Formule au FARA

Les passionnés d’histoire militaire en prendront note : l’armée américaine remplace son vénéré Bell OH-58 Kiowa Warrior par un hélicoptère de nouvelle génération qui promet de produire des « effets mortels » sur le champ de bataille. Ce futur avion de reconnaissance d’attaque (FARA) est un élément essentiel du programme militaire Future Vertical Lift (FVL), qui vise à « améliorer la domination du transport vertical en améliorant les performances et en optimisant l’abordabilité, la gestion du cycle de vie, l’interopérabilité et la prise en charge ». Le nouveau modèle FARA est connu sous le nom de « combattant au couteau ».

Comme pour la plupart des initiatives de dépenses de ce type, le ministère de la Défense a envoyé une demande de propositions à divers entrepreneurs militaires dans le cadre du processus d’approvisionnement. Cinq ans plus tard, deux d’entre eux sont toujours debout : Sikorsky Aircraft, qui fait désormais partie de Lockheed Martin, et Bell Textron, constructeur aérospatial basé à Fort Worth, au Texas.

Justin Rivera est ingénieur au sein de l’équipe de construction FARA de Bell. Il dirige également une équipe à l’échelle de l’entreprise qui élabore des stratégies sur la mise en œuvre et l’adoption de « tout ce qui est additif », un rôle qu’il occupe depuis 2020. Pour des raisons de sécurité et de compétitivité, Rivera ne partagera pas trop de détails sur la conception du Bell 360. Invictus ou quand nous pourrions assister à son voyage inaugural, sauf pour dire que la production de l’avion gagnant pourrait commencer quelque part dans le calendrier 2030.

Il soulignera également que l’Invictus complète un autre avion du programme FVL, le Bell V-280 Valor, qui a effectué son premier vol d’essai en 2017. Selon sa page de présentation sur le site Web du constructeur, le tiltrotor V-280 est le seul système d’armes FVL doté de « l’agilité, la vitesse, la portée et l’endurance éprouvées en vol pour la mission du futur avion d’assaut à longue portée (FLRAA) ».

« Les deux avions remplissent des missions différentes et, ensemble, remplissent l’un des nombreux objectifs stratégiques de l’armée », ajoute Rivera.

Quel que soit le vainqueur du concours FARA, l’Invictus (du latin invincible) est un hélicoptère extrêmement cool. Il dispose d’un système de rotor haute performance qui propulse l’engin à des vitesses supérieures à 200 nœuds (230 mph). Il est doté d’armes rétractables (y compris un canon de 20 mm) pour réduire la traînée pendant le vol, d’ailes à portance partagée pour supprimer le décrochage des pales, d’un cockpit tandem qui maximise le champ de vision du pilote et du copilote et utilise le survol éprouvé de Bell. -commandes de vol filaires.

Course de raiders rouges

Cet article ne concerne cependant pas les hélicoptères et les programmes du ministère de la Défense. Il s’agit de fabrication additive (FA) et de la manière dont Rivera exploite la technologie dans son travail. Il le fait depuis ses années d’université. Tout en poursuivant un baccalauréat en génie mécanique à la Texas Tech University à Lubbock, Rivera a cofondé et a été président de l’équipe Formula SAE de l’école, une compétition qui oblige les étudiants à concevoir et fabriquer une voiture de course à partir de zéro en neuf mois.

C’est ici qu’il a commencé à découvrir le pouvoir de l’impression 3D. « Au cours de ma première année, un ami m’a présenté la Formule SAE », explique Rivera. « Malheureusement, l’équipe s’est effondrée au cours du même semestre et a pratiquement cessé d’exister. Mais après avoir terminé un programme coopératif avec Emerson Process Management début 2009, je suis retourné à Texas Tech et, cet automne, j’avais rétabli Red Raider Racing en tant qu’organisation officielle de l’école.

Cette expérience lui a appris de nombreuses leçons, dont la moindre n’est pas l’importance du réseautage et de la budgétisation. Heureusement, ces deux compétences commerciales se sont réunies alors que Rivera tentait de lancer la Formule SAE. «Nous avions peut-être cinq cents dollars pour travailler, alors j’ai écrit une lettre à Ed Whitacre Jr., un ancien élève de Texas Tech qui occupait le poste de PDG par intérim de General Motors. Il nous a envoyé un chèque de cinq mille dollars.

Ce financement n’a peut-être pas valu à l’équipe une place dans le cercle des vainqueurs, mais les efforts de Rivera ont été suffisants pour lancer une équipe qui continue encore aujourd’hui : depuis 2011, Texas Tech a participé à deux compétitions mondiales et à trois compétitions locales. L’endurance et le succès de l’équipe sont également une source de fierté pour Rivera : « La Formule SAE a été plus gratifiante que tout autre projet auquel j’ai participé », déclare-t-il sur sa page LinkedIn.

Démanteler les silos

Les courses ont également donné à Rivera et à ses coéquipiers une expérience précieuse et réelle, ce qui est le véritable objectif du programme. Par exemple, alors qu’il faisait du bénévolat chez Formula SAE en Allemagne, Rivera a été exposé aux utilisations généralisées des composites et de l’impression 3D, connaissances qu’il a appliquées à sa carrière d’ingénieur chez Bell.

Un exemple en est la participation de Rivera au sous-groupe sur les composites du Joint Defense Manufacturing Technology Panel (JDMTP), ainsi que sa direction de l’équipe « tout ce qui est additif ». Dans les deux cas, il vise à promouvoir ces technologies au sein de Bell, pour le bien de tous.

« Ce n’est pas une équipe formelle », dit-il. « Il s’agit plutôt d’une démarche organique et populaire qui a commencé peu de temps après mes débuts chez Bell, lorsque je cherchais à appliquer ce que j’avais appris en Formule SAE. Cet effort a commencé avec le V-22 Osprey (avion à rotors basculants). Je voulais en savoir plus sur l’aspect fabrication du programme et je me suis donc retrouvé un an plus tard dans le laboratoire de recherche et développement de Fort Worth. J’y suis resté près de dix ans.

Rivera explique qu’il a appris tout ce qu’il pouvait sur l’impression 3D des plastiques et des métaux, ainsi que sur les différentes applications de chacun. Cela lui a donné l’expérience nécessaire pour réussir dans son poste actuel, mais lui a également montré que Bell avait « tous ces différents efforts additifs en cours, et ce serait vraiment génial si nous pouvions tous être sur la même longueur d’onde. Il y avait trop de silos.

Construire vers l’invincibilité

Pour résoudre ce problème, Rivera a créé un forum interne il y a plusieurs années. Les participants se réunissent chaque mois et partagent des idées sur les façons de rationaliser et de normaliser l’utilisation de la FA chez Bell. Les fournisseurs sont également invités à discuter des dernières nouveautés en matière de développement de matériaux, d’améliorations d’équipement, d’avancées logicielles et d’autres sujets liés à l’impression 3D qui pourraient aider Rivera et d’autres utilisateurs de fabrication additive chez Bell. De plus, Bell a commencé à solliciter des financements extérieurs pour tirer parti de ces technologies là où elles ont du sens.

Comment toute cette harmonisation de la fabrication additive s’intègre-t-elle dans son rôle actuel à temps plein au sein de l’équipe de construction du FARA ? C’est une question à laquelle toute personne possédant une vaste expérience de l’impression 3D peut répondre. Rivera déclare : « Lorsque vous êtes dans la phase de prototype d’un avion – ou de tout assemblage électromécanique complexe, d’ailleurs – la capacité d’itérer rapidement sur une zone problématique est inestimable. Il n’y a rien de tel que d’avoir une partie physique que l’on peut toucher et ressentir. Vous êtes mieux à même de comprendre sa fonction, comment l’installer et où vous pouvez améliorer sa conception ou celle des composants adjacents.

S’appuyer sur un bureau de services pour ces prototypes augmente non seulement les coûts et les délais d’exécution d’un projet, mais réduit également la liberté de conception que vous offre la présence d’imprimantes sur site. «C’est un outil très utile», ajoute Rivera.

C’est tellement utile que Bell possède plus de 500 pièces de production imprimées en 3D dans sa gamme de produits. Les applications incluent, sans s’y limiter, les systèmes de contrôle environnemental, les composants de pales de rotor et les carénages de cellule. Tout a commencé comme un prototype imprimé en 3D dans l’un des nombreux programmes et départements de l’entreprise, et tous ont joué un rôle clé en termes de conception, de construction et de tests d’avions.

Au-delà d’Invictus

De nombreux défis demeurent. En tête de liste se trouvent les obstacles auxquels se heurte la certification de navigabilité des pièces imprimées en 3D, y compris diverses normes industrielles et politiques de qualité auxquelles Rivera et d’autres équipes sont confrontées, chacune d’entre elles pouvant constituer un obstacle à l’adoption complète. « Nous travaillons en étroite collaboration avec nos experts en certification et nos équipes qualité pour garantir que nous exploitons nos outils au mieux de nos capacités tout en donnant la priorité à la sécurité, aux performances et aux coûts », explique-t-il.

Rivera a également hâte de jouer le rôle de catalyseur entre les départements de conception et de fabrication de Bell à mesure que de nouveaux programmes se concrétisent. « De nombreux projets passionnants sont en cours en ce moment, depuis notre récente victoire au FLRAA avec le Bell V-280 Valor jusqu’à l’Invictus et son concours FARA en cours, que je suis convaincu que nous gagnerons », dit-il. « Enfin, nous travaillons sur plusieurs concepts de décollage et d’atterrissage verticaux à grande vitesse qui seront révolutionnaires. Je m’attends à ce que la fabrication additive polymère et métallique joue un rôle de plus en plus important dans ces programmes et dans d’autres au cours des cinq à dix prochaines années, à mesure que nous constatons un changement dans la standardisation des matériaux et des paramètres des machines. Tout cela contribuera à réduire les obstacles à l’adoption de l’aérospatiale.

Cela couvre les voitures et les hélicoptères rapides. Alors, où les vélos rapides entrent-ils dans cette discussion ? Lorsqu’il ne travaille pas sur des avions de combat de nouvelle génération pour l’un des principaux constructeurs aérospatiaux du pays, Rivera parcourt l’État de Lone Star sur une moto Ducati 848, espérons-le pas à la vitesse maximale du véhicule de 250 km/h. Et parfois, il emmène son autre paire de roues – celle à pédales – à Tucson, en Arizona, où les habitants enfilent leur pantalon de patience pour le Tour de Tucson de 109 milles et son afflux annuel de quelque 9 000 cyclistes. Pas de pièces imprimées en 3D ici, du moins pas encore. Roulez prudemment, Justin. L’industrie de la fabrication additive a besoin de vous.