NASA voert eerste crashtest uit met eVTOL luchttaxi; schade groter dan voorspeld
Wereldwijd werken diverse fabrikanten hard aan de ontwikkeling van elektrisch aangedreven luchttaxi’s die verticaal kunnen opstijgen en landen, zogenaamde eVTOLs. Maar wat gebeurt er met de inzittenden op het moment dat de aandrijving uitvalt en zo’n vliegende taxi vanaf enige hoogte uit de lucht valt? Een eerste crashtest met een eVTOL-luchtvaartuigconcept uitgevoerd door NASA leverde meer schade op dan was voorspeld.
eVTOL vs helikopter
Wat hebben multirotor eVTOLs en helikopters met elkaar gemeen? Ze hebben continu motorvermogen nodig om in de lucht te blijven, een geleidelijke glijvlucht is er niet bij. Afgezien van autorotatie zijn er dan ook weinig opties om de gevolgen van een crash voor de inzittenden te minimaliseren, anders dan doordachte ontwerpkeuzes voor de cabine en speciale schokabsorberende stoelen.
Maar daar houden de overeenkomsten tussen eVTOLs en helikopters wel op. Zo halen eVTOLs hun energie uit accu’s in plaats van brandstof en is er sprake van meerdere kleinere motoren voor de aandrijving, in plaats van één hoofdrotor. Weliswaar stellen fabrikanten dat eVTOLs door deze redundantie in de aandrijflijn inherent veiliger zijn dan helikopters, maar dan nog is het niet ondenkbaar dat de aandrijving volledig uitvalt en een toestel loodrecht naar beneden komt vallen.
Belang van crashtests
De grote conceptuele verschillen tussen bestaande luchtvaartuigen en eVTOLs hebben als consequentie dat een groot deel van de kennis met betrekking tot veiligheid in geval van een crash voor een groot deel opnieuw vergaard moet worden. En dat is weer van belang om nieuwe eVTOL-concepten überhaupt te kunnen certificeren. Een kip-ei-probleem dus, dat alleen ondervangen kan worden door computersimulaties en crashtests met modellen.
Om die reden heeft NASA als onderdeel van hun Advanced Air Mobility (AAM)-programma onlangs een eerste crashtest uitgevoerd met een eVTOL-concept. Het model met zes inzittenden werd enkele tientallen meters in de lucht gehesen en daarna losgelaten. Het toestel kwam daarna met een grote klap op de grond terecht. De crash werd door meer dan 200 sensoren en 20 camera’s geregistreerd.
Totale ineenstorting
Alhoewel de meetgegevens nog niet volledig geanalyseerd zijn, is een eerste conclusie dat de schade veel groter is dan vooraf was voorspeld. Zo raakte de ondervloer volledig verkreukeld, waardoor de stoelen alle kanten op bewogen. Net zo zorgwekkend was de totale instorting van de bovenbouw van de cabine. Dit als gevolg van de gesimuleerde massa bovenop het toestel.
Computersimulaties hadden weliswaar voorspeld dat de cabine stevig vervormd zou worden als gevolg van een crash, maar deze totale instorting was niet voorzien. “Onze computationele pretestmodellen hebben goed werk geleverd bij het voorspellen van de composietvervorming tot structureel falen boven het hoofd”, vertelt NASA-onderzoeker Justin Littell. “De rekenmodellen voorspelden echter niet de algehele ineenstorting zoals die in de test te zien was.”
Verder onderzoek
De onderzoekers van NASA benadrukken dat er meer onderzoek nodig is, en dat verschillende ontwerpkeuzes tot heel andere resultaten kunnen leiden. Voor deze test werd aangenomen dat al het gewicht van motoren, ophanging en accupakket boven de cabine lag. Maar er zijn veel andere massaconfiguraties denkbaar die zich anders kunnen gedragen bij een crash.
“Als we kijken naar de crashomstandigheden voor dit soort luchtvaartuigen, is het belangrijk om rekening te houden met het structurele gewicht en de verdeling die moeten worden gemaakt bij het onderzoeken van een specifiek ontwerp”, aldus Littell.
De testgegevens zullen worden gebruikt om modelleringstechnieken te verfijnen en worden ter beschikking gesteld aan ontwerpers en fabrikanten. De gegevens zullen verder worden gebruikt als basis voor het evalueren van mogelijke testomstandigheden en configuraties die zullen worden gebruikt tijdens een tweede crashtest van een concept eVTOL, voorlopig gepland voor eind 2023.
(bron: NASA – foto’s: Dave Bowman)
