פיתוח מבנהי תגמול לרכבי ניידות עתידיים של אוויר עירוני

מבוא ל-Acepennage in Urban Air Mobility

ניידות אוויר עירונית (UAM) מחויבת להחזיר את העיר התחבורה על ידי מתן על-ידי דרישה, ניוון נמוך, קופה אנכית חשמלית ונחתה (eVTOL) מטוסים כדי להעביר אנשים ומוצרים באמצעות מסדרונות מטרופוליניים צפופים בתעשייה צופה כי שוק UAM יכול לעלות על 1.5 טריליון דולר על ידי 2040, עם אלפי אתגרים אוויריים, מל"טים וכלי רכב הפועלים בו זמנית במרחב האווירי, ללא קשר ליציבות יציבה יציבה יציבה, ללא קשר לייצבים בטוחה, ללא קשר ליציבות חשמלית, ויציבות יציבה בטוחה, ללא קשר ליציבות יציבה בטוחה, ויציבות אווירית של מחזורית, ללא קשר ליציבות יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה יציבה, ויציבות יציבה יציבה בטוחה, ויציבות גרעינית, ללא קשר לייצביתית, ללא קשר לייצבנית.

סביבת הטיסה העירונית שונה באופן יסודי מתעופה קונבנציונלית.רכבי UAM חייבים לנווט מסדרונות הדוקים בין גורדי שחקים, להתמודד עם גורים רוח בלתי צפויים וזעזועים מושרה בנייה, לבצע טיפוסים אנכיים מדויקים וירידה, ומעבר בין מרחף וטיסה קדימה.תנאים אלה גם דורשים יוצא דופן על גבי סוללות מחוספסות, אשר חייב לשמור על יציבות מטוסים ללא תוספת מופרזת או גרורת, לעתים קרובות, תצורה של מטוסים מתקדמים, כגון דחף חשמלי, בניגוד לדחפים מתקדמים, אך לא רק דחפים חשמליים, אלא גם דרישות הנעה, אלא גם מפוזרים, אלא גם מפונעים, או מכומים, או מכווצים, או מכווצים, אשר דורשות, כגון אלה, או מכווצים, או ממריצים, או מכווצים, או מכווצים, אשר אינם דורשים מבנים חשמליים, אשר אינם כוללים מתקנים חשמליים, אלא גם דרישות ממריצים באופן טבעי, אלא גם דרישות מקודדות, אלא גם דרישות מקודמות, אלא גם מתקני קירור, אלא גם על גבי סוללות מתוחכמות, אלא גם על גבי סוללות מקודמות, אשר אינם מופעלים, אלא גם על גבי סוללות מקודמותקים באופן טבעי, אלא גם על

החלקים הבאים לחקור את התפקיד הרב-פנימי של הזינוק בכלי רכב של UAM, שיקולי עיצוב נוכחיים, טכנולוגיות מתפתחות, ואת האתגרים שיש לטפל בהם כדי להביא מבנים אלה מהרעיון לייצור.

תפקיד קריטי של ניכוי רכבי UAM

הזינוק הוא משימה עם שלושה פונקציות עיקריות: יציבות, שליטה ושלישים במטוסים מסורתיים, ייצוב אנכי מונע סטיות ים ושומר על האף היישר עם הרוח היחסית, בעוד המייצב האופקי מספק יציבות ותיקה - הנטייה לחזור לעמדה מגובשת לאחר מעברים מבוקרים על ייצוב (רומם ומעלית) לאפשר לטייס או לטייס מהיר יותר לתפקודים אלה, אפילו לאימון מוקדם יותר, כי הם פחות מטווחי טיסה, כי הם כוללים פחות מצופה, אפילו יותר, כאשר הם פחות.

יציבות בשדות הרוח העירוניים

סביבות עירוניות לייצר תבניות רוח מורכבות: מתעוררות מבניינים גבוהים, מתחמשות אפקטים בין מבנים, ומיקרו-ביירים מהגגות helipads. a היטב מעוצבת חייב להבטיח שהמטוס שומר על יציבות סטטית חיובית בתנאים אלה מבלי להסתמך רק על הגדלת שליטה פעילה.זה מפחית את עומס העבודה של התפעול ומספק buffer בטיחות. רבים UAM לאמץ תצורה חיובית סטטית חיובית בתנאים אלה מבלי לגרור את פני השטח התחתון של רצף איטי יותר, אך ורק על פני השטח האחורי של אטומים, אך ורק על פני השטח האחורי של אטומים, אך ורק על פני השטח האחורי של 2 מייצב אווירי, אך ורק על פני השטח התחתון, אך מכווץ יותר, אך ורק על פני השטח האחורי של אטומים מחדש של אטומים גמיש יותר, אך ורק על פני השטח האחורי של אטומים מחדש של אטומים מחדש של אטומים מחדש, אך ורק על פני השטח האחורי של מחסנים מחדש, אך מייצבים יותר, אך מייצבים יותר, אך ורק על פני השטח האחורי של מחסנים גמישים יותר, אך ורק על פני השטח האחורי של אטומים מחדש של אטומים מחדש של אטומים מחדש של אטומים מחדש של מחסנים מחדש של מחסני

רשות הבקרה במהלך המעבר

עבור מטוסים eVTOL המעבר ממעלית אנכית לטיסה יליד כנף, הגרף חייב לספק סמכות שליטה על פני טווח מהירות רחב.במהירויות נמוכות, מדרגות עלול להיות לא יעיל כי לחץ דינמי אינו מספיק; כמה כלי רכב ולכן להשתמש בדינמיקה שונה נוטה לאחור או מחנכים מעריצים עבור שליטה ב- Yaw, אבל הזינוק עדיין תורם לחיקת המטוס, ולכן כמה כלי רכב מסוימים מאיצים בהדרגה את ה-Fronicials-Frecerecereceing.

Trim and Power Management

מערכות הנעה חשמלית מציגות שיקולים חדשים של טרימיום.חבילות סוללה כבדות ולעתים קרובות ממוקמות בקומת הפתיחת או שורש כנף, שינוי מרכז הכבידה (CG) הגרף חייב לייצר מספיק הורדה או להעלות לטריאם את המטוס על פני טווח CG, אשר יכול לצרוך שבריר משמעותית של יכולת המעלית של הרכב אם לא תוכנן בקפידה.

דרישות עיצוב עבור מבנה עתידי

פיתוח העלאה לרכב UAM דורש איזון ביצועים אווירודינמיקה, יושרה מבנית, משקל, עלות, מניפולציה, ותחזוקתיות.שיקולי העיצוב הבאים מייצגים את מצב האמנות והתחומים הפעילים של המחקר.

חומרי משקל קלים ובניה

ירידה במשקל היא רבת ערך כי כל קילוגרם היברידי נשמר ישירות לתוך עומס גבוה, טווח ארוך יותר, או מופחת גודל סוללה. חומרים מורכבים מתקדמים - במיוחד פחמן-פרימריד (CFRP) - מימשו עיצוב הגשמה מודרני בשל נוקשות ספציפית שלהם, עייפות ויכולת להיות מעוצב לתוך צורות אוויריות מורכבות.

ייצור Additive (3D הדפסה) מאפשר רטיצ'ה חדשנית ומבנים פנימיים טופולוגיה-אופטימיים שאינם מסוגלים מכונה מ- Billet. אלה אורגני, דמוי עצמות יכול להפחית את המשקל ב -30-50% בהשוואה לצלעות מכוונות קונבנציונליות תוך שמירה על נוקשות. Inconel, titanium, ואבקות אלומיניום משמשים כעת כדי להדפיס קורטות, heing, מתאים אפילו עבור רכיבים מורכבים ו-L.

יעילות אווירודינמיקה ו- Noise Reduction

כלי רכב UAM חייבים לפעול על פני אזורים מאוכלסים, ולכן רעש הוא גדול רגולטורי ו קבלה ציבורית ההוריד.המגום אינטראקציה עם דחף, רוטר, ואגף מתעורר, יצירת טעינה לא יציבה התורמת הן רעש אווירי והן רטט מבני משתמש סחף קצהים מובילים, מותאמים חלקי אוויר, ומיקום זה זהיר של הזינוק יחסי לאגף ה- ייצוב של מערכות דלקת תחתית (Tollow-to-to-repogate) משפר את רמת הבקרה התחתונה (Trugate) באופן קבוע) באופן קבוע, לחץ על גבי ייצוב של מערכות הגנה נמוכה יותר, לחץ אוויר מתוחה.

הפחתת דרג נותרה מטרה מתמדת.לנדר זורם אווירי על ייצובים יכול להפחית את חיכוך העור לגרור עד 30-50% בהשוואה לעיצובי זרימה סוערים, אבל הם רגישים לזיהום פני השטח, פסולת חרקים, ופסדונות מוביל.מחוספסים.מקלטים מוגנים ומערכות אנטי-קונפלציה (למשל, סרטים בתדר נמוך, אלגוריתמים תקופתיים) מפותחים כדי לשמור על תפקוד גבוה של זיהומים ולהפחית את הזיהומים.

אינטגרליות סטרקטיבית והתמוטטות

כלי רכב UAM ידרוש הסמכה מסוג תחת תקני אוויר חדשים או מותאמים, כגון FAA חלק 23 או חלק 27 תיקונים, או SC-VTOL של EASA, ההתגלמות חייבת לשרוד עומסים מוחלטים ללא כישלון, לעמוד מחזורי עייפות חוזרים על פני עשרות שנים של פעולה עירונית, ולשמור על שלמות במקרה של נחיתה קשה או השפעה עם מכשולים.

ההתרסקות של הזינוק לעתים קרובות להתעלם אבל מכריע - הזנב עלול להכות מכשולים במהלך טיפול הקרקע או תמרונים בעלי יכולת נמוכה. אנרגיה-absorbing על הירכיים או Shear תחת השפעה יכול להגביל את העומסים המועברים למזג.בנוסף, הזינוק חייב לא להתמוטט על תא נוסעים או חבילות סוללות במהלך התרסקות קשה.

מתינות ושמירה

UAM פעולות חזה שיעורי השימוש גבוה - טיסות ממושכות לשעה, בכל יום כדי למזער את הזמן, את הזינוק צריך להיות מתוכנן להסרת מהירה תחליף. Quick-releases, שמיכות מעצמיות, וסימולציות מודולריות מתפתלות מאפשרות טכנאי יחיד להחליף ייצוב בתוך 30 דקות.

חידושים ב- Empennage Technologies

ההתכנסות של מדעי החומרים, חיישנים חכמים, ושליטה הסתגלותית מייצרת מערכות התעלות שונות ביסודן מקודמיהם.החידושים הבאים מעצבים את הדור הבא של מבני הדמיון של UAM.

משטחים של שליטה ושחיתות

פני השטח של מוריפסט, מייצבים מעוותים, ומשטחי הונאה משתנים יכולים לייעל את הצורה של גרף עבור שלבים טיסה שונים. Shape זיכרון ⁇ s (SMA) ו pzoelectric Actuators מאפשר שינויים חלקה של סומונים ללא פערים של trete hing, צמצום גרר ורעש. לדוגמה, ייצוב אופקי שיכול לשנות את שכיחותו ואת ה-Sber מאפשר שינויים ספציפיים עם יעילותם מינימלית של מטוס זה היה רק 10% עד לגרור יעילות מלאה של פעילות גופנית.

ניטור בריאותי (SHM)

חיישנים מפוצצים סיבים אופטיים Bragg (FBGs) ו- ⁇ ⁇ יכול למדוד מתח, טמפרטורה, רטט בזמן אמת. SHM מאפשר הערכה מתמדת של מומים מורכבים, גילוי נזק השפעה, דלמנטום, או עייפות לפני שהם הופכים קריטיים מערכת הגנה (Spenn) יכול גם להודיע על מערכות בקרה טיסה - למשל, על ידי התאמת שליטה על פני השטח אם amatication הוא צורך מעבדים מוקדם יותר.

חומרים חכמים לדיכוי יעיל

Flutter - חוסר יציבות אירובית - הוא ממריץ עיצוב עבור אגרמות, במיוחד כאשר מבנים הופכים קלים וגמישים יותר. Active flutter דיכוי באמצעות כתמים אדזואלקטריים או פעולת משטח שליטה יכול להאריך את הגבול פלוטר, המאפשר עיצובים עיצובים קלים יותר.נאס"א ושותפים בתעשייה הוכיחו עלייה של 15% במהירות פלוטר באמצעות ענישה אדזואלקטרית מכווץ לעור הגדל עבור UAM, שבו הם עלולים להיות גמישים יותר, אך ורק חום יעיל יותר, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אם כימות אנרגיה נמוכה יותר, אם כי הם עלולים יותר, אך ורק יותר, אם כי הם עלולים יותר, אם כי הם עלולים להיות יעיל יותר, אם כי הם עלולים יותר, אם כיבוד איטי יותר, אם כיבוד איטי יותר, אם כי הם עלולים להיות נמוך יותר, אם כיבוד יעיל יותר, אם כיבית גבוהה יותר, אם כיבית גבוהה יותר, עם עלייה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של 15% בקצב איטי יותר, ללא עומס בטיחותי בטיחותי משקל איטי יותר, ללא עומס בטיחותי משקל איטי יותר, ללא עומס בטיחותי משקל איטי יותר, ללא עומס בטיחותי משקל יעיל יותר, ללא עומס בטיחותי משקל איטי יותר, ללא עומס בטיחותי משקל

שילוב של השפעות מונעות

מושגים רבים של UAM כוללים מספר רב של רוטורים חשמליים או אביזרים מבוזרים לאורך האגף או קארד.התעוררים מן המדחף הזה יכולים לשנות באופן משמעותי את שדה זרימת הזינוק, המשפיע על יציבות ועומסים. מתקדם CFD בשילוב עם מודלים מערכת הנעה מאפשר למעצבים לחזות את האינטראקציה ולהתאים את הגיאומטריה הפנטת בהתאם. לדוגמה, הרמת הייצוב האופקי לתוך החלקה של זרם יכול לשפר את הסמכות הנמוכה, בעוד כמה מהם עלולים לייצבים כדי למנוע ייצוב ישיר עם כמה ייצוב.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות התקדמות מהירה, יש להתגבר על כמה אתגרים לפני מבנים מתקדמים של מטענים ניתן לחדור בייצור כלי רכב UAM.

אישור של מבנהים

תקני ערך אוויריים הנוכחיים נכתבו עבור מבנים ממומנים מתכת. הסמכה של מטענים מורכבים עם מפרקים מחוברים, חיישנים משובצים, משטחים מורפיום דורש שיטות חדשות של אבטחת בטיחות. Regulators עובדים על הדרכה עבור חלקים מתוספיים, מערכותSHM, ובקרת פלוטר פעילה, אבל חוסר אמצעים מבוססים של עמידה בפיתוח תעשייתי כמו TMTM הם מפתחים עבור קונצנזוס מוקדם, פיקוח על תפקוד מחדש של התקנים מורכבים, פיקוח על ידי אופטימיזציה של תהליכים מכניים, ופעולות מורכבות.

מסחר-צמיחה

השגת האיזון האידיאלי בין משקל האור לבין כוח מספיק מאתגר במיוחד עבור UAM ⁇ כי הם חייבים גם להכיל רטטים גבוהים של רוטינים מרובים. חיי עייפות יכול להיות מוזנח על ידי העומסים האלה, מה מכריחים מחוסנים עבה יותר או צינורות מתכתיים כי להוסיף משקל. מתקדם מודלים בקנה מידה גדול כי זוגות סופיים ניתוח עם מודלים micromechanical כשל יכול לעזור אופטימיזציה ערימה ו רצפים סטטיים כדי לענות על פני עובי.

שילוב עם מערכות בקרה אוטונומיות

כלי רכב UAM יסתמך יותר ויותר על פעולות אוטונומיות או מרוחקות.משטחי הבקרה של התעלות חייב להגיב באופן אמין לפקודות דיגיטליות עם רוחב פס גבוה ועומס נמוך. אלקטרומכאי (EMAs) עם רוחות מחוסמות, חיישנים במיקומים, והגנה על עומס יתר הם להחליף מערכות הידראוליות.

רעש והשפעה סביבתית

רעש קהילתי מפעילות UAM הוא מחסום רגולטורי גדול.הההה תורמת לרעש מטוסים הכולל באמצעות זעזוע קצה קצה קצה קצה, vortex לשפוך, ואינטראקציות עם התעוררות רוטר. טיפולים פסיביים (הדברים המתקדמים, ⁇ שבילים עיצוב קצוות קצה, קו אקוסטי) יכול להעצים כמה רעש, אבל הם מוסיפים משקל ובקרת Activeware באמצעות נוסחאות מבטיחות, אבל זה דורש מורכבות קדימה, אבל זה יכול להוסיף "מחדש" לאחור, אבל זה יכול להוסיף" לאחור, אבל זה יכול להוסיף רעש עמוק קדימה, אבל זה יכול להוסיף כי זה יכול להוסיף כי זה יכול להוסיף כי זה יכול להוסיף כי זה יכול להוסיף רעש עמוק יותר מאשר "מחדש" זה יכול להוסיף פאניקה קדימה, אבל זה יכול להוסיף על פני השטח בטוח כי זה יכול להוסיף כי זה יכול להוסיף כי זה יכול להוסיף רעש עמוק קדימה, אבל זה יכול להיות מסובך.

תוספת ייצור ושרשרת אספקה

בעוד ייצור תוספת מציע חופש עיצוב, השימוש שלה ברכיבים קריטיים מבניים עדיין מוגבל על ידי עקביות תהליך, גילוי פגם וההסמכה. In-מעבד ניטור באמצעות תרמוגרפיה או לייזר אודיו יכול לאמת איכות שכבתית במהלך הדפסה.פוסט-מעבד, כולל סריקת CT, לספק אבטחה נוספת.כפי שסולפי תעשיית UAM, מרכזי ייצור יצטרכו לייצר רכיבים גדולים של ריצוף (למשל, ייצוב מלא, ייצוב, עם סגסוגת מהירה), במיוחד, חייב להיות יעיל, במיוחד עבור סגסוגת מהירה יותר, לחץ דם מוצקה, במיוחד.

מסקנה

פיתוח מבנים להנדסת אוויר עירונית עתידיים הוא מאמץ הנדסי רב פנים יושב בצומת של אווירודינמיקה, מכניקה מבנית, חומרים מדע, מערכות בקרה, הסמכה.ההמגום הוא לא רק זנב - זה מאפשר קריטי של יציבות, שליטה, ובטיחות בסביבה עירונית מורכבת ומוגנת יותר, חיישנים חכמים, תוספי ייצור, והם ממשיכים להיות גמישים יותר, 000 כוח אדם, 000, 000 כוח רצון יעיל יותר, אבל, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000 כוח, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000 כוח עבודה, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000 כוח, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000, 000 כוח, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000, 000 כוח, 000, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כוח עבודה, 000 כוח עבודה, 000 כוח, 000 כוח, 000 כוח רצון יעיל יותר

(ב) [17] (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇