Kentsel Hava Hareketliliği'nde Empennage'a Giriş
Kentsel Hava Hareketliliği (UAM), UAM pazarının 2040 $ 'ı aşabilmesi için, düşük ücretli, elektrikli dikey taksit ve iniş (eVTOL) uçaklarının insanları ve mallarını yoğun metropol koridorları ile hareket etmesi için, UAM pazarının 2040'a kadar uzatılabilir, hava taksileri, uçak teslimatları ve hizmetkarları ile doğrudan doğru bir şekilde kontrol edilmesi, tüm hava sahasında güvenli bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.
Kentsel uçuş ortamı, geleneksel havacılıktan temel olarak farklıdır. UAM araçları, aşırı kilo vermeden uçak istikrarını korumak ve inşa edilemez rüzgar boşlukları ile sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık ve ileri doğru yukarı doğru ve ileri doğru bir şekilde yüklenebilir.Bu koşullar, sabit bir şekilde kontrol platformlarında kullanılan sahtekar tasarımlara veya tümleşik sistemlere ihtiyaç duyan uçaklara karşı da uygun olmayan şekilde sabit bir şekilde gerekli olan alternatifleri yerine getirmektir.
Aşağıdaki bölümler, UAM araçlarındaki ampennage'ın çok yönlü rolünü, mevcut tasarım değerlendirmelerini, ortaya çıkan teknolojileri ve bu yapıları üretime getirmek için ele alınması gereken zorlukları araştırıyor.
UAM Araçlarında Empennage'ın kritik rolü
Empennage üç temel işlevle görevlendirilmiştir: istikrar, kontrol ve trim. Geleneksel uçaklarda, dikey stabilizatör, yaw sapmaları önler ve burnun göreceli rüzgarla uyumlu olmasını sağlarken, yatay stabilizatörün uzunlamasına stabilite sağlar - ameliyat edilen düşük hızlı, yüksek hacimli bir uçuşa geri dönme eğilimi, daha az tahmin edilebilir bir şekilde adım atma ve geçiş aşamalarına izin verir.
Şehir Rüzgar Alanında İstikrar
Kentsel ortamlar karmaşık rüzgar modelleri yaratır: uzun binalardan uyanmak, yapılar arasındaki kanal etkilerini ve çatıdaki helipads'ten mikroburstları iyi tasarlanmış bir empennage, uçağın sadece aktif kontrol augmentasyona güvenmeksizin bu koşullarda pozitif statik istikrarı korumak için, hareketsiz iş yüklerini azaltır ve bir güvenlik aracı sunar. Birçok UAM, iki eksenli sabitli sabitli sabitli sabitli bir sabitleme (daha fazla sabitli) bir şekilde birleştirmelidir.
Geçiş sırasında Kontrol Otoritesi
EVTOL uçakları için dikey asansörden kanattan çıkan uçuş için, empennage geniş bir hız aralığında kontrol yetkisi sağlamalıdır. Düşük hızlarda, ruddersler etkisiz olabilir çünkü dinamik baskı yetersiz; bazı araçlar bu nedenle kontrol etmeden diferansiyel olarak eğimli bir geçiş kullanın, çünkü empennage geometrileri ve kromatları için uygun anlara ve hatta Cnelnage dinamikleri doğrultmaya yardımcı olur.
Trim ve Power Management
Elektrikli tahrik sistemleri yeni kesme gözlüğüne sahiptir. Battery paketleri ağır ve sıklıkla fuselage zemin veya kanat köklerinde bulunur, yerçekimi merkezini değiştirir (CG). Empennage, büyük defleksiyon aralıkları ile uçakları kesmek için yeterli indirme veya yükleme gerekir, bu da aracın asansör yeteneklerini dikkatli bir şekilde genişletebilir. Advanced empennage structuresleri taşınır yatay stabilizatörler (trimmableators) veya asansörler büyük bir şekilde yüklenebilir.
Future Empennage Structures için tasarım göz önüne alınır
Bir UAM aracı için bir empennage geliştirmek, aerodinamik performansı, yapısal bütünlüğü, ağırlık, maliyet, manufacturability ve kullanılabilirliği dengelemek gerektirir. Aşağıdaki tasarım düşünceleri, sanat ve aktif araştırma alanlarının durumunu temsil eder.
Hafif Malzemeler ve İnşaat
Kilo azaltması önemlidir, çünkü her kilogram doğrudan yüksek orandan daha fazla para yüküne, daha uzun menzile veya batarya büyüklüğüne kadar uzanır. Gelişmiş kompozit malzemeler -özellikle karbon-fiber-reinforced polimerler (CFRP) - yüksek spesifik sertlik, yorgunluk direncine ve üretim hacmine göre modern empennage tasarımı, UAM'ın yüzeysel bir betonarmelere ulaşmasını sağlayan çelikler arasındaki son gelişmeler.
Katkı üretimi (3D baskı), yeni lattice ve topoloji-optize edilmiş iç yapıları, faturadan makineye kadar makineye kadar makineli olmayan, kemik benzeri translar için ağırlık azaltılabilir ve sertifikalı hale gelirken, muhtemelen karmaşık empenk parçaları için standart hale gelecektir.
Aerodinamik Verimlilik ve Gürültü Azaltımı
UAM araçları, hem aerodinamik gürültü hem de yapısal vibrasyona katkıda bulunan temel bir düzenleyici ve halk kabul engelidir. empennage, pervane, rotor ve kanat uyanmaları, hem de hafif vitratörlere katkıda bulunan yükleri üretmek, böylece arka planlı kenarlar, uygun havafoil bölümlere sahiptir ve kanatların vortex etkileşimlerinin azaltılması için kanadın yerleştirilmesini gerektirir. Örneğin, hafif bir gürültüyü azaltın.
Drag azaltma sürekli bir hedef olarak kalır. Laminar akış havafoils on stabilizers deri sürtünmeyi% 30-50 oranından itibaren akış tasarımlarına kıyasla azaltılabilir, ancak yüzey kirliliğine karşı hassastır, böcek tozu ve önde gelen kabarıklar da yüksek derecede saldırıya karşı otoriteyi azaltmak ve geliştirmek için araştırılmıştır.
Yapısal Dürüstlük ve Çarpıcılık
UAM araçları, yeni veya adapte edilmiş hava değeri standartları altında tür sertifika gerektirecektir, örneğin FAA Bölüm 23 veya Bölüm 27 değişiklik, veya EASA'nın SC-VTOL. Empennage, on yıllarca süren kentsel işlemden daha az öngörülebilir, tekrarlanan yorgunluk döngülerine dayanmalıdır ve uyum sağlamanın zor inişleri veya etkisi altında kalacaktır.
Empennage'ın hızı genellikle göz ardı edilir, ancak önemli - kuyruklar, zemin işleme veya düşük manevralar sırasında engeller grevmelidir. Enerji-absorbing bu boğa veya etkisi altından geçen yükler ek olarak, empennage, yolcu bölmeleri veya batarya paketlerine bir taş fişekleme sırasında çökemez. Tasarım uygulamaları, sakrif edici ipuçları, bulanık bağlantılar ve güçlendirilebilir destek yapıları içerir.
modülerlik ve kullanılabilirlik
UAM operasyonları yüksek uranyum oranları tahmin ediyor - saatte çok fazla uçuş, her gün.En kısa sürede, empennage hızlı bir şekilde geri yükleme ve değiştirme için tasarlanmalıdır. Hızlı sürüm ekleri, kendi kendine özgü splices ve modüler kablolama kullanımı, planlanan bakım maliyetinin altında bir tek teknisyenin değiştirilmesine izin verir ve filosun kullanılabilirliğini artırabilir.
Empennage Technologies
Malzeme biliminin yakınlaştırılması, akıllı sensörler ve adaptif kontrol, öncekilerinden temel olarak farklı olan empennage sistemleri üretiyor. Aşağıdaki yenilikler, bir sonraki UAM empennage yapılarını şekillendiriyor.
Adaptasyon ve Morphing Control Surfaces
Morphing izd kenarlar, değişken stabilizatörler ve değişken kamera yüzeyler farklı uçuş aşamaları için empennage şeklini optimize edebilir. bellek alaşımları (SMA) ve pastazoelektrik hareketleri, sabit olmayan boşluklar olmadan sorunsuz camlı değişiklikler sağlar, sürüklenme ve gürültüyü azaltır. Örneğin, eğim ve camber sürekli olarak değişebilir ve eğimli kaymalar minimuma kadar uzanır, bu tür sistemler rüzgar tünelleri ile seyir verimliliğini artırmakta ve küçük boyutlu eVTOLpenkler ile sabitlenir.
Yapısal Sağlık İzleme (SHM)
Fiber optik Bragg granülasyonları (FBGs) ve pastazoelektrik sensörleri, gerçek zamanlı olarak ısıyı ve titreşimleri ölçebilir. SHM, optik ampirasyonların sürekli bütünlüğüne izin verir, etkinin tespit edilmesi veya daha verimli yapılar haline gelmeden önce ısıtılabilir.
Aktif Flutter Suppression için Akıllı Malzemeler
Flutter – aeroelastic istikrarsızlık – özellikle de yapılar hafif ve daha esnek hale geldi. Aktif flutter baskı kullanımı pastane veya kontrol yüzeysel uyarılamalar, flutter sınırını genişletebilir, hafif tasarımları sağlar. NASA ve endüstri ortakları, gıcık olmayan bir hızda% 15 artış gösterdi.
Dağıtılmış Propulsion Effects
Birçok UAM konseptleri, birden fazla elektrik rotoru veya propsiyonelleri kanat veya kantitüsün birlikte dağıtabilir. Bu pervanelerden gelen uyandırmalar, amplifikasyon alanındaki amplifikasyon alanını önemli ölçüde değiştirebilir, hem stabiliteyi hem de yükleri etkilerken, gelişmiş basit devre dışı bırakmak için tasarımcılara ihtiyaç duyabilirler. Örneğin, yatay stabilizatörler bağımsız sürücülerin hızlı bir şekilde kontrol anlarına izin vermek için bazı tasarımları önceden belirlenmiş olan bazı tasarımları önceden optimize edebilir.
Meydanlar ve Gelecek Yollar
Hızlı ilerlemeye rağmen, gelişmiş empennage yapılarından önce birkaç zorluk, UAM araçlarında sahaze edilebilir.
Roman Yapılarının Sertifikaları
Mevcut hava değeri standartları metal destekli yapılar için yazılmıştır. Kompozit empennages to baged shareds, gömülü sensörler ve morfing yüzeyler yeni güvenlik önlemleri gerektirir. Düzenlemeler tasarım sürecinde erkenden itibaren OEM ve sertifika yetkilileri arasında işbirliği yapmak önemlidir, ancak yerleşik olmayan vücutların eksikliği yavaşlar geliştirmeyi gerektirir.
Kilo-Strength Trade-Offs
Işık ağırlığı ve yeterli güç arasındaki ideal dengeyi azaltmak özellikle UAM empennages için zordur çünkü aynı zamanda birden fazla rotordan yüksek frekanslı vibrasyonları optimize etmeli ve bu yüklerle birlikte yüksek çözünürlükte kalın laminatlar veya metalik eklemeler ilerleyebilirler.
Özerk Kontrol Sistemleri ile entegrasyon
UAM araçları giderek daha fazla özerk veya uzaktan pilot operasyonlara güvenecektir. Empennage kontrol yüzeyleri yüksek bantlı ve düşük gecikmeli dijital komutlara güvenilir bir şekilde cevap vermelidir. Elektromekanik hareketleyiciler (ayrıca, yedekli rüzgarlar, pozisyon sensörleri ve aşırı korumalar ile) bir sürücü veya acil durumlarda yardımcı kontrol sistemleri olarak hizmet edebilir.
Gürültü ve Çevre Etkisi
UAM operasyonlarından gelen topluluk gürültü büyük bir düzenleyici engeldir. Empennage, bazı gürültüyü takip ederek genel uçak gürültülerine katkıda bulunur, ancak senkronize yüzey hareketlerini kullanarak gürültüyü ve sürükler.
Katkı İmalatı ve Tedarik Zinciri
Malzeme üretimi tasarım özgürlüğü sunarken, yapısal güvenlik-kahkalayıcı bileşenlerdeki kullanım hala süreç tutarlılığı, hata algılama ve sertifikasyon ile sınırlıdır.In-process monitoring using rad termografi veya lazer ultrasoniks can verify level during print. Post-processs, including CT scan, provides additional security. as the UAM industry scales, production components (e.g.g., with againable quality and short lead times. Toz tedarik zincirleri, özellikle de özel alaşımlar için sağlam olmalıdır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Gelecekteki kentsel hava hareketliliği araçları için ampirik yapılar geliştirmek, karmaşık ve kısıtlanmış kentsel çevrede kritik bir mühendislik çabasıdır. Hafif kompozit malzemeler, akıllı sensörler, adaptif yüzeyler ve katkı maddeleri, malzeme bilimi, kontrol sistemleri ve sertifikasyon. empennage sadece bir kuyruk değildir - sertifikasyonda kritik bir kolaylıktır ve daha akıllıdır, ve daha da karmaşık ve karmaşık bir kentsel ortamdaki güvenlik, güvenilir bir şekilde yapılır.
[FONT:0]Dön Referanslar: [Dönetici: [Dönetici:2) [Dönetici:0] [UAM) Araştırma Genel Bakış[FLT: 16) [UAM) [UAM) [UAM) [DÜye Olmayan Hava Ulaştırma Yönetimi için Uygunluk Tasarımı][DÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar İçin Özellikler[FLT: 16)[FLT: 9)[D)[DÜye Olmayanlar için)