektowania śmigłowca szturmowo-rozpoznawczego 360 Invictus na potrzeby programu amerykańskich wojsk lądowych (US Army) o kryptonimie FARA (Future Attack Reconnaissance Aircraft), w oparciu o tzw. cyfrowego bliźniaka (digital twin) (FARA: Dalsze prace przy Bell 360 Invictus, 2020-09-10).
 

W dyskusji brali udział Jason Rios  wiceprezes i główny kierownik działu Aerospace w Sentient Science Corporation, dr William D. Lewis – dyrektor Centrum Badań i Rozwoju Systemów Lotniczych i Rakietowych US Army (AMRDEC), Peter Schultz – wyższy kierownik działu FVL Digital Systems w Bell Textron, Brandon Johnson – pełniący stanowisko Digital Product Strategy Leader w Bell Textron oraz Jordan Garrett – dyrektor Digital Twin and Edge Solutions Lead w Dell.

Jak przewiduje się, w przyszłości statki powietrzne będą dłużej zaangażowane w działania zbrojne (około 14 dni bez przeglądu technicznego), niż dzisiaj i dlatego będą to przede wszystkim śmigłowce opcjonalnie załogowe. Dlatego też w październiku 2016 AMRDEC uruchomiło inicjatywę Zero Maintenance Aircraft, w której technologia digital twin jest jednym z narzędzi, jakie mają pomóc zrozumieć jak zredukować konieczność zaangażowania personelu naziemnego w utrzymaniu gotowości operacyjnej śmigłowców.

 2 listopada 2020 spółka Bell Textron informował o rozpoczęciu budowy pierwszego prototypu śmigłowca szturmowo-rozpoznawczego 360 Invictus. Proces projektowania został oparty o tzw. Cyfrowego bliźniaka, który odegra również kluczową rolę w przyszłości podczas eksploatacji śmigłowców nowej generacji w US Army / Film i grafika: Bell Textron

Narzędzia te pozwoliły opracować wirtualne modele śmigłowców i ich struktur do wdrożenia strategii wydłużającej bezawaryjną eksploatację o nazwie CBS (Condition Based Maintenance). Cyfrowy bliźniak pozwala na stworzenie programu komputerowego, który całkowicie będzie odwzorowywał poszczególne systemy śmigłowca oraz symulował jego trwałość użytkową i eksploatacyjną. W przypadku programu Future Vertical Lift (FVL), którego częścią jest program FARA, wymogiem operacyjnym jest zwiększenie czasu do kolejnego przeglądu technicznego do 240 godzin nalotu.

Jeśli chodzi o punkt widzenia spółki Bell Textron, to eksperci podkreślili, że przez dekady używano fizycznych modeli do projektowania statków powietrznych, ale na potrzeby programu FARA powstał na Florydzie zespół roboczy, który opracował cyfrowego bliźniaka śmigłowca 360 Invictus. Pozwala on nie tylko na wgląd do szczegółowej budowy modelu, ale także przy wykorzystaniu rzeczywistości rozszerzonej symulację awarii poszczególnych systemów przy różnych parametrach i danych. Cyfrowy bliźniak śmigłowca składa się z dwóch głównych elementów: modelu prototypu oraz symulacji. Model ma reprezentować całą koncepcję projektu wraz z obecnym stanem i konfiguracją, natomiast symulacja pozwala przewidywać cały cykl eksploatacji i przyszły stan śmigłowca.

Przedstawiciele Bella podkreślili również, iż cyfrowy bliźniak będzie odgrywał kluczową rolę także po wdrożeniu śmigłowców nowej generacji do eksploatacji, gdyż te będą wyposażone system autodiagnostyki stanu systemów pokładowych na podstawie danych zbieranych przez czujniki. Dane zebrane podczas lotu będą mogły zostać przeniesione do cyfrowego bliźniaka, co pozwoli na przeprowadzenie analiz dotyczących możliwości wydłużenia bezawaryjnej eksploatacji i określenia czasu, kiedy prace konserwacyjne muszą zostać przeprowadzone lub zawczasu wykorzystać części zamienne przed przewidywaną awarią.

Jednak jak podkreślili czynnik ludzki, a więc poszczególne jednostki użytkujące wiropłaty będzie najsłabszym ogniwem całej tej układanki, gdyż mimo istniejącej standaryzacji i unifikacji działań konserwacyjnych, zawsze będzie istnieć ryzyko błędu, co i tak wpłynie na koszty eksploatacji.

W dyskusji brał udział także przedstawiciel Digital Twin Consortium, którą powołała do życia międzynarodowa spółka technologiczna Dell. Wyjaśnił, że konsorcjum powstało w celu wsparcia podmiotów przemysłowych w tworzeniu cyfrowych bliźniaków swoich produktów. Wskazał, że cyfrowy model pozwala na pełną symulację wszystkich procesów produkcyjnych od projektu po dostarczenie odbiorcy i okres eksploatacji. Wykorzystuje się do tego algorytmy sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego.

Warto dodać na koniec, że w sierpniu ub. r. Bell informował, że w Foth Worth otwarto centrum technologii produkcji MTC (Manufacturing Technology Center) o powierzchni 13 tys. m², które ma być swoistym poligonem doświadczalnym na którym spółka będzie testować i udoskonalać technologie i procesy, demonstrując gotowość produkcyjną i zdolność do budowy i eksploatacji śmigłowców nowej generacji.