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Histoire d’une réussite : UAV CRAFT - Laflamme et NGC

Dans la construction du LX300, Laflamme et NGC ont utilisé à merveille les environnements réalistes et les modèles de vol d’UAV CRAFT, ainsi que ses fonctionnalités de modélisation de capteurs.

Le LX300 est un drone nouveau genre.

Disposant d’une grande autonomie, il permet de transporter une charge utile importante, quelles que soient les conditions météorologiques, ce qui en fait la solution idéale pour les opérations maritimes sur de grandes distances. Sa taille intermédiaire, son moteur au gaz et ses puissants rotors en tandem ont suscité beaucoup d’intérêt chez bon nombre d’organisations militaires parmi les plus prestigieuses au monde.
Il y a trois ans, il n’existait même pas.

La feuille de route méticuleuse et extrêmement précise qui permet de concevoir, de tester et de construire un système sans pilote, ou drone, peut être un processus laborieux qui s’étire sur plusieurs années, voire davantage. Le lancement du LX3000, à l’automne 2018, est le résultat d’un travail assidu, efficace et méthodique. Les entreprises qui ont réalisé cette mise en marché accélérée ont su mettre à profit leur expérience et le simulateur UAV CRAFT, plateforme révolutionnaire de capteurs et de simulation de véhicule aérien sans pilote (UAV). Lancé en 2015, le simulateur hautes performances et haute fidélité UAV CRAFT offre aux clients le contrôle total du modèle d’aéronef (avionique, aérodynamique, masse et centrage, moteurs, contrôle aérien, navigation, etc.), des charges utiles (caméra électro-optique/infrarouge, radar, LIDAR, LEDDAR, etc.), des environnements (scénarios/vignettes, météo, communications, etc.) et plus encore. Les clients peuvent facilement personnaliser et configurer le simulateur UAV CRAFT pour la formation des pilotes et de la charge utile, la recherche de « banc d’essai » ou la conception et le développement de nouveaux produits.

Les joueurs

Le LX300 est le résultat d’une initiative concertée entre deux universités (l’École de technologie supérieure et l’École polytechnique de Montréal) et une poignée d’entreprises. Sous la direction de Laflamme Aéro, les joueurs étaient NGC Aérospatiale, Roy Aircraft & Avionic Simulation Inc. (RAAS) et SINTERS America (groupe DCM). Le projet dans son ensemble a reçu l’appui du Consortium en aérospatiale pour la recherche et l’innovation au Canada (CARIC).

Chacune de ces entreprises a utilisé à merveille les environnements réalistes et les modèles de vol d’UAV CRAFT, ainsi que ses fonctionnalités de modélisation de capteurs. Laflamme a utilisé le simulateur UAV CRAFT pour valider le modèle d’UAV, les charges utiles possibles et, avec NGC, pour établir les lois des commandes automatiques de vol (CADV) (avec l’aide de l’École polytechnique). De son côté, RAAS, en étroite collaboration avec l’Université Ryerson et Presagis, ont utilisé UAV CRAFT pour valider et perfectionner l’ergonomie du poste de contrôle au sol (PCS) et les concepts de modèles d’hélicoptères, ainsi que pour simuler les prototypes d’UAV. NGC a utilisé la plateforme CRAFT pour perfectionner et valider les algorithmes de détection d’objets à proximité et l’évitement des collisions, et pour effectuer une vaste gamme de tests, notamment de capteurs LIDAR et LEDDAR réels et simulés, et de CADV et de PCS avec matériel incorporé réels et simulés.

Sous la direction de Laflamme Aéro, les joueurs étaient NGC Aérospatiale, Roy Aircraft & Avionic Simulation Inc. (RAAS) et SINTERS America (groupe DCM). Le projet dans son ensemble a reçu l’appui du Consortium en aérospatiale pour la recherche et l’innovation au Canada (CARIC).

« En utilisant UAV CRAFT pour les essais des modèles de vol, notre entreprise a constamment ajouté des composantes dans le domaine de vol, depuis l’étape de la conception jusqu’au développement réel. Nous avons alors été en mesure de perfectionner toutes ces composantes au moyen de la simulation pour faire avancer notre développement, souligne Enrick Laflamme, cofondateur de Laflamme Aéro. UAV CRAFT nous a en outre permis de faire la démonstration des capacités du LX300 auprès d’un plus vaste éventail de marchés et de clients. »

De la vision au produit

Comment ces entreprises ont-elles réussi à concrétiser leur vision si rapidement, et avec une telle confiance? En bref : la simulation avant la production. Après que Laflamme a construit le prototype, celui-ci a été reproduit dans un environnement de simulation. Il a ainsi été possible d’évaluer les modifications au moyen de la simulation afin d’apporter des modifications à la conception avant que ne commence la production. Leurs tests, basiques et linéaires, ont commencé dans Simulink. En intégrant UAV CRAFT aux tests des modèles de vol, Laflamme a pu regrouper des composantes supplémentaires comme les systèmes de pilotage automatiques, l’ergonomie du PCS et les charges utiles – tout a été testé avant la conception finale et la construction de l’aéronef réel. « UAV CRAFT nous a aidé à ajuster les lois des commandes de l’hélicoptère avant de lancer le drone dans les airs. En procédant ainsi dans UAV CRAFT d’abord, nous avons été en mesure de stabiliser le véhicule et d’obtenir le comportement adéquat et les commandes appropriés, ce qui a réduit le temps qu’il nous a fallu pour apporter les modifications au véhicule réel », explique M. Laflamme. De son côté, NGC a pu présenter son système anticollision (AURA) dans un simulateur avant même de l’intégrer au drone. En plus de simplifier les procédures de test, cela lui a permis d’effectuer rapidement des tests par approximations successives, et d’identifier l’emplacement optimal des capteurs. Plusieurs campagnes de tests, qui auraient pu exiger des tests de vol prenant beaucoup de temps, ont été réalisées en seulement six semaines par simulation.

« Une autre approche à laquelle on a recours dans l’industrie consiste à tester un système directement dans un aéronef expérimental. Le problème, avec cette approche, est que l’environnement n’est pas contrôlable et qu’il y a beaucoup d’incertitudes; elle est en outre inefficace et chère et prend beaucoup de temps, explique M. David Neveu, chef de projet chez NGC Aérospatiale. Au moyen d’UAV CRAFT, nous avons simulé le véhicule afin de démontrer que nous avons une solution solide répondant à toutes les possibilités, dans toutes les conditions d’exploitation. Après avoir acquis une grande confiance dans le système, nous avons effectué des tests avec matériel incorporé en laboratoire, puis directement sur le véhicule où le système sera installé. »

Tester les capteurs virtuels sur les véhicules virtuels dans un monde virtuel devient de plus en plus profitable pour les fabricants du secteur aéronautique et aérospatial et pour les organisations de développement de technologies. Et les avantages sont tout sauf virtuels. « Effectuer des tests sur un aéronef réel coûte des milliers de dollars. Vous pouvez réaliser d’énormes économies de temps et d’argent grâce à la simulation », explique M. Neveu.

Aller plus loin

Tout au long du développement du LX300, Presagis était là pour aider Laflamme Aéro et NGC Aérospatiale à surmonter les obstacles dans la réalisation du LX300 et des composants de ses capteurs.

Presagis a contribué à aider NGC Aérospatiale à développer les modèles et simulations LIDAR et LEDDAR lors de la validation de ses systèmes anticollision et de détection d’objets courte et longue portée.

« Dès le début du projet, nous avons été impressionnés par la fidélité et le potentiel de l’environnement de simulation fourni par Presagis, affirme M. Neveu. Lorsque nous avons utilisé l’environnement 3D de Presagis, c’était à la fois pour la validation logicielle et avec matériel incorporé. »

« Nous avons travaillé en étroite collaboration avec Presagis et avons toujours reçu un excellent soutien : nous avions la certitude que leur expertise et leurs connaissances allaient nous aider, explique M. Laflamme. Presagis a dû former des membres de notre personnel, et nous a soutenu depuis le début; nous sommes totalement satisfaits du service fourni. »

Le simulateur UAV CRAFT s’est révélé un outil de conception et de test indispensable qui a aidé Laflamme à réaliser un nombre incalculable d’itérations, de conceptions et de tests virtuels afin d’en arriver à un UAV extrêmement performant et fiable, dont différents secteurs profiteront sans doute pendant des années.