NASA kraschtestade en EVTOL-kabinstruktur som misslyckades på ett oväntat sätt

När Advanced Air Mobility (AAM)-koncept kryper mot verkligheten utvecklar NASA beräkningsstrukturella modeller för att hjälpa eVTOL-tillverkare att analysera och förutsäga prestanda för de strukturer de föreslår att flyga passagerare i. Ett fysiskt falltest som NASA utförde strax före jul visade att en del arbete är behövs för att validera modeller för AAM-flygplan.

Testet utfördes vid NASA:s Langley Research Center i Hampton, Virginia och såg en "Lift+Cruise"-testartikel (konstruerad i samband med byråns Revolutionary Vertical Lift Technology – RVLT-projekt) som släpptes i en gungliknande fixtur som föll fritt från cirka 30 fot, vilket simulerar en jämn nödlandning framåtriktad.

Som kan ses i testvideon, slår den fullskaliga AAM-testhytten med sex passagerare på trottoaren och glider i riktning mot dess fallvektor i cirka 20 fot, och roterar något moturs. Strukturen studsar inte men taket akter om den främre kabinen kollapsar på fyra dummypassagerare bak.

Testartikeln var inte representativ för någon speciell AAM-hyttdesign, snarare en generaliserad struktur som var instrumenterad i syfte att hjälpa till att fylla i data för digitala modelleringstekniker. NASA designade och införlivade en overheadmassa för att representera vingstrukturen, rotorn och batteriplaceringarna som är gemensamma för många AAM-konstruktioner.

Joby's AAM – som nu går igenom FAA:s typcertifieringsprocess – är ett bra exempel. Dess vingbox, som stöder de fyra framåtriktade elmotorerna, rotorerna och vingen med tilt-nacell är direkt ovanför kabinen. Teoretiskt måste strukturen både stödja vikten av dessa komponenter, andra delsystem och aerodynamisk belastning/flexning som vingen upplever under start, flygning (vertikal/kryssning) och landning.

I sitt pressmeddelande erkände NASA att "Det finns många andra konfigurationer med luftmassa som kan bete sig annorlunda vid en krasch."

"När man tittar på krockförhållanden för dessa typer av fordon är det viktigt att notera den strukturella vikten och fördelningen som måste göras när man undersöker en specifik design", säger Justin Littell, forskningsassistent för Langleys Structural Dynamics Branch.

I detta fall kunde testartikelns tak inte hålla den representativa vikten vid kollisionen. NASA förklarade att dess team tittade på två primära händelser; Den första var den dynamiska prestandan hos kupéns golv och sätesslag (vertikal rörelse och energiupptagning av passagerarsätena). Hyttens undergolv och energiabsorberande säten fungerade som avsett och begränsade effekten av påverkan på krocktestdockorna enligt NASA, men taket var en annan sak.

"Våra beräkningsförtestmodeller gjorde ett bra jobb med att förutsäga kompositdeformationen tills strukturella fel över huvudet," vidhöll Littell. "Men beräkningsmodellerna förutsade inte den totala [tak] kollapsen som sågs i testet."

NASA säger att effekten av den överliggande strukturens kollaps på krocktestdockorna (dvs. potentiell skada) fortfarande fastställs. Testhytten inkluderade flera säteskonfigurationer inklusive ett experimentellt NASA-energiabsorberande koncept, olika storlekar av krocktestdockor för att studera effekterna av krockbelastningarna på passagerare i alla storlekar och ett modulärt NASA-utvecklat energiabsorberande kompositundergolv.

Även om takkollapsen inte förväntades, anser testteamet att experimentet är en mycket värdefull datadrivkraft för framtida simuleringsmodeller. "Vi testade framgångsrikt eVTOL-fordonskonceptet som representerar ett fordon med sex passagerare, hög vingar, luftmassa, flera rotorer, erhåller mer än 200 datakanaler och samlar in över 20 kameravyer ombord och ombord."

NASA:s krocktestteam kommer att gå igenom all denna data under de kommande månaderna. Det är troligt att den kommer att dela data och utvecklingsparametrar för sin digitala modell med en mängd olika AAM-tillverkare. Företag som Joby har redan sina egna modellerings- och simuleringsregimer – inklusive strukturell modellering/analys – men de kommer utan tvekan att vara angelägna om att hälla över data och eventuella insikter från NASA:s test.

NASA bekräftade att data också kommer att användas som grund för att utvärdera potentiella testförhållanden och konfigurationer som kommer att användas under ett falltest av en andra Lift+Cruise-testartikel. Det testet är preliminärt planerat till sent i år. Precis som med testet i december kommer den tillhörande videon att vara obligatorisk visning för AAM-gemenskapen.