Dans les coulisses de BAE Systems Rochester pour tester l'équipement des pilotes de chasse

Paroles de Benedict Evans

BAE Systems Rochester abrite le Faraday Test Center de la société aérospatiale et de défense et son installation de simulation et d'environnements synthétiques. L'équipe ici propose des programmes de test complexes et une qualification accréditée par l'UKAS pour les produits commerciaux, civils, militaires et aérospatiaux pour les programmes internes et les clients externes.

Une gamme variée de produits passe par les laboratoires de Rochester : bâtons de vol, casques, défibrillateurs et même micro-ondes. Il existe un ensemble diversifié d'exigences de qualification. Mais BAE Systems Rochester est surtout connu pour les nombreuses avancées clés dans les écrans montés sur casque (HMD) et la technologie d'affichage tête haute (HUD) utilisée par les pilotes d'avions de chasse qui y sont développés.

Le pilote contrôle dans le simulateur de vol à réaction à large fuselage de l'installation de BAE Systems à Rochester (Image : BAE Systems / Christopher Ison)

Le Faraday Test Center de Rochester effectue des tests de compatibilité électromagnétique (CEM) et des tests environnementaux. Paul Davison est le directeur du Faraday Center depuis 18 ans et a fait partie intégrante de son évolution. Le Centre a été restructuré il y a plusieurs années. Les changements apportés ont joué un rôle déterminant dans le perfectionnement des membres de l'équipe et l'augmentation de leur engagement dans le travail tout en améliorant l'efficacité du centre en tant que service de qualification à guichet unique.

"Le centre de test avait quatre équipes distinctes : le laboratoire environnemental, le laboratoire de conductivité électromagnétique avec les ingénieurs de conception et les équipes de gestion de programme à l'étage. L'arrangement était décousu, nous avons donc tout rassemblé dans un seul département où nous pouvons travailler ensemble", explique Davison.

Nulle part l'efficacité du centre de test n'est plus évidente que dans les fonctionnalités avancées du Striker II HMD, qui est en développement depuis 2014 et dont la mise en service est prévue dans les prochaines années. BAE Systems est en pourparlers avec plusieurs pays au sujet de Striker II et le site de Rochester pourrait en fabriquer jusqu'à 80 par mois si nécessaire.

Malgré des capacités qui dépassent de loin celles de ses prédécesseurs, Striker II est moins cher que le casque F-35, dont le prix est de 400 000 $ US. "Nous le commercialisons assez ouvertement comme l'écran monté sur casque le plus avancé au monde", déclare Allan Charles, responsable du développement commercial chez BAE Systems.

La rapidité et l'efficacité avec lesquelles l'équipe a développé Striker II sont dues à des processus bien établis entre les équipes de développement et de test de BAE System et à l'utilisation de ses installations de simulation. "Toute la conception et la majorité des tests, à l'exception des tests spécialisés comme le souffle du vent à grande vitesse, pour Striker II sont effectués ici", explique Nigel Kidd, directeur des écrans montés sur la tête de BAE Systems. "La fabrication effectuée ici est soutenue par une chaîne d'approvisionnement mondiale."

La température dans la chambre climatique de BAE Systems peut être réduite à -70˚C (Image : BAE Systems)

Le passage de l'analogique au numérique a été un changement de paradigme pour les HMD, qui sont conçus dans un souci de sécurité et de simplicité. Mais le changement présente un défi complexe. La suppression des tubes cathodiques encombrants présents dans les anciennes versions au profit d'un affichage numérique 4K rend un casque plus léger, tandis que les améliorations de la luminance et de la clarté de la symbologie permettent des réactions plus rapides et plus instinctives du pilote. Ce sont des caractéristiques idéales pour les situations de combat très stressantes dans lesquelles elles seront utilisées.

« Striker II est une génération en avance sur ce qui est disponible pour le F-35 », déclare Kidd. "La technologie de la caméra doit suivre et correspondre à ce dont le casque est capable, et non l'inverse. L'audio spatial est stéréo sur les stéroïdes et la symbologie est visible même avec la vision nocturne équipée."

Minimiser la durée de la phase de développement et de test est une considération importante pour BAE Systems et ses clients. La possibilité de répéter les tests avec une interruption minimale accélère le développement. Chaque équipe vise également à progresser d'une phase de développement à la suivante autant que possible. Cependant, l'ampleur des tests requis pour les équipements militaires avancés tels que le Striker II ne peut être sous-estimée. Des centaines d'articles de test sont poussés au-delà de leurs points de rupture pendant les tests.

"Nous détruisons beaucoup d'actifs et cela prend beaucoup de temps", explique Kidd.

Trois chambres anéchoïques et 10 chambres climatiques facilitent les tests environnementaux et CEM qui ont lieu au Faraday Test Center. Il y a des tables de glissement, des cuves de surpression, des machines à choc, une centrifugeuse et une chambre de brouillard salin.

La table de glissement est utilisée pour les tests de vibration de l'équipement pilote (Image : BAE Systems)

Les tests de vibration sont une partie importante des tests de qualification et de certification pour des composants tels que ce manche de vol chez BAE Systems Rochester (Image : BAE Systems)

Chaque banc d'essai est fait sur mesure, hautement spécialisé et coûteux. Avec des délais allant jusqu'à 18 mois, chaque chambre climatique coûte plus de 120 000 £ (145 000 USD) et les chambres anéchoïques environ 500 000 £ (600 000 USD). Trois des chambres climatiques peuvent simuler des changements drastiques de température, d'altitude et d'humidité, avec des températures descendant jusqu'à -70 °C (-94 °F) et atteignant 140 °C (284 °F). La machine à choc peut produire jusqu'à 300G, tandis que la centrifugeuse peut atteindre 30G.

Une récente série de tests de composants d'hélicoptères a duré six semaines et a soumis l'article de test à des conditions extrêmement difficiles pendant de longues périodes. Le stress accumulé repose à la fois sur les éléments testés et sur les bancs d'essai eux-mêmes. Pour maintenir l'efficacité, une attention particulière et constante est portée à l'entretien des chambres, en particulier celles du laboratoire environnemental.

"Les produits sont testés à l'extrême car ils doivent fonctionner pendant toute la durée de vie de l'avion. Nous ne pouvons pas rester assis et faire vibrer un produit pendant 25 ans, nous utilisons donc des niveaux plus élevés et des tests de durée plus courte", explique Davison. "Nous planifions en permanence des investissements, dans une perspective allant jusqu'à dix ans."

La prochaine étape dans la mise à niveau des bancs d'essai environnementaux consiste à atteindre des taux de rampe plus rapides et des temps de cycle plus rapides. Pour atteindre ces objectifs, l'équipe de Davison envisage une nouvelle chambre climatique de 350 000 £ (420 000 $ US).

L'installation de Rochester de BAE Systems est de classe mondiale et est liée au succès et à la capacité d'innovation de BAE Systems. Avec une myriade de parties prenantes internes et externes et un pipeline de produits à tester et à développer, la passion au sein de ses équipes de base est évidente. Il est également équipé pour développer des technologies comme le Striker II car il gère la R&D, les tests, la qualification jusqu'à ISO/IEC 17025, la simulation et le service après-vente in situ. Le centre de simulation et d'environnements synthétiques est à quelques pas du centre de test de Faraday. Il héberge un mélange de VR, AR et de simulateurs qui permettent aux ingénieurs de développer et de modifier des produits et des équipements.

Des simulateurs sont utilisés pour tester des équipements tels que les affichages tête haute avec vision nocturne (Image : BAE Systems / Christopher Ison)

Le Typhoon Test and Evaluation Squadron 41 TES de la RAF a utilisé l'installation pour aider au développement de Striker II. L'escadron a fourni de précieux commentaires à l'équipe de développement sur Striker II. Des commentaires ont également été fournis par les pilotes d'essai de l'industrie de BAE System depuis son usine de Warton, où il construit l'avion de chasse Eurofighter Typhoon.

"A chaque étape, il y a eu des améliorations itératives. Nous avons été en mesure d'introduire des fonctionnalités dans le produit en fonction de leurs commentaires, en veillant à ce qu'il fasse ce qu'ils avaient besoin de faire", explique Kidd. Comme le Faraday Test Center, un soin méticuleux est apporté à l'appareil.

"Il y a un simulateur d'hélicoptère qui a été intégré à l'installation en 1992 et qui coûtait 1 000 000 £ à l'époque. Il est toujours utilisé aujourd'hui", explique Paul Harrison, responsable des installations de simulation.

"Il est très rapide et réactif de modifier et de mettre à niveau les simulations et les environnements synthétiques pour répondre aux exigences de l'industrie", ajoute-t-il.

L'installation de simulation abrite également un simulateur d'aviation commerciale, équipé du dernier HUD de BAE Systems, le LiteWave. Avoir des simulateurs d'hélicoptères, des simulateurs d'avions de chasse et des simulateurs d'aviation commerciale sous un même toit est un atout majeur pour BAE Systems. Il a servi de base au développement d'installations sœurs au Royaume-Uni et à l'étranger.

La relation symbiotique entre le Faraday Test Center et l'installation de simulation et d'environnements synthétiques est évidente, et à mesure que la technologie évolue, le site de Rochester de BAE Systems évoluera également.

Près d'un millier de casques Striker I ont été fabriqués depuis 2005, principalement pour être utilisés par les pilotes de chasse de l'Eurofighter Typhoon. Le casque Striker II a été annoncé comme remplaçant au salon aéronautique de Farnborough en 2014. Son concurrent le plus proche est le système d'affichage monté sur casque (HMD) F-35 Gen III, utilisé principalement sur le Lockheed Martin F-35 Lightning II.

Striker II présente plusieurs avancées dans la technologie HMD. Son écran utilise une entrée audiovisuelle provenant d'un réseau de capteurs à ouverture distribuée et de caméras haute résolution réparties autour d'un avion pour fournir une alimentation en direct de l'environnement environnant.

Le flux en direct permet au pilote de voir à travers la structure de l'avion, par exemple à travers le sol. Cette capacité est associée à un écran couleur, une vision nocturne intégrée, une technologie d'image dans l'image et un son spatial 3D avec une latence quasi nulle.

La symbologie inclut la vitesse et l'altitude et met en évidence les ennemis et les alliés dans différentes couleurs. Le Striker II est indépendant de la plate-forme et est compatible avec l'électronique d'entraînement analogique et numérique.

Le laboratoire CEM de BAE Systems Rochester est garni à la fois de plaques de ferrite et de plaques chargées de carbone. Les chambres anéchoïques peuvent être réarrangées pour effectuer des tests très complexes couvrant les émissions conduites RF, les émissions rayonnées, l'injection de courant de boulon, la décharge électrostatique et les tests d'impulsions électromagnétiques nucléaires.

Tous les tests sont conçus pour s'assurer que les appareils électriques ne produisent pas de bruit excessif et n'interfèrent pas les uns avec les autres.

À l'intérieur de l'une des trois chambres anéchoïques de l'installation de BAE Systems à Rochester (Image : BAE Systems / Christopher Ison)

Ken Morley, responsable du groupe de qualification pour le laboratoire EMC, déclare : "Si votre téléphone cesse de fonctionner parce que vous marchez à côté d'un équipement bruyant, c'est un inconvénient. Si vous volez à 30 000 pieds et que l'ordinateur de contrôle de vol cesse de fonctionner, c'est un peu plus qu'un inconvénient."

Morley et son équipe ont tendance à aller au-delà. Par exemple, les normes commerciales pour un test BCI reposent sur 300 mA et le laboratoire EMC peut tester jusqu'à 4 A. L'équipe a également intégré les derniers récepteurs Fast Fourier Transfer (FFT) qui effectuent des mesures dans des domaines temporels et non dans des domaines fréquentiels, ce qui permet de gagner des heures sur les temps de test. "Un balayage d'émissions conduites typique pour un DO160 avec une temporisation de 20 ms nous prendrait environ 50 minutes. Avec un récepteur FFT, cela nous prend environ deux", explique Morley.