LISA Airplanes choisit Femap et NX Nastran pour certifier son nouvel avion biplace, l’Akoya.

LISA Airplanes : inventer une nouvelle façon de voyager

C’est en France, en Savoie au cœur des Alpes, qu’une équipe de passionnés se lance dans un projet visionnaire et ambitieux : créer un avion de loisirs «tout-terrain» permettant de décoller au plus près de son point de départ et d’atterrir au plus proche de son point d’arrivée, aussi bien sur la terre, que sur l’eau et la neige. Un avion à la fois performant, esthétique, confortable et facile à piloter. Un avion au design novateur qui bouscule les codes traditionnels de l’aéronautique.

C’est ainsi qu’est créée en 2004 la société LISA Airplanes, avec pour ambition de révolutionner l’aviation de loisirs et d’inventer une nouvelle façon de voyager.

Pour concrétiser son projet, LISA Airplanes s’est affranchie de toute idée préconçue pour démarrer avec un regard neuf et proposer un concept d’avion réellement innovant. «Nous sommes partis d’une feuille blanche !», se souvient Benoit Senellart, l’un des trois fondateurs de LISA Airplanes. «Nous étions déçus par l’offre en matière d’aviation légère que nous trouvions peu innovante. C’est l’observation des voiliers de course et notamment de l’Hydroptère, bateau volant équipé d’hydrofoils, qui crée le déclic : si un bateau peut voler, alors pourquoi un avion ne pourrait pas décoller de l’eau grâce à cette technologie ?»

L’Akoya : l’innovation au coeur de la conception, l’élégance à la française

Le concept était trouvé : ajouter à l’avion des ailerons qui s’appuient sur l’eau pour soulever le fuselage, sans compromettre ses performances en vol. Ce concept va donner naissance à l’une des innovations majeures de l’Akoya : les Seafoils. Plusieurs centaines de configurations et de tests auront été nécessaires pour mettre au point un profil d’ailes qui n’engendre quasiment aucune trainée en phase de vol. Et, en 2011, le prototype de série effectue un envol du Lac du Bourget et devient le premier hydravion au monde à décoller de l’eau grâce à cette technologie.

Mais l’équipe de LISA Airplanes ne s’arrête pas là : elle veut étendre le concept de polyvalence aux terrains enneigés. Même si l’idée semble naturelle à ses fondateurs, le challenge n’en est pas moins grand pour ses ingénieurs. L’ajout de skis au train d’atterrissage ne devait en aucun cas altérer les autres capacités de l’avion, ni engendrer de manipulation supplémentaire pour son propriétaire. Dès les premières esquisses, une combinaison skis-roues, les Skis-In, est imaginée pour pouvoir passer d’une surface en dur à une surface enneigée en toutes circonstances.

Et, cerise sur le gâteau, un système ingénieux d’ailes pivotantes repliables a été conçu par l’équipe d’ingénieurs pour pouvoir ranger l’avion dans un espace réduit.

Fruit de plus de dix années de recherche et développement, l’Akoya est un concentré d’innovations technologiques. Son design unique incarne parfaitement une élégance à la française qui a déjà séduit des amoureux de vols et de voyages dans le monde entier.

2004-2017 : du concept initial à la certification avec Femap et NX Nastran

Actuellement en phase de certification et à quelques mois des premières livraisons, Lisa Airplanes a fait le choix du logiciel Femap™ de Siemens PLM Software.

Et le challenge est de taille : il s’agit d’obtenir la certification dans des délais très courts pour pouvoir lancer la production en série et livrer les premières commandes aux clients.

«L’Akoya figure dans la catégorie LSA (Light Sport Aircraft) créée aux Etats- Unis en 2005 et plus récemment adoptée en Europe. Cette catégorie se situe entre l’aviation ultra-légère (ULM) et l’aviation générale. A la différence des ULMs qui sont homologués, les avions LSA doivent être certifiés en Europe par l’AESA avec une procédure plus lourde et plus complexe que l’homologation», explique Benoit Senellart.

«Passer du prototype de présérie à l’avion certifié nécessite un important travail de documentation. Il faut combiner astucieusement essais physiques et calculs numériques pour fournir les preuves requises aux autorités de certification. Et l’utilisation de matériaux composite nécessite une réelle expertise dans le dimensionnement structurel et la fabrication des pièces», souligne Hussein Hab qui a rejoint récemment l’équipe de LISA Airplanes en tant que Directeur Technique.

Pour cette partie, les ingénieurs LISA Airplanes se sont appuyés sur une solide expérience de calcul de pièces composites. Toutes les pièces de la structure primaire de l’Akoya ont été testées par essais statiques jusqu’à leur point de rupture afin de vérifier que la fabrication était conforme aux calculs et que la masse et la résistance de chaque pièce étaient optimales. La campagne d’essais en vol permet, quant à elle de finaliser la mise au point, d’ouvrir le domaine de vol de l’avion et de capitaliser l’ensemble des données nécessaires à la certification de l’appareil par les autorités.

L’exemple du ski-in, ski situé en dessous de l’avion dans le train d’atterrissage, permet d’illustrer le processus utilisé dans Femap. L’étape n°1 de pré-traitement consiste à définir le modèle par éléments finis, les cas de charge et les contraintes. Le modèle CAO 3D est directement importé dans Femap qui dispose d’outils pour simplifier et nettoyer la géométrie pour le maillage. L’étape n°2 est celle de calcul. Le solveur utilisé à cette étape est NX Nastran, largement reconnu et répandu dans le secteur de l’aéronautique et plus particulièrement de l’aviation légère. L’étape n°3 est celle de post-traitement. Femap offre une large palette d’outils de traitement des résultats pour permettre une compréhension rapide et efficace du comportement du système analysé et permet de générer facilement les rapports de calcul.

Les itérations de mise au point et d’optimisation sont faites dans Femap. Une fois les paramètres ajustés, le modèle est transmis à l’équipe CAO qui apporte les modifications requises au design initial.

«Pour dimensionner l’avion, nous avons 200 flight cases à étudier et à documenter. Prendre des marges de sécurité trop importantes et sur-dimensionner les pièces alourdirait l’avion et compromettrait ses performances», commente Hussein Harb. «Les outils d’optimisation disponibles dans Femap nous permettent d’ajuster les épaisseurs des pièces, de faire des itérations, de visualiser interactivement les résultats et de trouver la meilleure configuration. Avec Femap, nous ajoutons de la matière uniquement là où cela est nécessaire.»

SIGMEO, premier distributeur national des logiciels Femap et NX Nastran, a accompagné leur mise en oeuvre chez LISA Airplanes. Thierry Boudrier, son Directeur, résume ainsi les principaux avantages du logiciel : «Femap est un outil de pré et post-traitement que l’on peut qualifier d’universel car il accepte en entrée de nombreux formats de modèles CAO et s’interface en entrée et en sortie avec les principaux solveurs du marché. Son prix et sa facilité d’utilisation en font une solution abordable pour les utilisateurs qui souhaitent bénéficier s’une solution robuste et éprouvée.»

Plans pour le futur : l’Akoya une première étape vers une aviation durable

La phase de certification représente une étape cruciale pour l’Akoya. «Nous avons un plan de livraison agressif. Il nous faut aller vite. Le logiciel Femap est simple d’utilisation, il a très vite été adopté par les utilisateurs, même non-spécialistes. Nous avons réussi à développer une méthodologie qui nous permet d’avoir des cycles extrêmement courts, de deux semaines entre la mise au point du modèle dans Femap et les essais physiques sur maquette à échelle 1/3», résume Benoit Senellart. Et de conclure : «la clé du succès c’est l’agilité».

Aujourd’hui LISA Airplanes revendique une place à part dans le monde aéronautique. Son offre s’adresse aussi bien aux passionnés d’aviation qu’aux amateurs de loisirs d’exception épris d’un désir de liberté. Ses clients, proviennent des quatre coins du globe : Amérique du Nord, Asie avec le marché Chinois en plein essor. La société entend également développer sa clientèle en Europe.

Consciente des enjeux environnementaux dans l’aéronautique, LISA Airplanes développe, à travers son pôle de R&D une démarche de mobilité durable. Son choix est de proposer une aviation légère respectueuse de l’environnement. Des travaux sont d’ores et déjà menés pour réduire au maximum le besoin en énergie de l’Akoya. La société prévoit de développer une gamme d’avions électrique en capitalisant sur l’expérience acquise avec le logiciel Femap et l’ensemble des données issues de la phase de certification.