全倾转eVTOL从寻路者到铺路者

2023-10-07 09:36

寻路是出发时的心态,而铺路只是一个结果。

结果只能代表过去,面对未来需要继续寻路。

NASA的全电动X-57 Maxwell在加州的阿姆斯特朗飞行研究中心进行了高压地面测试。X-57项目的主要目标是与监管机构和标准组织共享X-57的设计和适航过程;并将X-57作为分布式电推进技术综合方法的参考平台。

NASA的X-57 Maxwell全电动飞机项目在2023年9月底结束了飞机项目活动,随后的几个月该项目团队将继续进行文件编制和收尾活动。X-57的研究为航空研究人员提供了数百个经验教训,以及从电池技术到巡航电机控制设计等领域的革命性发展。

NASA目标是通过突破性的研究和技术开发推动创新。X-57项目团队正是通过吸取经验教训为航空业提供基础信息来做到这一点。

截止到2023年9月底前完成飞机项目的工作不包括X-57的首次飞行。该项目在安全飞行方面遇到了一些挑战,包括整机生命周期后期的机械问题,以及缺乏开发实验硬件所需的关键组件。鉴于飞机项目计划即将结束,时间上不允许团队达到可接受的飞行条件。

X-57项目的主要目标是向监管机构提供有关飞机以电推进为重点的设计和适航过程的知识。这些信息已经并将继续影响新兴电动飞机市场电推进先进认证方法的发展。项目的目标不是开发原型机,而是开发技术和设计方法的测试平台。X-57团队做到了这一点,记录并公布了发现的技术差距及其解决方案,以便行业利益相关者能够尽快利用这些经验教训。

自2016年以来,X-57项目分享了电池技术、电磁干扰、电机控制器设计等方面的经验教训。后续,NASA将通过其他项目继续对电动飞机进行研究,包括电动动力系统的飞行演示。

X-57是通过改装一架意大利Tecnam P2006T,由电推进系统提供动力而建造的。使用现有的飞机设计,可以将这些数据与传统内燃机驱动的基准模型数据进行比较。

X-57的成功

在项目初期,X-57团队成员发现需要电池技术的重大进步。安装在飞机上的锂离子电池在释放能量时会预热,过多的预热可能会导致过热。该项目与犹他州的EP system合作来解决了该问题。工程师们证明,新的电池系统设计将保持在可接受的安全限制,同时为飞机供电。

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NASA的X-57锂离子电池于2022年安装在飞机上

巡航电机控制器的设计是X-57项目的另一个成功之处。这些控制器将储存在飞机锂离子电池中的能量转换到驱动螺旋桨的电机。控制器使用碳化硅晶体管,以提供98%的效率满足高功率起飞和巡航,这意味着不会产生过多的热量,可以通过电机的空气流动进行冷却。设计的逆变器可以满足苛刻的质量和热要求,以便业界可以将其用作新飞机产品的方案选择,巡航电机控制器也通过了成功的热测试。

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正准备一个巡航电机控制器进行测试

X-57达到了另一个里程碑,在机舱安装了两个400磅重的锂离子电池组,随后成功测试了利用电池供电的电机。X-57项目组反复测试电池,以确保其能够安全地为飞机供电,并设计了定制的、轻巧的外壳,以确保电池的安全。

在集成阶段,团队遇到影响机载系统运行的电磁干扰需要解决。经过广泛的研究,团队通过设计、开发和安装的过滤器解决了该问题。在X-57项目上所做的寻路工作价值已得到业界的充分肯定和认可。

交接棒

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Joby航空的eVTOL飞机在加州爱德华兹空军基地

在X-57项目结束的同时,9月25日,Joby宣布向其客户美国空军AFWERX Agility Prime项目交付整机。制造商Joby推出的一款新型空中出租车将使NASA能够评估如何将全倾转eVTOL集成到天空中,同时美国空军推进研究其潜在的军事用途。根据与AFWERX的跨部门协议,NASA飞行员和研究人员将于2024年开始测试Joby飞机,重点是空中交通管理、飞行程序和地面基础设施。这项研究将使用NASA的飞行员和硬件,如NASA的移动运营设备,一个在车轮上的研究实验室。

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NASA的目标是帮助成熟的技术推动整个空中出租车和UAM行业向前发展,并与FAA分享其研究结果,为新政策提供信息。和Joby飞机的合作将有助于丰富NASA已经为业界和FAA提供的知识。这也代表着NASA从X-57项目为重心转向Joby生产原型机为AAM未来寻路的重要里程碑。

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