NASA przeprowadziła testy zderzeniowe konstrukcji kabiny EVTOL, która zawiodła w nieoczekiwany sposób

W miarę jak koncepcje zaawansowanej mobilności lotniczej (AAM) zbliżają się do rzeczywistości, NASA opracowuje obliczeniowe modele strukturalne, które pomogą twórcom eVTOL analizować i prognozować wydajność struktur, które planują przewozić pasażerów. potrzebne do walidacji modeli samolotów AAM.

Przeprowadzony w Langley Research Center NASA w Hampton w Wirginii, test polegał na uwolnieniu artykułu testowego „Lift+Cruise” (skonstruowanego w połączeniu z rewolucyjną technologią podnoszenia pionowego agencji – projektem RVLT) w przypominającym huśtawkę urządzeniu, które swobodnie spadło z około 30 stóp, symulując poziome awaryjne lądowanie w przód.

Jak widać na filmie testowym, pełnowymiarowa sześcioosobowa kabina testowa AAM uderza w chodnik i ślizga się w kierunku wektora spadku na około 20 metrów, obracając się lekko w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Konstrukcja nie odbija się, ale dach za przednią kabiną zapada się na czterech manekinów pasażerów z tyłu.

Artykuł testowy nie był reprezentatywny dla żadnego konkretnego projektu kabiny AAM, a raczej uogólniona struktura oprzyrządowana w celu pomocy w wypełnianiu danych dla technik modelowania cyfrowego. Co najważniejsze, NASA zaprojektowała i włączyła masę nad głową, aby reprezentować strukturę skrzydła, położenie wirnika i baterii wspólne dla wielu projektów AAM.

Dobrym przykładem jest AAM firmy Joby – przechodzący obecnie proces certyfikacji typu przez FAA. Skrzynia skrzydłowa, w której znajdują się cztery przednie silniki elektryczne z odchylaną gondolą, wirniki i skrzydło, znajduje się bezpośrednio nad kabiną. Teoretycznie konstrukcja musi zarówno utrzymać ciężar tych komponentów, innych podsystemów, jak i obciążenie aerodynamiczne/zginanie skrzydeł podczas startu, lotu (pionowego/przelotowego) i lądowania.

W swoim komunikacie prasowym NASA przyznała, że ​​„istnieje wiele innych konfiguracji mas napowietrznych, które mogą zachowywać się inaczej podczas zderzenia”.

„Przyglądając się warunkom zderzenia tego typu pojazdów, należy zwrócić uwagę na ciężar strukturalny i rozłożenie, które należy uwzględnić przy badaniu konkretnego projektu” — powiedział Justin Littell, asystent naukowy w dziale dynamiki strukturalnej Langley.

W tym przypadku dach badanego artykułu nie mógł utrzymać reprezentatywnej masy przy uderzeniu. NASA wyjaśniła, że ​​jej zespół przygląda się dwóm głównym wydarzeniom; Pierwszym było dynamiczne działanie podłogi kabiny i głaskanie siedzeń (ruch pionowy i pochłanianie energii przez siedzenia pasażerów). Podłoga kabiny i siedzenia pochłaniające energię działały zgodnie z przeznaczeniem i ograniczały wpływ uderzenia na manekiny do testów zderzeniowych według NASA, ale dach to inna sprawa.

„Nasze wstępne modele obliczeniowe wykonały dobrą robotę, przewidując deformację kompozytu aż do zniszczenia konstrukcji napowietrznej” — stwierdził Littell. „Jednak modele obliczeniowe nie przewidziały ogólnego zawalenia się [dachu], jak widać w teście”.

NASA twierdzi, że wpływ zawalenia się konstrukcji napowietrznej na manekiny do testów zderzeniowych (tj. potencjalne obrażenia) jest nadal określany. Kabina testowa obejmowała kilka konfiguracji siedzeń, w tym eksperymentalną koncepcję pochłaniania energii NASA, różne rozmiary manekinów do testów zderzeniowych do badania wpływu obciążeń zderzeniowych na pasażerów wszystkich rozmiarów oraz modułowe, opracowane przez NASA, pochłaniające energię kompozytowe podłoże.

Chociaż nie spodziewano się zawalenia dachu, zespół testowy uważa eksperyment za bardzo wartościowy sterownik danych dla przyszłych modeli symulacyjnych. „Z powodzeniem przetestowaliśmy koncepcję pojazdu eVTOL reprezentującego sześcioosobowy, górnopłat, pojazd o masie nad głową i wieloma wirnikami, uzyskując ponad 200 kanałów danych i gromadząc ponad 20 widoków z kamer pokładowych i zewnętrznych”.

Zespół testów zderzeniowych NASA przejrzy wszystkie te dane w nadchodzących miesiącach. Jest prawdopodobne, że udostępni dane i parametry rozwoju swojego modelu cyfrowego różnym twórcom AAM. Firmy takie jak Joby mają już własne systemy modelowania i symulacji – w tym modelowanie/analizy strukturalne – ale bez wątpienia chętnie podzielą się danymi i wszelkimi spostrzeżeniami uzyskanymi z testu NASA.

NASA potwierdziła, że ​​dane zostaną również wykorzystane jako podstawa do oceny potencjalnych warunków testowych i konfiguracji, które zostaną użyte podczas testu zrzutowego drugiego artykułu testowego Lift+Cruise. Ten test jest wstępnie zaplanowany na koniec tego roku. Podobnie jak w przypadku grudniowego testu, powiązane wideo będzie obowiązkowe dla społeczności AAM.