城市无人机操作城市风能如何影响未来的航空出租车

市内许多公司正考虑城市航空机动车,从无人机送包裹到乘气出租车旅行空气群落, 特别是建筑物周围, 产生风口并有不同特性,乱流并影响飞机稳定性研究队由Dr领导Abdulghani Mohamed皇家墨尔本理工学院高级讲师研究城市环境流域讨论如何建立规则以确保无人机安全供未来使用

城市环境内公司正越来越多地寻找运营飞行器无人机等可送货或甚至搭乘航空出租车载客无人驾驶飞行器或无人机提供改善交通基础设施和提供高效服务的机会但这些开发要求确保安全地用于城市环境

工匠需要从楼间飞过 基础设施各部分 甚至是通过窗路送货风吹过这些不同的屏障,它们可生成流场并引起车辆受扰动影响很多人会经历大飞机上的乱流无人机登陆和低速起飞后,更容易受扰动影响,在城市内部,无人机冒碰撞风险。

消除这些风险并确保无人机和航空出租车安全调控,澳大利亚皇家墨尔本理工学院高级讲师Abdulghani Mohamed博士及其团队模拟建筑物流场并描述UAV的不同设计选择引导研究者概述监管如何帮助确保城市航空机动车安全未来 — — 以及这会如何影响城市环境无人机未来设计

建模城市环境乱流

混乱和非线性空气流时会发生扰动研究者研究大气边界层或ABL从地球表面到风流不再因地面粗糙性或表面任何建筑物或其他结构而改变的图层使用三维计算流体动态模拟,团队模拟ABL与大楼交互显示有些区域由一楼相容扰动, 动荡区域与结构本身相似维度漫游环境后消散 下游混合起伏UAV穿行ABL时经历不同乱流

为了确保无人机和航空出租车安全调控, Mohamed和他的团队模拟建筑物周围流场

前几模型常为单维化, 意即它们不完全算入渐变或风速变化水平或垂直距离, 即风剪城市内部可生产风剪,因为它们有许多大小不等的建筑产生能产生大力的突变UAV飞行平面 影响飞行轴(yaw、drop和roll)离这些楼近,UAVs还可能经历比环境空气流大得多并可快速引致灾难效果的gusts深入理解这一点,研究者寻找城市环境三维星域特征,允许他们考虑这些城市航空飞行器的飞行

乱流如何影响无人机

研究者制作计算流体动态模拟cuboidal大楼,像中型楼或办公块常见的城市环境模拟使用边界条件复制ABL条件不同的轮廓和各种特效UAV将经历基于飞行路径和风向也得到考虑举例说,gusts可能在大楼周围吹泡,生成流水gust可能导致飞行器滚动或楼顶上可能有暴风,这视UAV轨迹而定可诱导投转或滚转

团队模拟查看两条飞行路径,两条路径均由无人机飞过高楼屋顶考虑一种路径 飞机直接飞入gst前向或0o飞行路径角, 另一种路径飞入45o飞行路径角, 会经历更多滚动模拟显示,在楼周围风流中,风速大增,离楼顶前端或楼第二边缘近,无人机飞过时风速大增风速变化极快,所以无人机接近楼端时经历大变化风场角变小 大楼前端变小然而,在楼尾边缘或UAV跨过的第一个边缘,增加幅度更大。因此,当UAV飞越一楼时,它经历不同的风区,可影响飞行轨迹

研究者还思考了不同类型UAV-固定翼UAV-或旋翼UAV-使用小型螺旋管控制无人机飞航两种不同类型的无人机将不同感知gusts对固定翼无人机而言,团队计算常规感控系统可能花太长时间响应以减缓风波经验,因为团队显示gusts小到0.52秒内可影响飞行器飞行路径然而,有潜在的新设计可提高无人机稳健性

旋转翼无人机操作与固定翼无人机操作不同,因为转子生成升机令飞行器离地并倾斜向不同方向移动飞行器转子角变异时,它与风群交互作用角在飞行期间也会改变团队发现转轴对乱流反应多变这是因为转盘受来自所有方向的扰动影响,并必须补偿飞道比固定翼设计大变异。

团队显示,gusts可影响飞行器飞行路径仅0.52秒

安全未来

取材团队CFD模拟楼流和UAV不同设计参数研究的结果,研究者就如何规范UAV提出具体建议旋转翼或固定翼设计选择对扰动反应不同,使用混合模型并用两种类型设计的可能性可使无人机近楼飞需要进一步研究以确定它如何与各种天气条件交互UAV制造商也需要最小化设计表面积,这样无人机就可以在建筑物周游小心飞行而不经历大波浪

研究人员还建议如何将这一点纳入安全认证城市航空机动车若要可行,必须能够克服不同季节性条件的动荡,以便全年运营。无人机需要大型电源储备和大型开机登陆空间,以便螺旋桨机空间响应风情并校正无人机飞行路径同时,当无人机往返电站即码头时,需要设计垂直港本身以最小化扰动目前,缺少关于最佳垂直港设计或构造形状最小扰动研究需要更多研究后无人机才能成为城市特征

整体而言, Mohamed及其团队模拟显示城市环境如何为UAV提供一套独特的挑战,当前设计在具体假设中易受这些语句的影响,可能没有克服这些流流所必要的响应时间。并讨论规则应如何反映挑战, 包括设备本身结构 和它使用垂直口开发这些技术的可能性令人振奋,但必须做更多工作以确保无人机稳健性以及交付安全和未来旅客安全研究者的工作朝此方向迈出了重要的一步