Blue Spirit Aero : le Dragonfly innovant avec 3DEXPERIENCE
Blue Spirit Aero concrétise les avions légers fonctionnant à l’hydrogène en utilisant la plateforme 3DEXPERIENCE pour développer le Dragonfly, de la conception à la production.
Une approche collaborative de la conception et de la gestion de projet
Le Dragonfly a été développé depuis deux régions du monde, avec une équipe basée en France et une autre en Australie. Les ingénieurs de Blue Spirit Aero présents sur les deux sites utilisent CATIA sur la plateforme 3DEXPERIENCE pour concevoir et assembler virtuellement les différents composants du Dragonfly, en les optimisant pour l’aérodynamisme, l’efficacité structurelle et la consommation énergétique.
Les données de conception issues de CATIA sont également utilisées pour alimenter un jumeau virtuel 3D de l’avion. Associé aux capacités de simulation de SIMULIA, celui-ci permet aux ingénieurs de Blue Spirit Aero de réaliser des analyses structurelles de la cellule, des simulations aérodynamiques et thermiques, ainsi que des études de couplage aérodynamique et propulsif.
Cette approche de simulation basée sur les modèles (MODSIM) permet à l’entreprise de valider rapidement la conception de l’avion avant même la réalisation de prototypes physiques.
« Nous avons réalisé la conception 3D détaillée des formes du Dragonfly, puis testé et validé ses spécifications, en seulement neuf mois », explique Savin. « Grâce au jumeau virtuel et à ses capacités de simulation, les conséquences des modifications de conception sont immédiatement visibles. Nous disposons ainsi de preuves permettant de déterminer si l’avion fonctionne correctement ou non. Nous prenons également en compte très tôt la maintenabilité et la capacité d’évolution du produit, afin d’éviter de poursuivre des pistes qui ne seraient pas prometteuses. »
Parallèlement, ENOVIA fournit un accès sécurisé aux données de conception dans le cloud, permettant des flux de travail structurés, une collaboration en temps réel et une traçabilité complète. En centralisant les données et la collaboration dans le cloud, les équipes multidisciplinaires peuvent effectuer des itérations rapides, ce qui permet d’accélérer les cycles d’innovation.
Réinventer l’aviation légère avec des avions propulsés à l’hydrogène
L’aviation se trouve à un tournant critique. Alors que les nations et les opérateurs s’engagent en faveur d’objectifs de neutralité carbone, la demande pour des vols plus propres et plus efficaces n’a jamais été aussi forte.
L’entreprise française Blue Spirit Aero, fondée en 2020, répond à l’appel urgent de l’industrie à se réinventer avec le Dragonfly, un avion de nouvelle génération pouvant accueillir de quatre à six personnes. Il a été conçu dès le départ pour fonctionner à l’hydrogène gazeux et l’entreprise espère notamment qu’il sera utilisé par les écoles de pilotage.
« Comme la propulsion à hydrogène est nouvelle dans l’aviation, elle nécessite une nouvelle approche de la conception des avions », explique Olivier Savin, fondateur et PDG de Blue Spirit Aero. « C’est pourquoi nous sommes partis d’une feuille blanche, afin de nous assurer que tous les aspects soient correctement pris en compte, notamment la sécurité liée à l’hydrogène et les aspects thermiques des systèmes de piles à combustible, par exemple. »
Pour développer un avion aussi novateur, Blue Spirit Aero a choisi la plateforme 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes dans le cloud. Celle-ci assure une traçabilité complète tout au long du développement du produit, permettant à l’entreprise de respecter les réglementations et d’atteindre son objectif ultime : obtenir la certification nécessaire pour faire voler et exploiter l’avion.
« La plateforme 3DEXPERIENCE est la technologie de référence dans l’industrie aéronautique », explique Savin. « En développant notre avion de la conception jusqu’à la certification sur cette plateforme, nous pouvons donner de la crédibilité à chaque étape franchie et montrer aux investisseurs, aux autorités réglementaires et aux clients que les solutions viables à hydrogène ne sont pas seulement des concepts : elles sont réellement en cours de construction. »
Le poids optimisé du Dragonfly lui permet d’atteindre une vitesse de croisière de 230 kilomètres par heure (125 nœuds) et une autonomie d’environ 700 kilomètres (378 milles nautiques), soit trois fois celle des solutions équivalentes alimentées par batterie, qui sont aujourd’hui limitées à des avions biplaces.
Le ravitaillement ne prend que cinq minutes, ce qui constitue un avantage important pour les opérateurs, tels que les écoles de pilotage ou les aéroclubs, qui ont besoin de remettre rapidement leurs avions en service.
Par ailleurs, grâce à sa capacité à effectuer des approches précises et à opérer depuis des pistes courtes, le Dragonfly ouvre la voie à de nouvelles liaisons et à de nouvelles expériences pour les passagers.
Grâce aux puissantes capacités de conception, d’ingénierie collaborative, de simulation avancée et d’expérimentation virtuelle offertes par la plateforme 3DEXPERIENCE, Blue Spirit Aero a également pu aborder la durabilité sous plusieurs angles.
Alors que l’avion est conçu pour une exploitation respectueuse de l’environnement grâce à son moteur électrique à hydrogène, le processus de conception lui-même est également vertueux.
« Nous disposons d’un processus de développement extrêmement efficace, avec un minimum d’efforts nécessaires pour obtenir un prototype viable et réussi dès la première tentative, ce qui permet de réduire les coûts et l’empreinte carbone », explique Savin.
Optimiser un avion durable grâce à son jumeau virtuel
Agissant comme un banc d’essai numérique, le jumeau virtuel a permis des avancées technologiques et des innovations qui ne seraient pas possibles avec un développement progressif. Le système de propulsion optimisé du Dragonfly n’en est qu’un exemple.
« Nous ne dépendons pas d’un seul moteur », explique Savin. « Au contraire, le Dragonfly répartit la puissance entre 12 unités de propulsion indépendantes, ce qui rend l’avion particulièrement résilient en cas de panne. Nos systèmes de stockage d’hydrogène sont intégrés sous les ailes afin de réduire au minimum les risques de fuite tout en maximisant l’espace disponible dans la cabine. Même si un moteur tombe en panne, l’avion reste pleinement opérationnel. »
Cette architecture a été conçue afin de tirer pleinement parti des avantages de l’aviation propulsée à l’hydrogène. Sa réalisation a toutefois nécessité un travail d’ingénierie multiphysique considérable et extrêmement complexe.
« La plateforme 3DEXPERIENCE s’est révélée essentielle tout au long du processus, en fournissant des capacités avancées de conception et de simulation au sein d’un environnement collaboratif », explique Savin. « C’est uniquement grâce à cela que nous avons pu créer un jumeau virtuel complet de l’avion. »
Olivier Savin
Fondateur et PDG, Blue Spirit Aero
« La plateforme 3DEXPERIENCE s’est révélée essentielle tout au long du processus, en fournissant des capacités avancées de conception et de simulation au sein d’un environnement collaboratif. C’est uniquement grâce à cela que nous avons pu créer un jumeau virtuel complet de l’avion. »
Démontrer les puissantes capacités du Dragonfly
Blue Spirit Aero a commencé à démontrer la viabilité de son concept. L’entreprise a récemment réalisé une première mondiale : le ravitaillement en hydrogène d’un avion léger sur un aérodrome, effectué à l’aéroport du Mans, en France.
Peu après, lors du Salon du Bourget, l’entreprise a présenté au grand public son démonstrateur au sol à l’échelle 1:1, développé à l’aide de son jumeau virtuel. Le démonstrateur dispose de moteurs et d’un cockpit opérationnels et permet à Blue Spirit Aero d’effectuer tous les essais nécessaires au sol.
L’étape suivante sera la réalisation d’un démonstrateur volant pleinement fonctionnel. Les données issues du jumeau virtuel, combinées aux informations recueillies dans le monde réel grâce aux démonstrateurs physiques, seront essentielles à la réussite du projet.
« Le jumeau virtuel est un modèle numérique extrêmement fidèle, mais sa pleine valeur apparaît lorsqu’il est comparé aux données du monde réel », explique Savin. « Son équivalent réel est constitué d’une série de démonstrateurs, chacun conçu pour tester et valider indépendamment des technologies spécifiques. Le démonstrateur utilisé pour les essais en vol recueille des données opérationnelles qui mettent continuellement à jour et affinent le jumeau virtuel. Les deux évoluent donc en parallèle. »
Blue Spirit Aero utilisera également le jumeau virtuel pour soutenir ses activités commerciales. Grâce à 3DEXCITE, les données de conception 3D peuvent être converties en un modèle de réalité virtuelle (VR), offrant une expérience immersive aux futurs pilotes et clients.
À l’aide d’un casque de réalité virtuelle, les clients potentiels sont placés dans des conditions qui reproduisent étroitement les opérations réelles. Ils peuvent se familiariser avec l’avion, explorer le cockpit et la cabine, se déplacer dans l’espace, effectuer des rotations et même modifier les finitions intérieures, comme les textures des sièges, d’un simple geste.
Obtenir la certification grâce à un processus numérique
L’approbation réglementaire est essentielle pour l’avenir commercial du Dragonfly. Cependant, la certification est une démarche complète qui exige de Blue Spirit Aero qu’elle démontre que son avion respecte les normes strictes de sécurité définies par les organismes de réglementation, notamment l’Agence de l’Union européenne pour la sécurité aérienne (EASA) et la Federal Aviation Administration (FAA) américaine.
« Obtenir une certification de type en partant de zéro est extrêmement difficile », explique Catherine Giudicelli, responsable de la navigabilité chez Blue Spirit Aero. « Nous devons satisfaire à de nombreuses exigences dans un délai court. Nous devons également faire correspondre la conception de l’avion aux preuves de conformité. Les concepteurs améliorent continuellement le Dragonfly, mais nous devons nous assurer que ces améliorations ne compromettent pas la conformité déjà obtenue. L’une de nos priorités était donc d’utiliser une plateforme permettant de rationaliser le processus et de fournir la traçabilité complète dont nous avions besoin. »
La gestion de cette complexité nécessitait un ensemble cohérent de flux de travail numériques structurés capables de suivre chaque modification de conception, de relier directement les données d’ingénierie aux documents sources et aux données de certification, et d’alerter l’équipe lorsqu’une nouvelle analyse était nécessaire.
Giudicelli souhaitait exploiter ENOVIA sur la plateforme 3DEXPERIENCE dans le cloud, car elle estimait que celle-ci répondait parfaitement à ses besoins.
« Si un élément de conception est modifié, nous recevons une alerte afin de réévaluer la conformité et d’assurer la traçabilité », explique Giudicelli. « Cette traçabilité constitue le principal avantage de la plateforme. Chaque action, chaque mise à jour et chaque étape de vérification sont enregistrées dans le système. Cela crée un dossier numérique des activités de conformité qui peut être utilisé lors des audits et des contrôles réglementaires. »
Un ingénieur présente la simulation de l’avion Dragonfly de Blue Spirit Aero sur un grand écran à l’aide des outils de visualisation 3DEXCITE.
Grâce à 3DEXCITE, Blue Spirit Aero transforme les données d’ingénierie du Dragonfly en expériences virtuelles immersives, permettant aux pilotes, aux clients et aux parties prenantes d’explorer l’avion à hydrogène tout au long de son développement.
En collaboration avec Dassault Systèmes et son partenaire commercial DPS, qui a accompagné Blue Spirit Aero dans la mise en œuvre, l’intégration et la formation, Giudicelli a bénéficié d’un accès simplifié aux tableaux de bord et aux applications dédiés aux processus de certification du Dragonfly.
En s’appuyant sur une bibliothèque complète d’exigences réglementaires, les équipes ont créé une base et un plan de certification structurés et adaptés au Dragonfly. Tout est accessible depuis un emplacement unique.
La plateforme a également permis à Blue Spirit Aero de créer des autorisations basées sur les rôles, afin que chaque contributeur puisse uniquement accéder aux informations pertinentes pour son domaine d’expertise ou les modifier.
La prochaine étape de certification a été franchie grâce à Prefab, un partenariat financé par France 2030 réunissant Blue Spirit Aero, Dassault Systèmes et le fournisseur aéronautique Soben.
Prefab a permis de créer des processus intégrés destinés à accompagner le Manuel de l’Organisation de Conception (Design Organization Manual) de Blue Spirit Aero, conformément aux exigences de l’EASA (Part 21 Subpart J), le tout sur la plateforme 3DEXPERIENCE.
Cela comprenait une traçabilité complète de l’ingénierie ainsi que la préparation des données de certification qui seront soumises à l’EASA afin d’obtenir la certification de type.
En conséquence, Blue Spirit Aero deviendra un pionnier du processus de certification des avions à hydrogène en Europe, ouvrant la voie à une nouvelle génération de constructeurs aéronautiques souhaitant innover grâce à la propulsion à hydrogène et leur permettant de réduire considérablement le temps nécessaire à la certification.
La voie vers la production et au-delà
Parallèlement au développement de son prototype, Blue Spirit Aero perfectionne également les processus de production du Dragonfly.
La planification numérique du site de production sera réalisée grâce aux capacités de jumeau virtuel de DELMIA, tandis que le partenaire commercial local de Dassault Systèmes, Faactopi, fournira des conseils sur l’aménagement de l’atelier afin d’optimiser l’assemblage des avions.
« Le jumeau virtuel accompagnera le Dragonfly tout au long de son cycle de vie, y compris pendant les opérations et la maintenance, qui représentent un nouveau niveau de complexité impliquant des chaînes d’approvisionnement réparties sur différents aéroports », conclut Savin.
« Nous pouvons concevoir et tester l’avion de manière optimale en fonction de son utilisation future. Grâce à l’efficacité de notre collaboration et à la valeur des solutions de Dassault Systèmes, nous sommes convaincus que nous pourrons livrer et certifier des avions à hydrogène sur le marché avant la fin de la décennie. »
Conception et habillage optimisés par l'IA
• Accélérez la création de mises en plan avec des vues et
des symboles de perçage optimisés par l’IA, ainsi que
des fonctions automatisées de cotation, d’habillage, de
sélection de format de feuille et de mise à l’échelle.
• Utilisez l’IA pour reconnaître et assembler automatiquement
des composants qui ressemblent à des fixations, comme
des écrous, des boulons et des rondelles. Cela vous permet
de gagner du temps, de réduire les efforts manuels et
d’améliorer la précision de l’assemblage.
Avantages
Accélérez la conception d’assemblages et la création de mises en plan grâce à la puissance de l’IA.
Fonctionnalités améliorées pour les assemblages complexes
• Accélérez l’ouverture des assemblages complexes en
filtrant de manière sélective des parties spécifiques de votre
conception à partir de la plate-forme 3DEXPERIENCE®, en
utilisant la visualisation des relations entre les composants
et des filtres avancés pour trouver les pièces pertinentes.
• Évitez les reconstructions lorsque seules des
modifications esthétiques sont effectuées.
• Désactivez la résolution automatique pour les
composants allégés.
Avantages
Travaillez plus intelligemment avec des assemblages complexes
à l’aide de workflows rationalisés et prêts pour la mise en production.
Optimisation de l'expérience utilisateur
• Maintenez la productivité en cas de problèmes de
connectivité grâce au mode hors ligne automatique pour
un accès ininterrompu.
• Simplifiez les workflows grâce à une interface utilisateur
qui met en évidence les commandes couramment
utilisées, ce qui permet aux nouveaux utilisateurs à se
concentrer sur la conception.
• Trouvez les commandes plus facilement via la fonction
de recherche dédiée à l’aide d’un ensemble de mots-clés
étendu et personnalisable.
Avantages
Restez productif même en cas de coupure d’Internet et aidez les nouveaux utilisateurs à prendre l’outil en main plus rapidement.
Conception de pièces rationalisée
• Rationalisez la création de produits physiques en
ajoutant facilement des attributs clés au début du
processus de conception.
• Définissez un point de départ personnalisé pour une
tôle de base pliée et rompez les coins internes sur la
géométrie pliée.
• Créez rapidement une géométrie d’esquisse carrée en un
seul clic.
Avantages
Créez des pièces plus rapidement grâce aux améliorations apportées aux fonctions de pièce et à l’esquisse.
Collaboration et gestion des données plus efficaces
• Maintenez la productivité en cas de problèmes de
connectivité grâce au mode hors• Suivez les modifications de maturité et consultez
l’historique des mises en plan avec les attributs évalués,
éliminant ainsi les mises à jour manuelles.
• Partagez les conceptions à l’aide de 3DDrive et 3DSwym,
et accédez au forum des utilisateurs directement depuis
SOLIDWORKS.
• Mettez à jour un fichier sélectionné vers la dernière version
sur la plate-forme 3DEXPERIENCE pour garantir la précision. ligne automatique pour
un accès ininterrompu.
• Simplifiez les workflows grâce à une interface utilisateur
qui met en évidence les commandes couramment
utilisées, ce qui permet aux nouveaux utilisateurs à se
concentrer sur la conception.
• Trouvez les commandes plus facilement via la fonction
de recherche dédiée à l’aide d’un ensemble de mots-clés
étendu et personnalisable.
Avantages
Restez connecté et suivez plus facilement tout ce qui concerne vos données et votre équipe.
Amélioration de l'habillage des mises en plan et de la MBD
• Insérez une famille de pièces dans une mise en plan
pour afficher les détails de la configuration et les
propriétés personnalisées.
• Utilisez des lignes magnétiques pour prendre en charge
les notes d’attache et d’alignement, les symboles de
soudure et d’autres annotations, au-delà des bulles.
• Propagez les cotes DimXpert™ aux fonctionnalités de
bibliothèque, masquez et affichez de manière sélective
les annotations.
Avantages
Rationalisez les mises en plan avec des options d’habillage étendues et un meilleur contrôle des annotations MBD.
Plus de flexibilité pour le routage de circuits électriques, de tuyaux et de tubes*
• Combinez les nomenclatures de routage de plusieurs
sous-assemblages afin d’afficher un total net pour
chaque élément utilisé dans la conception.
• Acheminez les tuyaux, les tubes et les circuits
électriques à l’aide de clips, de supports ou de crochets
placés dans des pièces ou des assemblages, ce qui
améliore la flexibilité de conception.
• Fournissez des indicateurs visuels clairs pour guider le
positionnement des épissures dans les faisceaux de
câbles afin d’améliorer la précision.
Avantages
Rationalisez la conception du routage et réduisez les efforts manuels grâce à des fonctionnalités étendues.
Collaboration et conception ECAD/MCAD rationalisées
• Stockez et suivez les données parent et enfant, y
compris les informations d’inclusion, d’exclusion, de PTH
et de NPTH, ce qui améliore la traçabilité.
• À l’aide de CircuitWorks™, révisez et annulez les
modifications MCAD avant les mises à jour ECAD finales
en écrasant la publication précédente dans IDX 3.0.
Avantages
Rationalisez le processus de collaboration ECAD/ MCAD pour un workflow de conception de circuits imprimés plus complet.
Rendu plus efficace**
• Équilibrez la qualité et les performances de la géométrie avec
le contrôle de facettisation et des importations plus rapides.
• Réduisez le bruit en moins de passages en activant le
débruiteur en mode CPU.
• Rationalisez la création de rendus à partir de modèles
importés grâce à la prise en charge des matériaux PBR
aux formats de fichier USDZ et glTF.
Avantages
Créez des contenus complets plus attrayants pour inspirer vos clients.
Importation/exportation plus productive
• Simplifiez plus rapidement les pièces à corps multiples
complexes en utilisant des outils de sélection avancés
pour isoler et gérer efficacement les corps en fonction
de la similarité ou de la taille.
• Partagez les assemblages enregistrés sur la plate-forme
3DEXPERIENCE à l’aide de l’option Exporter en tant que
package dans la boîte de dialogue Partager.
• Rationalisez les exportations en choisissant d’inclure
ou non des mises en plan dans votre package, pour un
meilleur contrôle.
Avantages
Gagnez du temps et réduisez les erreurs lorsque vous collaborez en dehors de votre équipe.
