據(jù)ASSURE網(wǎng)站2017年11月28日刊文，上月，加拿大的一份報(bào)告指出，一架無(wú)人機(jī)與一架在魁北克市國(guó)際機(jī)場(chǎng)進(jìn)近的噴氣飛機(jī)可能發(fā)生碰撞。該事件重新引發(fā)了公眾對(duì)小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)(sUAS)與商用飛機(jī)之間發(fā)生空中碰撞的擔(dān)憂，以及該風(fēng)險(xiǎn)對(duì)航空旅行安全的含義。
盡管聯(lián)邦航空局(FAA)尚未能決定性地解決這些問(wèn)題，但在“通過(guò)卓越研究實(shí)現(xiàn)UAS系統(tǒng)安全的聯(lián)盟”(ASSURE)框架下由一流大學(xué)聯(lián)盟進(jìn)行的研究，已使得對(duì)小型無(wú)人機(jī)與商用飛機(jī)和公務(wù)機(jī)空中相撞相關(guān)的物理?yè)p傷開(kāi)始有了更好的理解。
ASSURE研究小組于2016財(cái)年開(kāi)始研究，使用密西西比州立大學(xué)，蒙大納州立大學(xué)，俄亥俄州立大學(xué)和威奇托州立大學(xué)的獨(dú)特資源。這個(gè)研究小組著手回答當(dāng)sUAS和飛機(jī)之間發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么情況這一問(wèn)題。
ASSURE主任，密西西比州立大學(xué)的Marty Rogers表示：“雖然鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)飛機(jī)的碰撞已有詳細(xì)記錄，但更硬且重量更大的sUAS對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和推進(jìn)系統(tǒng)的碰撞卻知之甚少。這項(xiàng)工作的成果對(duì)于美國(guó)和全球商業(yè)航空旅行的安全至關(guān)重要。”
美國(guó)東部時(shí)間今天中午12點(diǎn)15分，在FAA位于華盛頓特區(qū)的聯(lián)邦總部，F(xiàn)AA和ASSURE成員宣布了他們?cè)凇秙UAS空中碰撞嚴(yán)重程度評(píng)估最終報(bào)告》中的發(fā)現(xiàn)。
研究人員首先確定最可能出現(xiàn)的碰撞情景。這是通過(guò)審視sUAS和載人飛機(jī)雙方的使用環(huán)境來(lái)完成的。研究小組隨后根據(jù)這些碰撞情景以及它們?cè)趯?duì)方面前暴露的可能性選擇了商用飛機(jī)、公務(wù)機(jī)和sUAS。
商用窄體運(yùn)輸機(jī)(的模型)按照波音737和空客A320的特性進(jìn)行選擇，這兩種飛機(jī)代表了70%的商用飛機(jī)機(jī)隊(duì)。公務(wù)機(jī)的模型代表了一架利爾噴氣30/40/50。類(lèi)似地，研究小組選擇了一款小型四旋翼和一款固定翼無(wú)人機(jī)，作為載人飛機(jī)最有可能出現(xiàn)的代表。
研究人員確定了最有可能發(fā)生碰撞的載人飛機(jī)的部位是機(jī)翼前緣，垂直和水平安定面以及前風(fēng)擋。
ASSURE的研究人員還對(duì)FAA此前用于風(fēng)扇葉片飛出測(cè)試的現(xiàn)有噴氣公務(wù)機(jī)尺寸的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型的風(fēng)扇部分進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞仿真。FAA / ASSURE團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的此項(xiàng)研究，是為了更好地了解下一階段研究的范圍，以及對(duì)其后續(xù)研究和發(fā)動(dòng)機(jī)吸入測(cè)試必不可少的關(guān)鍵變量。
威奇托州立大學(xué)碰撞動(dòng)力學(xué)和計(jì)算機(jī)械實(shí)驗(yàn)室主任Gerardo Olivares博士說(shuō)：“在材料和部件級(jí)別測(cè)試的支持下，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，以確定sUAS與載人飛機(jī)碰撞的影響。由于這項(xiàng)任務(wù)非常復(fù)雜，從成本和時(shí)間的角度來(lái)看，通過(guò)全尺寸物理測(cè)試來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)研究是不可行的。另一方面，仿真使我們?cè)?2個(gè)月的時(shí)間內(nèi)得以研究超過(guò)180個(gè)碰撞情景。為了確保結(jié)果準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)碰撞的實(shí)際物理行為，我們花費(fèi)了大量的時(shí)間開(kāi)發(fā)、檢驗(yàn)和驗(yàn)證載人飛機(jī)和無(wú)人機(jī)的詳細(xì)模型。一旦模型得到驗(yàn)證，我們可以在將來(lái)使用它們來(lái)研究其他碰撞場(chǎng)景。”
研究人員在所有sUAS碰撞仿真中觀察到不同程度的機(jī)體和發(fā)動(dòng)機(jī)損傷。他們確定，能量(拋射物質(zhì)量和速度)和sUAS的剛度是碰撞損傷的主要驅(qū)動(dòng)因素。這項(xiàng)研究表明，碰撞的嚴(yán)重程度也取決于sUAS的設(shè)計(jì)特性和碰撞的動(dòng)力學(xué)特性。
商用飛機(jī)制造商設(shè)計(jì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件的要求是，尾翼可抵御重量達(dá)8磅的鳥(niǎo)的撞擊，擋風(fēng)玻璃可抵御重量為4磅的鳥(niǎo)的撞擊。ASSURE仿真顯示，sUAS碰撞比同等尺寸和速度的鳥(niǎo)撞造成了更大的損傷。sUAS組件比鳥(niǎo)堅(jiān)硬得多，后者的肌體大多由水組成。因此，鳥(niǎo)撞認(rèn)證規(guī)則對(duì)無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)是不適用的。此外，監(jiān)管當(dāng)局不要求制造商設(shè)計(jì)出足以抵御與其他飛機(jī)碰撞的商用飛機(jī)和公務(wù)機(jī)。
ASSURE研究小組還對(duì)sUAS的鋰電池同時(shí)進(jìn)行了物理測(cè)試和仿真。典型的高速撞擊導(dǎo)致電池完全損壞，因此在這種情況下，不會(huì)由于電池短路而增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。然而，在一些著陸和起飛過(guò)程中的低速碰撞時(shí)，電池并未被徹底破壞。在其中的一些仿真中，電池仍留在飛機(jī)機(jī)體內(nèi)，并可能增加由電池引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。
上述研究結(jié)果顯示了適當(dāng)?shù)难芯亢捅O(jiān)管對(duì)于在擁擠的國(guó)家空域系統(tǒng)中使用sUAS的重要性。雖然設(shè)計(jì)特性的調(diào)整可以降低無(wú)人機(jī)空中碰撞的嚴(yán)重程度，但是sUAS飛行員和公眾必須了解并遵守安全sUAS操作的監(jiān)管規(guī)則。通過(guò)安全分離所有飛機(jī)(載人和無(wú)人的)以防止這些碰撞的發(fā)生是至關(guān)重要的。FAA將依靠sUAS業(yè)界以幫助開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)和規(guī)避技術(shù)，以使這些飛機(jī)不會(huì)在飛行中相遇。
這是為了理解和量化空中碰撞的潛在嚴(yán)重性而進(jìn)行的一系列研究項(xiàng)目中的第一個(gè)。后續(xù)研究將在今天發(fā)布的針對(duì)航線飛機(jī)機(jī)隊(duì)研究成果基礎(chǔ)上，考察與典型通用航空(GA)飛機(jī)、旋翼機(jī)和高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)碰撞的嚴(yán)重程度。由于研究的范圍和規(guī)模，以及對(duì)工業(yè)界和國(guó)家空域安全的影響；后續(xù)研究將被分為多個(gè)階段，并從今年開(kāi)始，并延續(xù)至21財(cái)年。
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