Die NASA hat eine EVTOL-Kabinenstruktur einem Crashtest unterzogen, die auf unerwartete Weise versagt hat

Während sich Advanced Air Mobility (AAM)-Konzepte der Realität nähern, entwickelt die NASA computergestützte Strukturmodelle, um eVTOL-Herstellern zu helfen, die Leistung der Strukturen zu analysieren und vorherzusagen, in denen sie Passagiere fliegen möchten benötigt, um Modelle für AAM-Flugzeuge zu validieren.

Der im Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, durchgeführte Test sah einen „Lift+Cruise“-Testartikel (konstruiert in Verbindung mit dem RVLT-Projekt Revolutionary Vertical Lift Technology) der Agentur, der in einer schaukelähnlichen Vorrichtung freigesetzt wurde, aus der er frei fiel etwa 30 Fuß, was eine ebene Notlandung mit Vorwärtsfahrt simuliert.

Wie im Testvideo zu sehen ist, prallt die AAM-Testkabine für sechs Passagiere in Originalgröße auf den Bürgersteig und rutscht in Richtung ihres Fallvektors etwa 20 Fuß lang, wobei sie sich leicht gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Struktur springt nicht auf, aber das Dach hinter der vorderen Kabine kollabiert auf vier Dummy-Passagiere im Heck.

Der Testartikel war nicht repräsentativ für ein bestimmtes AAM-Kabinendesign, sondern eher eine verallgemeinerte Struktur, die instrumentiert wurde, um dabei zu helfen, Daten für digitale Modellierungstechniken auszufüllen. Entscheidend ist, dass die NASA eine Überkopfmasse entworfen und eingebaut hat, um die Flügelstruktur, den Rotor und die Batteriepositionen darzustellen, die vielen AAM-Designs gemeinsam sind.

Ein gutes Beispiel ist Jobys AAM, das derzeit den Musterzulassungsprozess der FAA durchläuft. Sein Flügelkasten, der seine vier nach vorne geneigten Elektromotoren, Rotoren und Flügel trägt, befindet sich direkt über der Kabine. Theoretisch muss die Struktur sowohl das Gewicht dieser Komponenten, anderer Subsysteme als auch die aerodynamische Belastung/Flexion der Flügelerfahrungen während des Starts, des Flugs (vertikal/Reiseflug) und der Landung tragen.

In ihrer Pressemitteilung räumte die NASA ein, dass „es viele andere Überkopf-Massenkonfigurationen gibt, die sich bei einem Absturz anders verhalten können“.

„Bei der Betrachtung der Aufprallbedingungen für diese Fahrzeugtypen ist es wichtig, das strukturelle Gewicht und die Verteilung zu beachten, die bei der Untersuchung eines bestimmten Designs vorgenommen werden müssen“, sagte Justin Littell, Forschungsassistent der Abteilung für Strukturdynamik in Langley.

In diesem Fall konnte das Dach des Testgegenstands das repräsentative Gewicht beim Aufprall nicht halten. Die NASA erklärte, dass ihr Team zwei Hauptereignisse betrachtete; Die erste war die dynamische Leistung des Kabinenbodens und des Sitzstreichelns (vertikale Bewegung und Energieabsorption der Passagiersitze). Der Unterboden der Kabine und die energieabsorbierenden Sitze funktionierten wie vorgesehen und begrenzten laut NASA die Auswirkungen des Aufpralls auf die Crashtest-Dummies, aber das Dach war eine andere Sache.

„Unsere rechnerischen Pretest-Modelle haben gute Arbeit geleistet, indem sie die Verformung des Verbundwerkstoffs bis zum Versagen der Überkopfstruktur vorhergesagt haben“, so Littell. „Allerdings sagten die Rechenmodelle nicht den Gesamteinsturz [des Daches] voraus, wie er im Test zu sehen war.“

Die NASA sagt, die Auswirkung des Einsturzes der Überkopfstruktur auf die Crashtest-Dummys (dh potenzielle Verletzungen) werde noch ermittelt. Die Testkabine umfasste mehrere Sitzkonfigurationen, darunter ein experimentelles energieabsorbierendes NASA-Konzept, verschiedene Größen von Crashtest-Dummys zur Untersuchung der Auswirkungen der Crash-Lasten auf Insassen aller Größen und einen modularen, von der NASA entwickelten energieabsorbierenden Verbundunterboden.

Obwohl der Dacheinsturz nicht erwartet wurde, hält das Testteam das Experiment für einen äußerst lohnenden Datentreiber für zukünftige Simulationsmodelle. „Wir haben das eVTOL-Fahrzeugkonzept erfolgreich getestet, das ein Hochdecker-Fahrzeug mit sechs Passagieren, Überkopfmasse und mehreren Rotoren darstellt, wobei wir mehr als 200 Datenkanäle erhalten und über 20 Kameraansichten an Bord und außerhalb gesammelt haben.“

Das Crashtest-Team der NASA wird in den kommenden Monaten all diese Daten durcharbeiten. Es ist wahrscheinlich, dass es die Daten und die Entwicklungsparameter seines digitalen Modells mit einer Vielzahl von AAM-Herstellern teilen wird. Unternehmen wie Joby haben bereits ihre eigenen Modellierungs- und Simulationssysteme – einschließlich struktureller Modellierung/Analyse –, aber sie werden zweifellos begierig darauf sein, die Daten und Erkenntnisse aus dem NASA-Test zu überschütten.

Die NASA bestätigte, dass die Daten ebenfalls als Grundlage für die Bewertung potenzieller Testbedingungen und -konfigurationen verwendet werden, die während eines Falltests eines zweiten Lift+Cruise-Testartikels verwendet werden. Dieser Test ist vorläufig für Ende dieses Jahres angesetzt. Wie beim Dezember-Test ist das zugehörige Video für die AAM-Community obligatorisch.