Beta Technologies(南伯灵顿,VT)建立了一个原型电气垂直起飞和着陆飞机(EVTOL),并将其穿过绞刑表。它们正在使用来自Parker Lord的无线传感器系统MicroStrain®感测系统(Williston,VT)来监控原型的结构和功能,无论是在测试支架和飞行中。

虽然EVTOL的大部分发展是针对Air Taxis等应用的自主运行,但Beta的利基应用是与他们的种子顾客 - 提供人体器官,用于关键移植行动。他们的概念证据Evtol是一个在标准飞机架上建造的驾驶飞机。重量约为4000磅,带35英尺的翅膀,它有八个75kW的起飞和着陆电机。电机配对,以旋转8个反旋转螺旋桨,用于垂直起飞中的升力。一旦在海拔,螺旋桨倾斜和飞机转换成传统的飞行模式。它完全由两台62千瓦时 - 离子电池组(重约1500磅)提供动力,设计用于飞行效率,目标最大速度为154节(177英里/小时)和150英里的范围。到目前为止,该试验飞机迄今为止,达到了72节,100英尺高度,并获得联邦航空管理局(FAA)批准的180多种测试航班。飞机设计目前正在驾驶。生产飞机将持3 - 4人和器官移植豆荚。虽然技术发展进展顺利,但仍有许多监管障碍与联邦航空局和其他人。 Full commercialization is 3 – 5 years out.

图2.包含两个电动机驱动两个反向旋转螺旋桨的四个机舱组件之一。在安装在AVA上的螺旋桨之前,使用套件在专用的测试支架上测试其推力和结构应变性能,使用套件进行微观传感器。(图片由Beta Technologies提供)

微带球队的任务是提出传感器系统,以监测元件台阶测试和飞行中的温度,振动和压力。本申请中的无线连接环境具有具有挑战性的。不仅有其他高功率RF器件在接近,而且对于飞行试验,基站位于飞机后面的追逐车辆中,徘徊,围绕测试区域。

测试立场监控

螺旋桨推力,振动,应变和负载:

  • 将一个称重传感器连接到螺旋桨支架底座上,以测量螺旋桨速度范围的向上提升负载。

  • 连接到螺旋桨支架上的两个加速度计可以测量振动,以便以各种速度和不同的螺旋桨设计了解螺旋桨平衡特性。

  • 一个转速表测量的RPM,以便使用振动传感器产生同步快速傅里叶变换(FFT)图(与螺旋桨叶片的相位相关)。

  • 安装在螺旋桨叶片的顶部和底表面上的10个或更多个应变仪用于测量从离心载荷(拉伸)和弯曲的应变,速度高达1200rpm,并且在10kLbs-20klbs的范围内负载。

图3.其第一个成功的Hover航班之一的AVA。在整个飞行测试活动中,该飞机配备了许多应变仪表,热电偶和加速度计,以了解机身,电池和飞行控制表面上的现实生活条件。数据是无线和实时传输的。(图片由Beta Technologies提供)

通过Microstrain V-Link®-200无线传感器节点收集来自这些传感器的数据,每个传感器节点包括八个模拟输入通道,其中包括板载可编程增益放大器(PGA),滤波和高分辨率模拟到数字转换器。可以以高达4KHz的速率采样的节点用于监控具有同步采样的螺旋桨操作条件。

图4.微纹架的G-LINK-200高保真度,3轴加速度计节点为在飞机测试和验证的所有阶段设计工程师提供了关键信息。(图片由Beta Technologies提供)

机身结构的静载性测试:

  • 应变仪安装在空气框架结构上。

  • 使用参考线泵的液压泵用于加载结构的关键点和区域

  • 还用V-Link-200测量仪表和称重细胞 - 此时在低采样速率下。

测试支架加上飞行中的监控

悬停电机的振动:

  • G-LINK-200电池供电的无线3轴加速度计用于测量空气动力学诱导的振动,以及检测谐振频率。

  • G-LINK-200用于测量尾部的振荡,以导致气动颤动的条件。

G-Link-200带有粗糙,防风雨,IP67额定机箱,提供极低的噪声,高样品速率高保真波形数据。其可选的磁底座允许其移动,以便在不同点进入详细的振动数据。

飞行中的监测

飞行控制反馈和飞行特性:

  • 3DM-GX5-25惯性传感器用于飞行控制回路中的三重冗余,以为飞行计算机提供音调,卷和角速率值。飞行计算机的输出控制八个螺旋桨电机,其用于悬停模式。

  • 惯性传感器的这些和其他输出,例如位置和速度,在车载计算机中的SD卡上记录,以在飞行中记录飞机的“黑匣子”度量。

3DM-GX5-25是小巧轻便,精密的工业高度和航向参考系统(AHRS)。它具有完全校准和温度补偿的三轴加速度计,陀螺仪和磁力计。双车载处理器运行自适应扩展卡尔曼滤波器(EKF),用于动态态度估计。

初级电池电池的机上温度:

  • 圆柱形锂离子电池电池,总量为1500磅,布置在围绕飞机周围的六种不同的包装中。这是一个关键的安全问题 - 锂离子电池可以诱导热失控并在约70°C下引起火灾。将温度探测器插入包装组件中的各个位置,以监测电池温度,最高,八分钟持续的悬停功率约为500 kW。

  • 两个TC-Link-200节点用于实时监视和传输传感器数据。

TC-Link-200是12通道无线传感器,用于精确测量热电偶和差分输出传感器。无需校准。通过选择所需的热电偶类型,节点将输出精确,低噪声温度或MV数据。

出走

它需要一堆衡量,不仅有资格获得新飞机,而是收集数据,以帮助改善基于现实世界测量的设计。任务需要一套传感器,不仅可以对广泛的关键数据进行敏感和准确的测量,而是应该能够无线传输。无线传感器特别适合此任务,因为它们可以移动以进行故障排除设计,而无需担心接线。并且,它们可以安装在需要实时数据时在旋转部件和铰接关节等移动物体上。

本文是由Ed Brown编写的传感器技术编辑。有关更多信息,请访问这里


传感器技术杂志

本文首先出现在3月份,2020年问题传感器技术杂志。

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