La NASA hizo una prueba de choque de una estructura de cabina EVTOL que falló de manera inesperada

A medida que los conceptos de movilidad aérea avanzada (AAM) se hacen realidad, la NASA está desarrollando modelos estructurales computacionales para ayudar a los fabricantes de eVTOL a analizar y pronosticar el rendimiento de las estructuras en las que proponen transportar pasajeros. necesarios para validar modelos para aeronaves AAM.

Llevada a cabo en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, la prueba vio un artículo de prueba "Lift+Cruise" (construido en conjunto con el proyecto RVLT de la Tecnología Revolucionaria de Elevación Vertical de la Agencia) lanzado en un accesorio similar a un columpio que cayó libremente desde unos 30 pies, simulando un aterrizaje de emergencia nivelado hacia adelante.

Como se puede ver en el video de prueba, la cabina de prueba AAM a gran escala para seis pasajeros impacta contra el pavimento y patina en la dirección de su vector de caída durante unos 20 pies, girando ligeramente en sentido contrario a las agujas del reloj. La estructura no rebota, pero el techo de popa de la cabina delantera se derrumba sobre cuatro pasajeros ficticios en la parte trasera.

El artículo de prueba no era representativo de ningún diseño de cabina AAM en particular, sino una estructura generalizada instrumentada con el fin de ayudar a completar los datos para las técnicas de modelado digital. Crucialmente, la NASA diseñó e incorporó una masa superior para representar las ubicaciones de la estructura del ala, el rotor y la batería comunes a muchos diseños de AAM.

El AAM de Joby, que ahora está pasando por el proceso de certificación de tipo de la FAA, es un buen ejemplo. Su caja de ala, que soporta sus cuatro motores eléctricos delanteros de góndola basculante, rotores y ala, está directamente encima de la cabina. Teóricamente, la estructura debe soportar el peso de estos componentes, otros subsistemas y la carga aerodinámica/flexión que experimenta el ala durante el despegue, el vuelo (vertical/crucero) y el aterrizaje.

En su comunicado de prensa, la NASA reconoció que "hay muchas otras configuraciones de masa aérea que pueden comportarse de manera diferente en un choque".

“Cuando se observan las condiciones de colisión de este tipo de vehículos, es importante tener en cuenta el peso estructural y la distribución que se debe realizar al examinar un diseño específico”, dijo Justin Littell, asistente de investigación de la Subdivisión de Dinámica Estructural de Langley.

En este caso, el techo del artículo de prueba no pudo soportar el peso representativo en el impacto. La NASA explicó que su equipo estaba analizando dos eventos principales; El primero fue el desempeño dinámico del piso de la cabina y el movimiento de los asientos (movimiento vertical y absorción de energía de los asientos de los pasajeros). El subsuelo de la cabina y los asientos absorbentes de energía funcionaron según lo previsto y limitaron el efecto del impacto en los maniquíes de prueba de choque según la NASA, pero el techo era un asunto diferente.

“Nuestros modelos computacionales de prueba previa hicieron un buen trabajo al predecir la deformación compuesta hasta la falla estructural superior”, sostuvo Littell. “Sin embargo, los modelos computacionales no predijeron el colapso general [del techo] como se ve en la prueba”.

La NASA dice que el efecto del colapso de la estructura superior en los maniquíes de prueba de choque (es decir, lesiones potenciales) aún se está determinando. La cabina de prueba incluyó varias configuraciones de asientos, incluido un concepto experimental de absorción de energía de la NASA, varios tamaños de maniquíes de prueba de choque para estudiar los efectos de las cargas de choque en todos los tamaños de ocupantes y un subsuelo compuesto modular de absorción de energía desarrollado por la NASA.

Si bien no se esperaba el colapso del techo, el equipo de prueba considera que el experimento es un controlador de datos muy valioso para futuros modelos de simulación. “Probamos con éxito el concepto de vehículo eVTOL que representa un vehículo de seis pasajeros, ala alta, masa elevada, rotores múltiples, obteniendo más de 200 canales de datos y recopilando más de 20 vistas de cámaras a bordo y fuera de abordo”.

El equipo de pruebas de choque de la NASA analizará todos esos datos en los próximos meses. Es probable que comparta los datos y los parámetros de desarrollo de su modelo digital con una variedad de fabricantes de AAM. Compañías como Joby ya tienen sus propios regímenes de modelado y simulación, incluido el modelado/análisis estructural, pero sin duda estarán ansiosos por verter los datos y las ideas obtenidas de la prueba de la NASA.

La NASA confirmó que los datos también se utilizarán como base para evaluar las posibles condiciones y configuraciones de prueba que se utilizarán durante una prueba de caída de un segundo artículo de prueba de Lift+Cruise. Esa prueba está programada tentativamente para finales de este año. Al igual que con la prueba de diciembre, el video asociado será de visualización obligatoria para la comunidad AAM.