Lockheed Martin réduit les coûts et la durée des tests du F-35 Joint Strike Fighter grâce à LabVIEW Real-Time

Dave Scheibenhoffer, G Systems

« Les ingénieurs de Lockheed Aeronautics Company peuvent désormais configurer leur système basé sur PXI 10 fois plus rapidement que lorsqu’ils utilisaient leur équipement VME précédent tout en doublant le nombre de voies. De plus, le système portable d’acquisition de données numériques (PDDAS) réduit la durée du cycle de test de 2 secondes à 50 ms, le tout pour un coût inférieur à celui de la mise à niveau d’une partie du système de test basé sur VME. »

- Dave Scheibenhoffer, G Systems

Le défi :

Remplacement d’un système DSP propriétaire basé sur VME appartenant à Lockheed Martin Aeronautics Co. par un système qui acquiert, analyse et stocke les données de pression dynamique d’une conception de moteur de chasseur à réaction de nouvelle génération.

La solution :

Utilisation de technologies standard et prêtes à l’emploi, notamment PXI, MXI, UDP et RAID avec NI LabVIEW Real-Time pour créer un système d’acquisition et de contrôle de données étroitement intégré qui répond à des exigences techniques strictes.

Auteur(s) :

Dave Scheibenhoffer - G Systems
Michael Fortenberry - G Systems

 

Réduire considérablement le temps de cycle de test

Chez G Systems Inc., partenaire NI, nous avons mis à niveau un équipement basé sur VME avec un système d’acquisition de données et de contrôle en temps réel plus robuste, plus compact et plus fiable en moins de quatre mois. Les ingénieurs de Lockheed Martin peuvent désormais configurer leur système basé sur PXI 10 fois plus rapidement que leur équipement VME précédent tout en doublant le nombre de voies. De plus, le système portable d’acquisition de données numériques (PDDAS) réduit la durée du cycle de test de 2 secondes à 50 ms, le tout pour un coût inférieur à celui de la mise à niveau d’une partie du système de test basé sur VME.

 

Les améliorations apportées à la conception des moteurs à réaction nécessitent une caractérisation précise des paramètres de fonctionnement du moteur. Pour ce faire, les ingénieurs concepteurs examinent le profil de pression d’air d’admission du moteur à réaction afin d’observer les distorsions du modèle d’écoulement d’air dans l’entrée de la turbine du moteur. Pour obtenir ces données, il faut disposer d’un modèle d’avion à l’échelle précise et d’une soufflerie transsonique pour simuler les conditions de fonctionnement réelles.

 

Les ingénieurs de Lockheed Martin utilisent des modèles d’équipements à l’échelle pour les tests du F-35 Joint Strike Fighter. Leur précédent système de test basé sur VME s’étant avéré trop difficile à configurer et à mettre à niveau, les ingénieurs de Lockheed Martin ont mis en service le nouveau système PDDAS que nous avons développé pour contrôler et acquérir les données de leurs tests en soufflerie.

 

Le PDDAS inclut 128 voies de mesures de pression dynamique échantillonnées simultanément, basées sur deux châssis PXI, équipés de 16 modules d’acquisition de signaux dynamiques NI PXI-4472. À première vue, deux châssis peuvent sembler compliquer inutilement le système. Cependant, en reliant les deux châssis à l’aide de l’extension à fibre optique NI MXI, aucune complexité supplémentaire n’a été introduite. MXIbus fonctionne essentiellement comme un pont PCI vers le deuxième châssis. D’un point de vue logiciel, les cartes du deuxième châssis PXI apparaissent comme si elles résidaient dans le premier châssis. L’utilisation du PXI permet également d’obtenir des vitesses de transfert de données suffisamment élevées (132 Mo/s) à un prix compétitif pour une expansion future.

 

Le PDDAS comprend également le NI SCXI-1520, qui se connecte à un transducteur de pression Kulite à pont complet pour le conditionnement du signal de la jauge de contrainte. Grâce à LabVIEW Real-Time, nous pouvons obtenir le temps de réponse déterministe nécessaire à l’acquisition des données de pression atmosphérique et à la transmission des signaux de commande à la soufflerie pour faire varier les conditions de fonctionnement.

 

Mémoire réflective

L’architecture PXI nous permet de traiter les grands ensembles de données acquis dans le système PDDAS, et LabVIEW Real-Time gère ce que l’on appelle le calcul de « buzz » (environ 450 000 calculs en virgule flottante en 50 ms), qui recherche une condition de résonance dans l’entrée d’air moteur. Pour certains paramètres de fonctionnement, l’air des entrées peut être en phase. Si on les laisse atteindre la pleine résonance, les forces qui en résultent peuvent endommager le moteur. Pour éviter cela, le système PDDAS surveille en permanence l’approche des conditions de résonance et fournit un feedback au système de contrôle de la soufflerie pour modifier ses paramètres de fonctionnement si nécessaire.

 

Compte tenu du grand volume de données et des calculs intensifs, le contrôleur Pentium PXI-8176 embarqué ne dispose pas d’une bande passante restante suffisante pour stocker toutes les données acquises sur disque pour un stockage permanent. Pour résoudre ce problème, nous avons utilisé une carte mémoire réflective VMIC dans le châssis PXI. NI a fourni un driver LabVIEW Real-Time pour prendre en charge l’installation et la configuration de la carte mémoire réflective. Cette solution nous permet de « refléter » les données acquises sur un poste de travail hôte Pentium fonctionnant sous Windows 2000. Ce poste de travail utilise une carte et un driver Fibre Channel prêts à l’emploi pour écrire les données sur un RAID (Redundant Array of Independent Disks) en tant que tâche secondaire. La mémoire réflective s’avère une solution simple et élégante pour résoudre un goulot d’étranglement potentiel du système.

 

Communication avec le système

Le système PDDAS étant utilisé dans un certain nombre de souffleries à travers le pays, les ingénieurs de Lockheed Martin ont besoin d’un mécanisme omniprésent pour fournir un feedback en temps réel aux systèmes de contrôle de chaque soufflerie. Nous avons donc utilisé le protocole UDP (User Datagram Protocol) pour cette application. Bien qu’UDP ne soit pas un protocole déterministe, il s’agit d’une interface facilement accessible dans chaque installation de soufflerie. En sélectionnant soigneusement les priorités des tâches LabVIEW, le PDDAS peut envoyer des paquets UDP à une vitesse déterministe de 50 ms.

 

Informations sur l’auteur :

Dave Scheibenhoffer
G Systems
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Fax : 972-424-2286
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