NASA heeft een crashtest uitgevoerd op een EVTOL-cabinestructuur die op een onverwachte manier faalde

Terwijl de concepten van Advanced Air Mobility (AAM) steeds dichterbij komen, ontwikkelt NASA computermodellen om eVTOL-makers te helpen bij het analyseren en voorspellen van de prestaties van de structuren die ze voorstellen om passagiers in te vliegen. Een fysieke valtest die NASA kort voor Kerstmis uitvoerde, toonde aan dat er werk nodig om modellen voor AAM-vliegtuigen te valideren.

Uitgevoerd in NASA's Langley Research Center in Hampton, Virginia, zag de test een "Lift+Cruise"-testartikel (geconstrueerd in samenwerking met het Revolutionary Vertical Lift Technology - RVLT-project van het Agentschap) uitgebracht in een schommelachtige armatuur die vrij viel van ongeveer 30 meter, wat een horizontale noodlanding voorwaarts simuleert.

Zoals te zien is in de testvideo, botst de AAM-testcabine met zes passagiers op ware grootte tegen het trottoir en glijdt ongeveer 20 voet in de richting van de valvector, lichtjes tegen de klok in draaiend. De structuur stuitert niet, maar het dak achter de voorste cabine stort in op vier dummy passagiers achterin.

Het testartikel was niet representatief voor een bepaald AAM-cabineontwerp, maar eerder een algemene structuur die was geïnstrumenteerd om gegevens voor digitale modelleringstechnieken te helpen invullen. Cruciaal is dat NASA een luchtmassa heeft ontworpen en ingebouwd om de vleugelstructuur, rotor en batterijlocaties weer te geven die veel AAM-ontwerpen gemeen hebben.

Joby's AAM – dat nu het typecertificeringsproces van de FAA doorloopt – is een goed voorbeeld. De vleugelkast, die de vier voorwaartse elektromotoren met kantelgondel, rotors en vleugel ondersteunt, bevindt zich direct boven de cabine. Theoretisch moet de structuur zowel het gewicht van deze componenten, andere subsystemen als aerodynamische belasting/buiging van de vleugelervaringen tijdens het opstijgen, vliegen (verticaal/cruise) en landen dragen.

In haar persbericht erkende NASA dat "er veel andere bovengrondse massaconfiguraties zijn die zich anders kunnen gedragen bij een crash."

"Bij het bekijken van crashomstandigheden voor dit soort voertuigen, is het belangrijk om rekening te houden met het structurele gewicht en de verdeling die moeten worden gemaakt bij het onderzoeken van een specifiek ontwerp", zegt Justin Littell, onderzoeksassistent voor Langley's Structural Dynamics Branch.

In dit geval kon het dak van het testartikel niet het representatieve gewicht bij een botsing dragen. NASA legde uit dat haar team naar twee primaire gebeurtenissen keek; De eerste was de dynamische prestatie van de cabinevloer en stoelstrepen (verticale beweging en energieabsorptie van de passagiersstoelen). De ondervloer van de cabine en de energieabsorberende stoelen functioneerden zoals bedoeld en beperkten het effect van de impact op de crashtestpoppen volgens NASA, maar het dak was een andere zaak.

"Onze computationele pretestmodellen hebben goed werk geleverd bij het voorspellen van de composietvervorming tot structureel falen boven het hoofd", aldus Littell. "De rekenmodellen voorspelden echter niet de algehele instorting van het [dak], zoals te zien was in de test."

NASA zegt dat het effect van het instorten van de bovengrondse constructie op de crashtestpoppen (dwz mogelijke verwondingen) nog steeds wordt bepaald. De testcabine omvatte verschillende stoelconfiguraties, waaronder een experimenteel NASA-energieabsorberend concept, crashtestpoppen van verschillende afmetingen om de effecten van de crashbelastingen op inzittenden van alle formaten te bestuderen, en een modulaire, door NASA ontwikkelde energieabsorberende composietondervloer.

Hoewel het instorten van het dak niet werd verwacht, beschouwt het testteam het experiment als een zeer waardevolle datadriver voor toekomstige simulatiemodellen. "We hebben met succes het eVTOL-voertuigconcept getest dat een voertuig met zes passagiers, een hoge vleugel, een luchtmassa en meerdere rotoren vertegenwoordigt, waarbij we meer dan 200 gegevenskanalen hebben verkregen en meer dan 20 ingebouwde en externe camerabeelden hebben verzameld."

NASA's crashtestteam zal de komende maanden al die gegevens doornemen. Het is waarschijnlijk dat het de gegevens en de ontwikkelingsparameters van zijn digitale model zal delen met verschillende AAM-makers. Bedrijven zoals Joby hebben al hun eigen modellerings- en simulatieregimes – inclusief structurele modellering/analyse – maar ze zullen ongetwijfeld gretig zijn om de gegevens en alle inzichten uit de test van NASA te overlopen.

NASA bevestigde dat de gegevens ook zullen worden gebruikt als basis voor het evalueren van mogelijke testomstandigheden en configuraties die zullen worden gebruikt tijdens een valtest van een tweede Lift+Cruise-testartikel. Die test staat voorlopig gepland voor eind dit jaar. Net als bij de test van december, is de bijbehorende video verplicht te bekijken voor de AAM-community.