Nghiên cứu mới: “Gió có thể thổi bay ngành công nghiệp eVTOL không?”

Một nghiên cứu gần đây xem xét các điều kiện khí tượng mà eVTOL có thể gặp phải khi bay qua và trên các thành phố đã đưa ra một cảnh báo đáng sợ.  Những cơn gió đột ngột và thường xuyên không chỉ có thể hình thành xung quanh các tòa nhà trong thành phố, mà còn có thể đủ mạnh để làm mất ổn định một chiếc taxi bay và có khả năng khiến nó chệch hướng, thậm chí dẫn đến một vụ tai nạn tiềm ẩn.

Khi bất kỳ ngành công nghiệp mới nào phát triển, các vấn đề tiềm ẩn cũng xuất hiện.  Ví dụ: một nghiên cứu khác gần đây đã cho thấy âm thanh của eVTOL có thể được phóng đại khi cất cánh hoặc hạ cánh tại một sân bay thẳng đứng hoặc sân bay trực thăng do ảnh hưởng khi tiếng ồn dội lại từ mặt đất. 

Vì vậy, vấn đề gió không có gì đáng ngạc nhiên, đặc biệt là khi các phi công trực thăng đã phải đối mặt với những khó khăn tương tự trong nhiều thập kỷ khi bay qua hoặc trên các vùng núi hoặc đồi núi.

Một bài báo gần đây của ‘Nhóm nghiên cứu các hệ thống máy bay không người lái (UAS) của Đại học RMIT’ có trụ sở tại Úc, đã chỉ ra “vấn đề về gió” sau khi đo lường những cơn gió giật đột ngột hình thành xung quanh các tòa nhà trong thành phố.

Trưởng nhóm nghiên cứu và Kỹ sư hàng không vũ trụ của RMIT, Tiến sĩ Abdulghani Mohamed, người đã nghiên cứu về động lực gió giật trong hơn một thập kỷ, cho biết hiện tượng này cần được hiểu đầy đủ và giải quyết trước khi bầu trời thành phố đón nhận taxi bay và máy bay không người lái. 

Mohamed nhận xét rằng máy bay bay thấp có nguy cơ bị gió giật vì chúng hạ cánh và cất cánh ở tốc độ thấp.  Nghiên cứu của RMIT cho thấy gió bất chợt có thể đặt ra những thách thức đáng kể về an toàn cho taxi hàng không và máy bay không người lái trong vòng chưa đầy một giây.

Do đó, những máy bay này sẽ cần nhiều năng lượng hơn để hạ cánh hoặc cất cánh trong thành phố so với sân bay hoặc không gian mở.  Đây là một vấn đề lớn đối với máy bay chạy bằng điện khi hạ cánh, nếu lượng pin cạn kiệt sau hành trình khoảng 30 phút.  Đặc biệt, nếu nó là một máy bay không người lái giao hàng do trọng lượng nhẹ của nó.

Mohamed giải thích: “Những chiếc máy bay này cần động cơ mạnh mẽ có thể nhanh chóng thay đổi lực đẩy do cánh quạt tạo ra để nhanh chóng buộc phương tiện quay trở lại hành trình, một quá trình đòi hỏi nhiều năng lượng hơn.”

Anh ấy tiếp tục, “Các quy định và chứng nhận cần giải quyết cụ thể hoạt động an toàn khi đi qua các trường dòng chảy của tòa nhà.”  Và lập luận rằng các phép đo và mô phỏng gió cụ thể tại địa điểm là điều cần thiết để xác định các khu vực nguy hiểm.  “Khi chúng tôi xác định vị trí của các vertiport, chúng tôi cũng cần xác định các khu vực nguy hiểm cần tránh.  Điều này sẽ tăng cường sự an toàn và giảm sự gián đoạn của một hạm đội do điều kiện gió.” 

Ở một số quốc gia như Úc, không rõ liệu trách nhiệm này thuộc thẩm quyền của cơ quan quản lý không khí, CASA hay Cục Khí tượng.  Tuy nhiên, taxi hàng không sẽ cần được cung cấp thông tin thời tiết ở độ phân giải cao hơn nhiều và tốc độ nhanh hơn hiện tại.  Điều này rất quan trọng cho việc lập kế hoạch chuyến bay.

Mohamed tiếp tục: “Các vertiports được xây dựng có mục đích có nghĩa là chúng ta có thể tích hợp các tính năng thiết kế hình học để giảm thiểu các điều kiện dòng chảy nguy hiểm xảy ra, nơi mà biên độ sai sót thấp hơn nhiều so với tại các sân bay, nơi máy bay lớn có thể chịu được những cơn gió mạnh hơn nhiều.  Chúng tôi không có sự linh hoạt đó với taxi hàng không ở các thành phố.”

Anh ấy tiếp tục, “Các tòa nhà hiện tại cũng có thể được thay đổi mục đích thành các vertiport, nhưng có thể yêu cầu sửa đổi để cải thiện tính khí động học gần các bãi đáp.  Hiệu quả của các tính năng thiết kế như vậy có thể được đánh giá thông qua các thử nghiệm quy mô trong đường hầm gió hoặc thông qua các phép đo quy mô đầy đủ.” 

Mohamed kết luận: “Việc lập bản đồ luồng gió ở quy mô đầy đủ sẽ không còn khó khăn trong tương lai.  Chúng tôi đang tiếp tục phát triển máy bay không người lái cảm biến gió của mình – một nhóm máy bay không người lái được trang bị máy đo gió – để lập bản đồ rất chính xác xung quanh cơ sở hạ tầng lớn.”

Các nhà nghiên cứu RMIT cho biết họ sẽ tiếp tục nghiên cứu hiện tượng gió này với việc khám phá các hình dạng tòa nhà khác nhau để có thể giảm thiểu các tác động bất lợi.  Nhóm nghiên cứu cũng đang xem xét độ nhạy của máy bay hạng nhẹ với gió giật và nhiễu loạn, cũng như các công nghệ ổn định chuyến bay.

Nghiên cứu này được thực hiện với sự hợp tác của Đại học Maryland và Đại học Lehigh và được tài trợ bởi Văn phòng Nghiên cứu Khoa học của Lực lượng Không quân Hoa Kỳ và Tập đoàn DSI.