Para aventajar a la competencia en el programa FVL (Futuro sistema de Elevación Vertical) del US Army, Lockheed Martin y Sikorsky incorporan herramientas digitales para el diseño de las aeronaves, lo que reduce los riesgos y baja los costos del programa.
A través de un entorno digital que se ha integrado en toda la fuerza laboral de ingeniería, fabricación y mantenimiento de Lockheed Martin durante más de media década, el equipo de diseño de Sikorsky puede ver el interior de RAIDER X, el prototipo de la aeronave que están construyendo para el programa de FARA del Ejército de los EE.UU.
Impacto de la ingeniería digital
Imagine un mundo en el que los aviones del futuro realizarán sus primeros vuelos en una computadora: Lockheed Martin está haciendo realidad este futuro y el resultado son datos hiperconfiables y un programa de pruebas de vuelo radicalmente reducido.
Para hacer esto, la compañía está aprovechando una capacidad de fabricación establecida y de bajo riesgo, aumentada por una inversión de más de $ 600 millones en subprocesos digitales y fabricación avanzada.
El resultado práctico invierte el paradigma de prueba y desarrollo. Lo que significa que el uso de un prototipo virtual eventualmente reemplazará los artículos de prueba físicos y disminuirá radicalmente los costos asociados con el desarrollo.
Pete Germanowski, ingeniero senior de Sikorsky, comenta al respecto:
«Estamos trabajando para aprovechar el poder de un modelo digital que, a diferencia de los dibujos de diseño físico de años anteriores, se puede actualizar en tiempo real.”
«Dado que los diseños y todos los datos que los acompañan, incluidos los datos de ingeniería, fabricación y mantenimiento, están disponibles al instante, todo el equipo de ingeniería en diferentes ubicaciones y con diferentes áreas de experiencia siempre pueden innovar juntos sin importar qué«, agregó Germanowski.
The simplified design of X2 Technology eliminates the parts that need the most repairs, keeping costs down for the @USArmy's next generation of helicopters. #FVL #ArmyModernization #Sustainment
— Sikorsky (@Sikorsky) May 10, 2021
Desarrollo acelerado
La velocidad es uno de los principales beneficios del diseño digital y la realidad virtual. Los equipos tienen los mismos datos para que puedan probar ideas y trasladar el diseño a un entorno de realidad virtual a un ritmo que antes era impensable.
Esto no solo es crucial en la fase de diseño, sino que también permite que las actualizaciones futuras sean eficientes y asequibles.
Erskine «Ramsey» Bentley, director de Sikorsky para el programa Future Vertical Lift (FVL) opina:
«La capacidad que tenemos para diseñar, y luego probar, tanto el avión FLRAA como el FARA en realidad virtual es muy importante», dijo. “Los diseñadores e integradores trabajan con los operadores, mantenedores y sostenedores desde el principio, validando cada paso de la forma en que estos aviones cumplirán su promesa de tecnología X2. Nuestro proceso funciona: nuestros programas de pruebas de vuelo en curso para RAIDER y Sikorsky-Boeing DEFIANT continúan validando nuestros modelos analíticos”.
La integración de las personas que operan y mantienen las aeronaves desde el principio significa que las actualizaciones de diseño que podrían haberse marcado más adelante en el proceso suceden mucho antes. Esto significa que se pueden evitar costosos retrasos y re-trabajos, explicó Bentley.
Realidad virtual e impresoras 3D
Por ejemplo, utilizando técnicas de fabricación avanzadas, los ingenieros imprimieron una cabina en 3D, para que los operadores pudieran experimentar las interacciones del marco de la puerta con el espacio del piloto y ofrecer comentarios.
Los encargados del mantenimiento han realizado procedimientos a gran escala en laboratorios de realidad virtual, compartiendo su perspectiva con los diseñadores sobre todo, desde la facilidad de acceso, la ergonomía y lo sencillo que es quitar las piezas para el mantenimiento.
«¿Por qué no traer a los operadores y personal técnico al principio?» sugirió Bentley. “Pueden verificar y desarrollar procedimientos de mantenimiento en estos helicópteros literalmente mientras los diseñamos. Pueden decir qué funciones les ayudarían a llevar a cabo sus misiones de forma más eficaz. De hecho, sus comentarios han ayudado a dar forma al diseño en su totalidad, por lo que tiene más sentido para las personas que tocarán y volarán estos aviones día a día”.
Gracias al diseño digital, es posible desarrollar la aeronave para que tenga un gran potencial de crecimiento, y logre mantener la delantera en cuanto a su letalidad y capacidad de supervivencia por un largo futuro.
El diseño digital para la previsibilidad logística
El diseño digital y la aeronave resultante impondrán un nuevo estándar de referencia para el mantenimiento futuro y la gestión general del ciclo de vida de la aeronave.
En la práctica, estas herramientas digitales permiten lograr un proceso de sostenimiento altamente rentable. El diseño digital de Lockheed Martin incorpora sistemas de diagnóstico avanzados y predictivos para facilitar la logística basada en el rendimiento y el mantenimiento basado en la condición de cada aeronave.
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Al incorporar herramientas de transformación digital con nuevos procesos para integrar tecnologías, recopilar, monitorear y analizar datos a lo largo del ciclo de vida, es posible reducir los costos y permitir un mejor crecimiento de la confiabilidad en toda la aeronave.
“Cada aeronave FVL será monitoreada durante cada hora de su vida a través de los pronósticos avanzados que estamos integrando”, dijo Germanowski. «Los operadores no tendrán que reemplazar una pieza de acuerdo con un horario rígido basado en horas que exige el reemplazo de la pieza, incluso si todavía le queda algo de vida«, agregó.
Monitorear el uso real y tener en cuenta los datos de los sensores avanzados alertará a los técnicos precisamente cuando una pieza necesita ser reemplazada, ya sea por daño o desgaste normal.
De esta forma, se espera bajar considerablemente los gastos operativos de la flota, a lo largo de su ciclo de vida.
Del mismo modo, si los clientes comparten datos, puede ayudar a optimizar los repuestos que deben producirse, lo que garantizará que el inventario disponible siempre coincida con la demanda.
Gemelo digital
Cada RAIDER X y Sikorsky-Boeing DEFIANT individual tendrá un gemelo digital que se construirá junto con él y se entregará al operador. Esto mostrará tanto la configuración de la aeronave como el monitoreo de uso y su salud.
“Este es un registro vivo de cómo se usa cada avión, qué mantenimiento se ha realizado, cómo se reemplazaron las piezas, lo que sea”, dijo Germanowski. «El cliente siempre sabrá exactamente cómo se actualizó y se le dio servicio a cada aeronave en cada punto de su ciclo de vida«.
Futuro virtual a probarse
Si bien, desde hace décadas, las herramientas informáticas y digitales intervienen activamente en el diseño de los sistemas de armas más avanzados, nunca habían llegado al actual nivel de exactitud predictiva.
Estados Unidos es pionero en esta tecnología, a la cual se conoce como eSeries, en la que las máquinas se desarrollan integralmente con herramientas digitales y se testean en un entorno virtual de gran fidelidad.
La promesa de esta nueva avenida de desarrollo, es que se gana tiempo y se evitan los costosos errores que se descubrirían en el prototipo, o tras los primeros años de uso operacional.
Claramente, el camino que las industrias de alta tecnología están tomando es el de la digitalización y la virtualidad. En unos años veremos si los pronósticos fueron acertados, cuando esta nueva generación de aeronaves se ponga a prueba en el mundo material.
