eVTOL飞行汽车融合新旧技术:碰撞安全测试

 

 

 

位于弗吉尼亚州汉普顿的美国航天局兰利研究中心面临着一个值得注意的两难境地:保留和翻修着陆和撞击研究设施--通常叫做龙门--或者拆除自1960年代为阿波罗计划建造以来一直作为有价值的飞机和航天器测试设施的结构。

高240英尺(73米),长400英尺(122米), 龙门(见侧栏)  是一种庞大的、像克兰尼一样的结构,用来模拟各种情况,包括飞机坠毁和太空舱坠落。

在这篇文章被编辑的时候,美国宇航局兰利已经完成了对龙门的计划中的无人机检查。A 天台X2d(见侧栏) 无人机系统(UAS)对该结构进行了三维扫描,展示了使用新技术进行检查的情况。

 

美国国家航空航天局在兰德利研究中心的兰迪尔设施的电梯+巡航模型为三维摄影测量提供便利。

 

试验模型在龙架上被提升到一个位置。

龙门每年检查腐蚀损坏和日常维修项目,但目前需要先进的处理,以抵消多年的使用。美国宇航局革命性垂直升降技术项目的项目经理苏珊戈顿说,美国宇航局正在内部评估是否有客户或飞行任务需要来维持该设施的发展。

EVtol下降试验

在过去三年里,RVLT项目一直在计划对通用电动垂直起降飞机机身进行一次下降试验。美国航天局和美国联邦航空管理局举办了一系列联合讲习班,并在几次VFS会议上作了介绍,以提供关于测试和评估要求、车辆安全系统开发和EVTEL飞机认证挑战的信息。

20.2020年11月,美国航天局公布了其先进空中机动性全国运动1的合作机会,该运动使公司有许多机会通过无偿空间行为协议与美国航天局建立伙伴关系,包括进行坠毁测试。

尽管没有一家EVTEL公司对碰撞测试研究做出回应,但美国宇航局仍在继续自己的努力。

十一月9,美国国家航空航天局电梯+巡航参考飞行器的全尺寸复合舱室部分使用了"兰迪尔"号,其长度为18英尺(5.5米)长,6英尺(1.8米)高。根据兰利公共事务部的说法,"概念证明"客舱部分是在内部创建的,代表的是一个6位乘客的配置,而不是某个EVtol飞机。

"这次测试对兰利的防撞小组来说是一次巨大的成功,"美国宇航局新闻发布会的一位成员、EVTEL安全公司的首席RVLT研究员贾斯汀·利特尔说。"我们成功地测试了EVTEL车辆概念,该概念代表了一个六人、高翼、高程质量、多个转子车辆,获得了200多个数据通道,并收集了20多个车载和非车载摄像头的视图。"

美国宇航局强调,进行下降试验并不是为了确定该结构的适航性,而是为了收集数据。试验文章中包括了各种实验。这些实验包括几种座椅配置,包括美国航天局的吸收能源概念、各种尺寸的碰撞试验假人以研究碰撞载荷对各种尺寸的使用者的影响,以及模块化的美国航天局开发的吸收能源复合地板。

数据还没有被彻底分析,但结果显示出一些意外的结构故障。

"我们还没有把所有的数据都看一遍,并且把一切都搞清楚,"利特尔告诉维蒂弗利特。"舱底被压碎[以吸收冲击,但]头顶结构坍塌。这就是发生的事。我们的复合材料模型没有很好地捕捉到所发生的故障机制。"

美国宇航局关于最初试验的声明补充了以下内容:

"底层和吸能座椅按计划发挥作用,限制了撞击对碰撞试验假人的影响。"

"我们的目的是生成数据,"利特尔说。""是的。我们想阐明设计这些车辆的耐撞性的想法。我们建立了自己的[舱区],这样我们就可以发布这些测试的数据。"

为了进行这次试验,美国宇航局设计了头顶质量来表示机翼结构,转子和电池,所有重量在舱上。美国宇航局在新闻稿中指出:"还有很多其他的头盖骨结构在碰撞中可能会有不同的表现。"

美国宇航局计划进行第二次升力+巡航下降试验--暂定于今年晚些时候进行--该试验将包括根据第一次试验数据更新计算机模拟。李特尔说,在第二次试验中,头顶质量和座位结构以及吸收能量的结构可能发生变化。一旦对第一次测试的数据进行全面分析,将发布具体信息。

当被问及EVtol公司是否会参与第二次结构测试时,利特尔说,"我希望他们愿意这样做。有不同的方法来处理这个[主题]。如何在规章中解决碰撞安全是你需要从哪里开始。"

他补充道,"你可以进行一次全面的测试作为你的顺从手段的想法是很有趣的。这要由联邦航空局决定。我们正在努力提供数据,以帮助进行讨论。"

在初步测试之前,概念验证测试物品配备了吸收能量系统、座椅和碰撞测试设备。

美国宇航局兰利将在佛罗里达州西棕榈滩举行的第79届垂直飞行学会年度论坛和技术展示会上发表两篇论文,介绍5月下降试验的数据和分析。

 

贾斯汀利特尔在2020年1月v的VFS电动VTOL研讨会上就影响测试的重要性发言。(VFS照片由沃伦·利布曼拍摄)

格特里的未来

在美国宇航局内部,人们正在讨论兰迪尔号的未来。美国宇航局兰利发言人说,在决定是否保留龙门还是退役之前,必须讨论各种项目。

… 门 这是一个国家历史里程碑,因此必须考虑联邦历史保护法律和条例,美国航天局总部也有一个办公室,负责审查美国航天局每个中心的设施和运作情况。

额外的审查和监督增加了兰迪尔业务和未来的复杂性。

计算机技术是否已经发展到了那个龙门是一件文物的地步?维蒂弗利特向利特尔提出了这个问题:"我想我们已经走得很远了,但还没有准备好,"他说。"例如,我们进行了这次测试,结果与我们的计算机模型预测的不同。我们现在的目的是确定为什么我们的模型没有预测性。我们需要制定实现这一目标的方法。"

在该机构内,对于龙门应该留下还是离开有两种看法。安营认为,该设备是重要的安全技术推进工具,应进行翻新。

 

该飞行器被摧毁,超出了预期,这使美国宇航局有价值的数据纳入其碰撞模拟模型。

 

美国宇航局的电梯+巡航模型在经历了毁灭性的碰撞之后。像这样的测试使研究人员能够了解车辆的结构对碰撞的反应。

另一个小组维护该设备,该设备于1963年建造,用于模拟月球重力,过于昂贵,无法维护,这些测试实际上可以以较低的成本进行。一些技术的虚拟测试存在的问题是没有足够的数据来建立虚拟模型,据熟悉科学的消息来源说。

"我完全支持保持用于进行未来空间撞击试验和飞机耐撞性认证的龙门的想法,"博士说。凯伦·埃。杰克逊,前结构动力学部门的高级航空航天工程师,现在退休。"[兰迪尔]龙门确实是一个独一无二的设施,用于进行各种测试,包括模拟月球重力下的阿波罗机组人员舱着陆[和]一系列通用航空飞机全面碰撞测试(数据用于确定今天使用的座位撞击标准)。"

杰克逊是2017年亚历山大。尼古拉讲师;她在2018年9月n/10月的《维蒂弗利特》杂志上浓缩了她的演讲,这篇文章题为:"机器人飞行器耐撞性的发展:导致提高生存能力的趋势"。"讲座和文章总结了多年来的一些旋翼飞机测试。

美国陆军赞助了几个研究项目,鼓励在旋翼飞机结构设计中使用先进的复合材料。第一个方案是高级复合机身方案,其目的是展示先进复合材料在实现系统兼容性和满足降低脆弱性、可靠性、可维护性和生存能力的军事要求的同时,在机身结构中节省重量和成本的潜力。该项目于1979年开始,1987年结束,对贝尔和西科斯基的静态试验物品进行了全面的兰迪尔碰撞试验。

2010年3月nt,在拉迪尔设施对一架MD500型直升机进行了全面的坠毁试验。测试的目的是评估一个外部可部署能量吸收器(DEA)的性能,也就是直升机气囊。

2013年和2014年,在美国海军、美国陆军和美国联邦航空局的合作下,一架CH46E海骑士直升机在机身一侧随机绘制了直径为1英寸(2.5厘米)的黑点。这架直升机在兰迪尔设施进行了坠毁测试,这是运输旋翼飞机机身坠毁试验台计划的一部分。在碰撞试验中,用三维摄影测量法及时追踪每个点的位置。

可以肯定的是,拉迪尔设施对飞机耐撞性的设计和调节产生了巨大的影响。这些对EVTEL舱的最新测试将使美国宇航局能够更新其工具,并向所有飞机开发者提供如何在发生事故时防止受伤的最新见解。