Lockheed Martin réduit les coûts et les temps de test des réacteurs du chasseur F-35 grâce à LabVIEW Real-Time

Dave Scheibenhoffer, G Systems

"Les ingénieurs de Lockheed Martin peuvent configurer leur système de mesure dix fois plus rapidement et avec deux fois plus de voies qu’auparavant. "

- Dave Scheibenhoffer, G Systems

Le défi:

Remplacer un système DSP à base de VME propriétaire (de Lockheed Martin Aeronautics), par un système capable d’acquérir, d’analyser et de stocker des données de pression dynamique relatives à un moteur d’avion à réaction de la dernière génération.

La solution​:

Mettre en œuvre des technologies standards (PXI, MXI, UDP et RAID notamment) avec LabVIEW Real-Time, afin de créer un système d’acquisition et de contrôle de données étroitement intégré, qui satisfasse aux besoins techniques les plus exigeants.

Auteur(s):

Dave Scheibenhoffer - G Systems
Michael Fortenberry - G Systems

 

Chez G Systems, nous avons remplacé un ancien équipement basé sur l’architecture VME par un système PXI d’acquisition de données et de contrôle temps réel, fiable, compact et robuste, et ce, en moins de quatre mois. Les ingénieurs de Lockheed Martin peuvent désormais configurer leur système de mesure dix fois plus rapidement qu’auparavant, en bénéficiant d’un nombre de voies deux fois plus important. En outre, le système en question, nommé PDDAS (pour Portable Digital Data Acquisition System), réduit la durée des cycles de test, de 2 secondes à 5 ms. La mise en place de ce système a coûté beaucoup moins cher que la remise à niveau d’une partie seulement du système VME originel.



La durée des cycles de test a été considérablement réduite

Améliorer la conception d’un turboréacteur nécessite une caractérisation précise des paramètres de fonctionnement du moteur. Pour y parvenir, les ingénieurs de conception examinent le profil de la pression d’air à l’entrée du réacteur afin d’y observer les distorsions de l’écoulement du flux d’air. Pour obtenir ces données, il faut faire appel à un modèle réduit de l’avion précisément proportionné, ainsi qu’à un tunnel de soufflerie transsonique pour simuler les véritables conditions de vol. Les mesures de pressions sont effectuées dans ce tunnel.
Le nouveau système PDDAS dispose de 128 voies de mesures de pression dynamique échantillonnées simultanément. Il fait appel à deux châssis PXI, équipés d’un total de 16 modules d’acquisition de signaux dynamiques NI PXI-4472. Au premier abord, le recours à deux châssis peut sembler compliquer inutilement le système. En fait, il a suffi de relier ces deux châssis avec un câble MXI (en fibre optique), sans que ça ajoute de la complexité au système. En gros, le bus MXI sert de pont PCI vers le deuxième châssis. D’un point de vue logiciel, les modules du deuxième châssis PXI apparaissent comme installés dans le premier châssis. L’utilisation du PXI garantit par ailleurs des vitesses de transfert de données suffisamment élevées (132 Moctets/s), pour un prix tout à fait intéressant, notamment dans la perspective d’une extension du système.



Le système PDDAS intègre également un module de conditionnement de signaux NI SCXI-1520, auquel sont connectées des jauges de contrainte Kulite à pont complet. Grâce à LabVIEW Real-Time, nous pouvons atteindre le temps de réaction déterministe nécessaire pour à la fois acquérir les données de la pression d’air et fournir des signaux de commande au tunnel de soufflerie afin de faire varier les conditions de fonctionnement. Avec l’architecture PXI, nous pouvons traiter de grands ensembles de données acquises dans le système PDDAS. LabVIEW Real-Time s’occupe du traitement de ce que l’on appelle communément le “buzz” (environ 450 000 opérations en virgule flottante toutes les 50 ms), pour rechercher une condition de résonance à l’entrée du réacteur. Pour certains paramètres de fonctionnement, l’air à l’entrée peut être “en phase”. Si la pleine résonance est obtenue, les forces résultantes risquent d’endommager le moteur. Pour éviter ça, le système PDDAS ne cesse de procéder à des contrôles et de fournir des retours d’informations au système de contrôle du tunnel de soufflerie afin de changer les paramètres de fonctionnement si nécessaire.



Une énorme quantité de données à stocker

À cause du volume important des données acquises et des calculs effectués, le contrôleur Pentium PXI-8176 embarqué manque de bande passante pour stocker, de façon définitive, toutes les données acquises sur le disque. Pour résoudre ce problème, G Systems a utilisé une carte de redirection de mémoire VMIC dans le châssis PXI. NI a fourni un driver LabVIEW Real-Time pour supporter la configuration de la carte mémoire. Avec cette solution, nous pouvons transférer les données acquises vers une station de travail Pentium, opérant sous Windows. Cette station de travail utilise une carte Fibre Channel standard ainsi qu’un driver pour écrire les données sur un ensemble de disques durs montés en RAID (Redundant Array of Independant Disks) comme tâche secondaire. La mémoire VMIC est une solution simple et élégante pour pallier un encombrement potentiel du système.

Décembre 2005

 

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Dave Scheibenhoffer
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