NASAn törmäystestattu EVTOL-hyttirakenne, joka epäonnistui odottamattomalla tavalla

Kun Advanced Air Mobility (AAM) -konseptit hiipivät kohti todellisuutta, NASA kehittää laskennallisia rakennemalleja auttaakseen eVTOL-valmistajia analysoimaan ja ennustamaan niiden rakenteiden suorituskykyä, joihin he ehdottavat matkustajien lentämistä. NASA:n vähän ennen joulua tekemä fyysinen pudotustesti osoitti, että työtä on tehty. tarvitaan AAM-lentokoneiden mallien validointiin.

NASAn Langley Research Centerissä Hamptonissa Virginiassa suoritetussa testissä "Lift+Cruise" -testiartikkeli (rakennettu viraston vallankumouksellisen pystynostoteknologian – RVLT-projektin yhteydessä) vapautettiin keinumaisessa telineessä, joka putosi vapaasti noin 30 jalkaa, simuloi tasaista, eteenpäin suuntautuvaa hätälaskua.

Kuten testivideosta näkyy, täysimittainen kuuden matkustajan AAM-testihytti törmää päällysteeseen ja liukuu pudotusvektorinsa suuntaan noin 20 jalkaa pyörien hieman vastapäivään. Rakenne ei pomppi, mutta etuhytin peräkatto romahtaa neljälle takamatkustajalle.

Testiartikkeli ei edustanut mitään tiettyä AAM-hyttisuunnittelua, vaan pikemminkin yleistetty rakenne, joka oli tarkoitettu auttamaan tietojen täyttämisessä digitaalisia mallinnustekniikoita varten. Tärkeää on, että NASA suunnitteli ja sisällytti ylämassan edustamaan monille AAM-malleille yhteistä siipirakennetta, roottorin ja akun sijaintia.

Jobyn AAM – joka nyt käy läpi FAA:n tyyppisertifiointiprosessia – on hyvä esimerkki. Sen siipilaatikko, joka tukee neljää eteenpäin kallistettavaa sähkömoottoria, roottoreita ja siipiä, on suoraan ohjaamon yläpuolella. Teoreettisesti rakenteen tulee tukea sekä näiden komponenttien, muiden osajärjestelmien painoa että aerodynaamista kuormitusta/joustoa siipien kokemuksia nousun, lennon (pysty/risteily) ja laskun aikana.

NASA myönsi lehdistötiedotteessaan, että "On monia muita ylämassakokoonpanoja, jotka voivat käyttäytyä eri tavalla törmäyksessä."

"Kun tarkastelet tällaisten ajoneuvojen törmäysolosuhteita, on tärkeää huomioida rakenteellinen paino ja jakautuminen, jotka on tehtävä tarkasteltaessa tiettyä suunnittelua", sanoi Justin Littell, Langleyn rakennedynamiikan osaston tutkimusassistentti.

Tässä tapauksessa testituotteen katto ei kestänyt edustavaa painoa iskun vaikutuksesta. NASA selitti, että sen tiimi tarkasteli kahta ensisijaista tapahtumaa; Ensimmäinen oli ohjaamon lattian dynaaminen suorituskyky ja istuinten silittäminen (matkustajan istuinten pystysuuntainen liike ja energian imeytyminen). Ohjaamon aluslattia ja energiaa vaimentavat istuimet toimivat suunnitellusti ja rajoittivat iskun vaikutusta törmäystestinukkeihin NASAn mukaan, mutta katto oli eri asia.

"Laskennalliset esitestimallimme tekivät hyvää työtä ennustaessaan komposiitin muodonmuutoksia ylärakenteeseen asti", Littell väitti. "Laskennalliset mallit eivät kuitenkaan ennustaneet yleistä [katon] romahtamista, kuten testissä nähtiin."

NASA sanoo, että yläpuolisen rakenteen romahtamisen vaikutusta törmäystestin nukkeihin (eli mahdollisia vammoja) selvitetään edelleen. Testihytti sisälsi useita istuinkokoonpanoja, mukaan lukien kokeellinen NASA:n energiaa vaimentava konsepti, erikokoiset törmäystestitutket, joilla tutkittiin törmäyskuormien vaikutuksia kaikenkokoisiin matkustajiin, ja modulaarinen NASAn kehittämä energiaa vaimentava komposiittilattia.

Vaikka katon romahtaminen ei ollut odotettavissa, testiryhmä pitää koetta erittäin hyödyllisenä data-ajurina tuleville simulaatiomalleille. "Testasimme menestyksekkäästi eVTOL-ajoneuvokonseptia, joka edustaa kuuden matkustajan, korkeasiipistä, ylämassasta, usean roottorin ajoneuvoa, hankkien yli 200 datakanavaa ja keräämällä yli 20 sisä- ja ulkopuolista kameranäkymää."

NASAn törmäystestiryhmä käy läpi kaikki nämä tiedot tulevina kuukausina. On todennäköistä, että se jakaa digitaalisen mallinsa tiedot ja kehitysparametrit useiden AAM-valmistajien kanssa. Jobyn kaltaisilla yrityksillä on jo omat mallinnus- ja simulointijärjestelmänsä – mukaan lukien rakennemallinnus/analytiikka – mutta ne ovat epäilemättä innokkaita kaatamaan tietoja ja NASAn testistä poimittuja oivalluksia.

NASA vahvisti, että tietoja käytetään myös perustana arvioitaessa mahdollisia testiolosuhteita ja kokoonpanoja, joita käytetään toisen Lift+Cruise -testiartikkelin pudotustestissä. Tämä testi on alustavasti suunniteltu tämän vuoden lopulle. Kuten joulukuun testissä, siihen liittyvä video on pakollinen katselu AAM-yhteisölle.