NASA krasjtestet en EVTOL-kabinstruktur som mislyktes på en uventet måte

Mens Advanced Air Mobility (AAM)-konsepter kryper mot virkeligheten, utvikler NASA beregningsstrukturelle modeller for å hjelpe eVTOL-produsenter med å analysere og forutsi ytelsen til strukturene de foreslår å fly passasjerer i. En fysisk drop-test som NASA utførte kort før jul, viste at noe arbeid er nødvendig for å validere modeller for AAM-fly.

Testen ble utført ved NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia, og så en "Lift+Cruise"-testartikkel (konstruert i forbindelse med Agency's Revolutionary Vertical Lift Technology – RVLT-prosjekt) utgitt i en svinglignende armatur som falt fritt fra ca. 30 fot, som simulerer en plan nødlanding fremover.

Som man kan se i testvideoen, påvirker den fullskala seks-passasjer AAM-testkabinen fortauet og sklir i retning av fallvektoren i omtrent 20 fot, og roterer litt mot klokken. Strukturen spretter ikke, men taket akter på den fremre kabinen kollapser på fire dummypassasjerer bak.

Testartikkelen var ikke representativ for noen spesiell AAM-hyttedesign, snarere en generalisert struktur instrumentert for å hjelpe til med å fylle ut data for digitale modelleringsteknikker. NASA designet og innlemmet en overhead-masse for å representere vingestrukturen, rotor- og batteriplasseringene som er felles for mange AAM-design.

Joby's AAM – som nå går gjennom FAAs typesertifiseringsprosess – er et godt eksempel. Vingeboksen, som støtter de fire forovergående elektriske motorene, rotorene og vingen med tilt-nacelle, er rett over kabinen. Teoretisk må strukturen både støtte vekten av disse komponentene, andre delsystemer og aerodynamisk belastning/fleks vingene opplever under start, flyging (vertikal/cruise) og landing.

I sin pressemelding erkjente NASA at "Det er mange andre overhead-massekonfigurasjoner som kan oppføre seg annerledes i en krasj."

"Når man ser på kollisjonsforhold for disse typer kjøretøy, er det viktig å merke seg den strukturelle vekten og fordelingen som må gjøres når man undersøker en spesifikk design," sa Justin Littell, forskningsassistent for Langleys Structural Dynamics Branch.

I dette tilfellet kunne ikke testartikkelens tak holde den representative vekten ved støt. NASA forklarte at teamet deres så på to primære hendelser; Den første var den dynamiske ytelsen til kabingulvet og setestreking (vertikal bevegelse og energiabsorbering av passasjersetene). Hytteundergulvet og energiabsorberende seter fungerte etter hensikten og begrenset effekten av støtet på kollisjonstestdukkene ifølge NASA, men taket var en annen sak.

"Våre beregningsmessige forhåndstestmodeller gjorde en god jobb med å forutsi komposittdeformasjonen inntil overhead strukturell feil," fastholdt Littell. "Beregningsmodellene forutså imidlertid ikke den totale kollapsen av [taket] slik det ble sett i testen."

NASA sier at effekten av sammenbruddet av overheadstrukturen på kollisjonstestdukkene (dvs. potensiell skade) fortsatt blir bestemt. Testkabinen inkluderte flere setekonfigurasjoner, inkludert et eksperimentelt NASA energiabsorberende konsept, forskjellige størrelser på kollisjonstestdukker for å studere effekten av kollisjonsbelastningene på alle størrelser av passasjerer, og et modulært NASA-utviklet energiabsorberende komposittundergulv.

Selv om takkollapsen ikke var forventet, anser testteamet eksperimentet som en svært verdifull datadriver for fremtidige simuleringsmodeller. "Vi har testet eVTOL-kjøretøykonseptet med suksess som representerer et kjøretøy med seks passasjerer, høye vinger, overheadmasse og flere rotorer, og oppnådde mer enn 200 kanaler med data og samlet over 20 kameravisninger ombord og utenfor bord."

NASAs kollisjonstestteam vil gå gjennom alle disse dataene i løpet av de kommende månedene. Det er sannsynlig at den vil dele dataene og utviklingsparametrene til sin digitale modell med en rekke AAM-produsenter. Selskaper som Joby har allerede sine egne modellerings- og simuleringsregimer – inkludert strukturell modellering/analytikk – men de vil uten tvil være ivrige etter å helle over dataene og all innsikt hentet fra NASAs test.

NASA bekreftet at dataene også vil bli brukt som grunnlag for å evaluere potensielle testforhold og konfigurasjoner som vil bli brukt under en falltest av en andre Lift+Cruise-testartikkel. Den testen er foreløpig planlagt til sent i år. Som med desembertesten, vil den tilknyttede videoen være obligatorisk visning for AAM-fellesskapet.