La tecnologia WSU dà nuova vita all’invecchiamento della flotta di elicotteri dell’esercito
L’esercito americano si sta rivolgendo alla tecnologia “gemello digitale” della Wichita State University per risolvere le sfide e aumentare l’efficienza della sua flotta di elicotteri Black Hawk.
Attraverso una partnership tra US Army Aviation and Missile Command e Wichita State University, i ricercatori del National Institute for Aviation Research (NIAR) creeranno un modello virtuale di un elicottero Black Hawk UH-60L. I ricercatori smonteranno completamente le strutture aeree e cattureranno una scansione 3D di ogni parte strutturale, creando un modello virtuale – o gemello digitale – del cavallo di battaglia dell’aviazione militare.
Come primo passo in questa impresa, un elicottero operativo Black Hawk e una fusoliera separata hanno iniziato martedì un viaggio di 800 miglia dal Corpus Christi Army Depot in Texas a Wichita, Kansas.
“Questo apre una nuova porta per la manutenzione e il mantenimento dell’aviazione”, ha detto il comandante maggiore AMCOM, il generale Todd Royar. “Accogliamo con favore una nuova partnership con la Wichita State University, rafforzando al contempo le nostre relazioni esistenti attraverso l’impresa aeronautica dell’esercito”.
Questo è il primo aereo dell’esercito a intraprendere un più grande sforzo militare con NIAR per il mantenimento di velivoli legacy.
“Questa è un’opportunità unica per portare una tecnologia rivoluzionaria nei settori della sostenibilità e della logistica”, ha affermato il maggiore Sam Gray, Program Manager dell’ufficio per le capacità strategiche.
L’elicottero Sikorsky UH-60 Black Hawk è entrato in servizio nell’esercito nel 1979, sostituendo gli irochesi UH-1 – noto anche come elicottero Huey. Il modello Alpha UH-60 fu il primo ad entrare nella flotta, a cui seguirono i modelli Lima e Mike più avanzati.
Il modello Lima dell’elicottero Black Hawk è fuori produzione da 15 anni, quindi la maggior parte della sua tecnologia è almeno così vecchia, con alcune parti risalenti a 40 anni fa. Il gemello digitale apre le porte all’acquisizione di parti fuori produzione mentre sviluppa la capacità di utilizzare tecniche avanzate, come la produzione additiva, per produrre componenti.
Molte industrie si sono rivolte alla tecnologia del gemello digitale per creare e migliorare le opportunità di visualizzare, analizzare e prevedere le prestazioni. La tecnologia fornisce repliche 3-D di tutto, dagli edifici, treni e sistemi di condizionamento dell’aria fino a includere parti del corpo umano per testare scenari e infine migliorare le prestazioni dell’apparecchiatura.
“L’intento è quello di consentire la prontezza attraverso l’esercito e le flotte UH-60 nel servizio congiunto e l’ambiente di vendita militare straniera applicabile”, ha detto Royar. “Allo stesso tempo, generiamo nuove opportunità per fornire parti obsolete, a basso volume o piccole quantità. Il risultato è una riduzione dei costi operativi e di assistenza. “
Tra i fattori trainanti della tecnologia del gemello digitale vi è lo sforzo di sostegno per far volare gli elicotteri Black Hawk nei prossimi decenni. Come con altri sistemi militari permanenti, l’esercito dipende spesso da un fornitore di una sola fonte o deve affrontare sfide per ottenere determinate parti. A loro volta, i potenziali produttori devono fare affidamento sui disegni 2D, molti con modifiche e aggiornamenti, che rendono difficile interpretare, fare offerte o produrre il pezzo.
“Alcune parti a basso o basso volume non ricevono offerte dai fornitori”, ha affermato Royar. “Quando abbiamo bisogno di quelle parti, abbiamo bisogno dell’opportunità di inserirle rapidamente nel sistema, non negli ultimi due anni che a volte ci vogliono in questo momento.”
Con in mente il futuro sostegno, lo sforzo di creare un gemello digitale dell’UH-60L collega gli esperti NIAR con l’Esercito e Sikorsky – il produttore di equipaggiamento originale – per convertire tutti i disegni 2D legacy in modelli parametrici 3D.
“L’intento del programma UH-60L è di dimostrare l’applicazione di questa tecnologia nelle operazioni di supporto della flotta per aumentare le tempistiche delle minacce e la prontezza operativa, ridurre il costo della documentazione e aumentare l’accessibilità economica di supporto”, ha affermato John Tomblin, vicepresidente senior per Programmi di industria e difesa e direttore esecutivo NIAR. “Il programma consentirà inoltre all’esercito di mantenere e, in alcuni casi, aumentare le dimensioni dell’attuale flotta funzionante”.
La Wichita State University ha condotto indagini di demolizione per il Dipartimento della Difesa (DOD) negli ultimi 15 anni e negli ultimi dieci anni ha condotto programmi di gemellaggio digitale con l’industria commerciale. Nel 2018, ha iniziato il lavoro digitale gemello per il DOD e lo smontaggio del bombardiere B-1 dell’Aeronautica militare inizia questa estate.
L’ufficio per le capacità strategiche ha collaborato con la Wichita State University e la NIAR per migliorare gli sforzi di sostegno della flotta, volti ad aumentare la prontezza sfruttando tecnologie avanzate, incluso il gemello digitale. Sono in corso ulteriori sforzi per sfruttare la robotica e l’apprendimento automatico per migliorare i tempi di riparazione di diversi componenti, il che comporta potenziali rischi di prontezza per le forze operative. Le recenti iniziative di SCO nel modernizzare le capacità di gestione del ciclo di vita e di supporto per le piattaforme DOD dimostrano l’importanza fondamentale dell’integrazione delle moderne tecnologie nelle operazioni di fornitura, logistica e manutenzione.
“Il nostro obiettivo è quello di sviluppare una capacità prototipo che passerà non solo alle piattaforme esistenti all’interno del Dipartimento della Difesa, ma a identificare i requisiti di ingegneria digitale per il futuro sviluppo della piattaforma”, ha detto Gray. “Sarà di grande beneficio per l’esercito se possiamo ridurre i costi di sostegno e aumentare la prontezza per l’UH-60L.”
Per garantire che il gemello digitale possa supportare le future attività di aeronavigabilità, AMCOM sta collaborando con la direzione di prontezza dei sistemi di Aviation Command Command Aviation and Missile Center (CCDC AvMC), che utilizza disegni, relazioni strutturali e controlli fisici per valutare l’aeronavigabilità delle modifiche in corso all’UH -60L.
“Il gemello digitale offre significative opportunità per migliorare l’efficienza delle valutazioni dell’aeronavigabilità e il potenziale per semplificare la valutazione e le modifiche dal punto di vista dell’adattamento e della manutenzione”, ha affermato Douglas Denno, responsabile di CCDC AvMC per il coordinamento delle azioni sullo sforzo del gemello digitale. “Questa è un’opportunità entusiasmante di portare questi elementi chiave dei dati tecnici per il cavallo di battaglia dell’utilità dell’esercito nell’era digitale.”
Mentre il primo passo di questo progetto si svolge con il trasporto aereo, Tomblin della NIAR ha affermato che i ricercatori sono entusiasti di iniziare il programma con l’Esercito a supporto dell’elicottero UH-60 Black Hawk.
“La capacità di fornire supporto al combattente e aumentare la prontezza è un obiettivo primario di questo programma, e speriamo che i risultati di questo studio possano avere un impatto sulla manutenzione e sul supporto futuri per questo aereo per i decenni a venire”, ha affermato Tomblin.
Lo sforzo collaborativo di questo progetto include anche il produttore originale dell’elicottero. Dina Halvorsen, direttrice del programma Sikorsky per esercito e supporto aeronautico, ha dichiarato che Sikorsky è orgoglioso di essere partner dell’esercito americano e della Wichita State University in questo progetto.
“Con un focus collettivo per migliorare la disponibilità e la prontezza dell’offerta sulla piattaforma Lima, questa iniziativa costituisce un’opportunità unica di apprendimento e scoperta per tutte le parti coinvolte, in particolare su come funzionano queste tecnologie e processi di prossima generazione e su come possiamo applicare i nostri risultati da questo sforzo per massimizzare la capacità di sostegno della nostra flotta esistente e futura “, ha detto Halvorsen.
Oltre a risolvere i problemi della catena di approvvigionamento, la tecnologia virtuale migliorerà anche i problemi di manutenzione. Ripetizione ed esposizione sono i modi migliori per accrescere le competenze in meccanica e ispettori tecnici. Ma l’addestramento e il lavoro ripetitivo su aeromobili operativi hanno la propensione a causare problemi di manutenzione.
“La tecnologia del gemello digitale fornisce un ambiente virtuale che facilita la scansione, la camminata e la corsa della filosofia di addestramento che consente ai soldati di sviluppare la fiducia in un ambiente simulato prima di eseguire l’attività su un aereo reale”, ha dichiarato Sgt. Mag. Mike Dove. “Gli ambienti virtuali consentono di insegnare un’attività attraverso l’apprendimento a distanza con l’esperto in materia a migliaia di miglia di distanza.”
Il progetto per creare un gemello digitale e, in definitiva, un catalogo delle parti UH-60L, porta i partner accademici e del settore in una collaborazione che include l’Ufficio del Segretariato della Difesa Strategic Capabilities Office, diverse organizzazioni dell’esercito, tra cui AMCOM, Army Futures Command and Program Executive Office-Aviation.
“Ci vuole l’approccio di questa squadra di squadre che andrà a beneficio non solo dell’esercito, ma anche del mondo accademico e industriale”, ha affermato Royar. “Mentre ci impegniamo in questo sforzo, riconosco il duro lavoro svolto tra e attraverso le organizzazioni e sono entusiasta delle grandi opportunità che ciò comporta per tutte le parti interessate e, in definitiva, per la prontezza nel trasporto aereo”.
