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Enjeu de vitesse : numériser le champion mondial de la Red Bull Air Race

Numériser le champion mondial de la Red Bull Air Race

Lancée en 2003, la Red Bull Air Race jouit d’une renommée mondiale. Alliant les fondements de la formule 1 à des défis aériens extrêmes, elle est devenue l’une des courses les plus rapides et exaltantes sur la planète. La possibilité d’atteindre des vitesses de vol dépassant les 400 km/h à basse altitude et dans des conditions extrêmes de course a permis à certains des meilleurs pilotes du monde entier de prendre les commandes de quelques-unes des machines de vol les plus aérodynamiques et rapides jamais vues.

Pour remporter la première place du prestigieux championnat, les équipes de course étudient plus que jamais la performance de leurs avions actuels, et ce, jusque dans les plus menus détails de leur ingénierie. Comme la propulsion principale de chaque appareil est standardisée, les seuls points qu’il demeure possible d’ajuster sont les caractéristiques aérodynamiques du fuselage. Plus particulièrement, ces ajustements visent à modifier l’action de l’écoulement d’air sur le comportement de l’avion, ainsi que le coefficient de traînée des pièces non aérodynamiques. Cette même stratégie d’ingénierie peut également être appliquée directement à l’angle d’attaque en course. En ajustant les vitesses d’entrée et le cabrage entre les bornes, il est possible de gagner ne serait-ce que quelques millisecondes d’avantage. Tous ces facteurs, de pair avec le talent naturel de chaque pilote, créent un environnement de course extrêmement exigeant et stimulant.

La Breitling Race Team fait monter la performance d’un cran avec la numérisation 3D

Creaform Scanning SolutionLa Breitling Race Team, menée par le pilote britannique Nigel Lamb, mise principalement sur l’amélioration des performances de son appareil pour toujours se dépasser davantage. M. Lamb peaufine son avion de course MXS depuis 2010, investissant dans une multitude de technologies visant à améliorer le design et l’écoulement d’air sur toute la surface de l’avion, le tout dans le but de gagner quelques fractions de seconde à l’approche de chacune des bornes de la course.

Chez la plupart des fabricants, les assemblages de CAO de la structure des aéronefs sont gardés dans la plus grande confidentialité. Ainsi, comme les mesures de base sont indisponibles, il devient très difficile d’effectuer des modifications sur l’aéronef. Par exemple, les profils et la forme du fuselage sont généralement conçus pour optimiser l’écoulement d’air sur toute la surface, mais, si les renseignements cruciaux à leur reproduction ne sont pas disponibles, leur compréhension peut s’avérer difficile. Dans le secteur de l’aéronautique, ces formes complexes ne peuvent pas être mesurées à l’aide de méthodes conventionnelles. De plus, dans un environnement de travail ordinaire, la prise de mesures prend généralement plusieurs semaines — sans compter le délai considérable qui serait nécessaire pour créer le modèle numérique dans un ensemble de fichiers CAO — le tout en assumant que toutes les mesures sont exactes dès le départ!

Au fait de ces contraintes et dans l’optique d’effectuer des changements radicaux à son avion de course actuel, la Breitling Race Team a demandé les services de l’entreprise Measurement Solutions pour la course de cette en année afin de numériser son avion le plus précisément possible.

Les solutions de Creaform à la hauteur de la tâche

Measurement Solutions avait pour tâche de fournir à la Breitling Race Team une numérisation complète et précise du profil aérodynamique de l’avion, afin qu’il puisse être représenté avec exactitude lors de l’analyse de l’écoulement d’air. Les données requises devaient être recueillies avec une précision sous-millimétrique, dans un milieu présentant un minimum d’interférences, et ce, malgré la frénésie entourant l’approche du lancement de la saison de course.

Comme l’aspect le plus important à prendre en compte était le maintien d’une grande précision en dépit de l’imposante surface, les systèmes de numérisation conventionnels, c’est-à-dire les bras portables et les appareils de poursuite laser, ont rapidement été relégués au rang des options non viables. Ils ne pouvaient tout simplement pas fournir de données qui soient fiables et de haute précision de manière rapide et facile.

Le scanner sur MMT optique à main MetraSCANMC de Creaform a été utilisé pour numériser tout l’avion, car il constituait une solution facile et rapide pour acquérir des mesures de haute précision sur de grandes surfaces. Grâce à l’implantation de TRUaccuracyMC, une technologie brevetée de Creaform, dans le système, la précision des mesures était assurée dans toutes les conditions, à l’instar des outils de mesure conventionnels, qui doivent être utilisés dans des milieux stables et par des utilisateurs expérimentés. Cet atout s’est montré indispensable lorsqu’est venu le temps de numériser l’aéronef dans un hangar glacial jusqu’à des heures tardives!

Le MetraSCAN 3D est suivi par un système de capteurs à double caméra qui localise continuellement le positionnement du scanner par rapport à l’aéronef. Son système de référencement dynamique, quant à lui, a permis à l’équipe de prendre des mesures en dépit des vibrations présentes dans le hangar. Il a également permis d’augmenter le volume de mesure et de repositionner les capteurs rapidement et facilement sans avoir à effectuer des ajustements compliqués et interminables.

Afin de maximiser l’exactitude du projet, le système a été utilisé en conjonction avec le système optique de mesure de coordonnées MaxSHOT 3D de Creaform. Cet appareil de photogrammétrie a généré un maillage englobant toute la surface de l’avion. Au final, cela a permis de minimiser le temps qui serait normalement requis pour saisir les ensembles de données de numérisation manuellement, ainsi que de numériser certaines zones à nouveau selon les besoins ou encore de retirer des pièces afin de numériser en détail des « surfaces cachées ».

Scanned Mesh CAD Redbull Air RaceEn moins de 24 heures, l’équipe de Measurement Solutions avait numérisé la totalité de l’aéronef, et ce, au millimètre près. Avant de quitter les lieux, l’équipe a terminé l’acquisition et le post-traitement des données dans un fichier de maillage en format STL standard dans l’industrie, afin qu’elles puissent être importées directement dans des logiciels d’analyse de l’écoulement d’air et de CAO.

Creaform et Measurement Solutions sont très fiers d’avoir contribué à ce que la Breitling Race Team et Nigel Lamb remportent les championnats mondiaux de la Red Bull Air Race en octobre dernier! Félicitations à toute l’équipe!

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