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贝塔技术公司借助 MicroStrain 传感器进行 eVTOL 开发

文章出处:解决方案 责任编辑:深圳市广陵达科技有限公司 发表时间:2023-12-28 11:32:58

      随着我们改进信息收集、分析和实施到各种应用程序中的方式,技术也在不断发展。例如,垂直起降飞机(-VTOL)可以垂直起飞、悬停和着陆。设计新型 VTOL 飞机(例如足以承载乘客的全电动 eVTOL)需要在各种环境中收集大量数据并进行精确测量。传感器对于捕获这些关键测量值至关重要,对于一家正在开发可以挽救生命的 eVTOL 的公司来说,MicroStrain 无线传感器网络有助于实现这一目的。


      Beta Technologies 制造的 eVTOL 原型机旨在为关键移植手术输送人体器官。 Beta Technologies 是一家位于佛蒙特州伯灵顿的创新型初创公司,是 eVTOL 技术开发的领先者之一。


      为了构建成功的原型,Beta 正在寻找一种可以监控多种条件的传感器系统:温度、振动和应变。这是组件台架测试以及飞行中分析所必需的。此外,为了准确监控俯仰、横滚、角速率、位置和速度测量,需要惯性测量单元。 Parker Lord MicroStrain® 传感器在直升机、固定翼和无人机的飞行测试中拥有良好的工作记录,使其非常适合 Beta 的资格测试。

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      原型设计

      Beta 的原型设计预计一次充电可携带这架重 4,000 磅的飞机行驶 150 英里。它旨在进行试验并尽可能轻,同时存储和转换能量。它是用 35 英尺建造的。翼展和八个用于起飞和着陆的 75kW 电机。为了实现飞行,四个反向旋转螺旋桨在升力和垂直起飞期间由电机旋转。当达到适当的高度时,螺旋桨倾斜,飞机转换为传统的飞行模式。


      所有这些运动均由两个 124 kWh 锂离子电池组提供动力。该原型机在 180 多次 FAA 批准的测试飞行中达到了 72 节的最高速度和 100 英尺的高度。


      为了应对监测该原型上的数据的挑战,整个原型中都使用了 MicroStrain 的传感器。采用的关键传感器包括: G-Link-200,坚固耐用的 IP-67 无线加速度计; V-Link-200,8通道模拟输入节点; TC-Link-200,12通道无线热电偶节点; WSDA-2000无线网关; 3DM-GX5,一款轻量级、高度复杂的 GNSS/INS 辅助 AHRS

G-Link-200 坚固耐用的 IP-67 无线加速度计

      飞行控制

      为了监控原型机的飞行控制和飞行特性,MicroStrain 提供了三个 GX5-25 惯性传感器来获取俯仰、滚转和角速率值。使用三个传感器为飞行控制回路提供了必要的冗余。传感器数据被输入飞行计算机,然后飞行计算机控制八个螺旋桨发动机。仅在悬停模式下进行监控。惯性传感器的这些输出和其他输出(例如位置和速度)也记录在 SD 卡和车载计算机上。飞机的黑匣子飞行指标也被记录下来。


      试验台监控

      MicroStrain 的传感器还用于测量试验台上的螺旋桨推力、振动、应变和负载特性。为了实现这一目标,将一个称重传感器连接到螺旋桨支架底座上,以测量一系列螺旋桨速度下的向上升力载荷,并将两个加速度计连接到螺旋桨支架上以测量振动。这使得 Beta 能够了解使用不同螺旋桨设计的不同速度下的螺旋桨平衡特性。


      为了测量转数,使用了转速计。这也使得他们能够利用振动传感器生成同步 FFT 图,因为加速度计信号随后可以与螺旋桨叶片的相位相关联。


      为了帮助 Beta 在高达 1200 RPM 的速度和 10k - 20k lbs 的负载下测量离心载荷和弯曲产生的应变,在螺旋桨叶片的顶部和底部表面安装了 10 个或更多应变计。 MicroStrain 的 V-Link-200 用于以高采样率的同步采样模式进行测量。

23.

      机身结构静载测试

      为了测试机身上的静载荷,在机身结构上安装了应变仪。液压泵引用在线称重传感器来加载结构的关键点。使用 MicroStrain 的 V-Link-200 以低采样率测量应变计和称重传感器。


      原电池温度

      在Beta原型机的设计中,总共重1500磅。圆柱形锂离子电池在整个飞机上排列在六个不同的电池组中。监控锂离子电池非常重要,因为热失控的风险可能在 70°C 左右引起火灾。 Beta 通过将温度探针插入电池组组件来监测电池温度。这是在大约 500 kW 的峰值持续悬停功率期间完成的。为了实时监控和传输传感器数据,采用了两个 MicroStrain TC-Link-200 节点


      悬停电机振动测试

为了监测空气动力引起的振动以及检测谐振频率,以高采样率使用了 MicroStrain 的 G-Link-200 无线加速度计。


      结果

      Parker Lord 的 MicroStrain 传感器组合为 Beta 原型机提供了关键的测试和测量设计数据。许多元素被证明是充分监控飞机的挑战,包括附近的其他高功率射频设备,并且难以监控旋转部件等位置。尽管如此,MicroStrain 的传感器可以提供 Beta 继续改进原型所需的反馈。


 

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      • G-Link-200

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