谈谈对无人机和eVTOL等航空器安全的粗浅看法和考虑

文摘   2024-11-23 12:38   广东  

安全是低空经济的核心因素,直接影响到行业能否健康发展。安全在航空产业的重要性无需赘言,此前波音737Max接连出现空难,给整个民航业都埋上了一层阴影,迟迟不散。


低空经济的安全涉及面很广,航空器的安全,航空运营的安全,从业人员的安全意识和防范能力等等,基于我过去的从业经历,今天简单谈谈对航空器特别是时下最火爆的无人机和eVTOL安全的粗浅看法和考虑。


清华毕业后,我在航空工业做过11年大型无人机飞控系统的研发工程师,后面也负责过AG600的自动驾驶系统研制和C919自动驾驶系统国产化研制,短暂得“不务正业”地做了一年航空产业的投资人后,我又参与过驼峰-600无人直升机的整机与飞控设计优化。创办向哥低空经济智库以后,我又在学习驾驶轻型运动飞机(山河星航阿若拉,SA60L)作为一名无人机飞控与整机工程师兼通航飞机飞行(学)员,我越来越能理解曾经聆听民航局适航司原司长杨桢梅在西工大授课时提到的:对于航空器的制造商来说,适航性和安全性是通过“设计赋予,制造实现,试验表明和持续改进”来实现,今天我也按照这四部分来说。


首先说“设计赋予”,从系统方案层面如何满足是适航性和安全性要求,这里包括的内容有很多,比如之前我搞飞控研发,余度设计对可靠性和安全性的保障就非常重要,我今天想特别强调两部分安全;整机跌落安全和电池安全。


整机跌落安全对于机上乘客(如果有)和地面财产的保护至关重要,西锐飞机全谱系配套整机降落伞,挽救了不少人的生命,今年上半年深圳两架多旋翼物流无人机空中相撞,开伞后还是对地面车辆造成了轻微损伤,如果没有伞降措施,恐怕对地面财产和生命安全影响更大。在我看来,整机降落伞安装与否与系统安全性设计指标的好坏是两件独立的事情,再好的航空器也有一定的概率(10的负5次方到10的负9次方不等)失效后坠落,就好像无论沃尔沃这种特别重视安全的汽车还是相对廉价的汽车都必须在出厂前安装安全气囊一样,整机降落伞也应该成为所有可能在人口稠密等关键地区上空飞行的飞行器的标配。目前深圳天鹰装备在整机降落伞这块做的不错。

再来说电池安全,eVTOL相比电动汽车,电池使用环境更复杂、起降阶段电池功率密度更高、发热更迅速导致电池热失控概率更高,传统电池BMS通过电压、电流、温度监控的方式已不能满足要求,纽交所某上市公司为其研发的高性能混合锂金属电池增加了边缘触觉感知手段,可以及时感知电池表面膨胀力的异常变化,从而有效地预警热失控,极大地降低电动两轮车、四轮车上常出现的电池起火在eVTOL上出现的概率。类似这种可以有效预警热失控的新技术新手段应该得到eVTOL和无人机整机群体的更多关注。目前深圳钛深科技等公司研发的分布式边缘触觉薄膜传感器是其中的关键。


当然还包括利用雷电抑制芯片可显著提升机载设备的雷电防护水平,航空器的信息安全也至关重要。


再来说“制造实现”,传统航空工业中,由于“小批量多品种”的特性,定制化产品多,产品质量很难在同等成本的约束下做到汽车产业的水平,无人机产量大了不少,但除大疆可以实现规模量产外,大部分无人机或eVTOL企业的制造实现还是作坊式或者是“攒”出来的,质量同样堪忧。西安芯派科技给九号电动车和小牛电动车配套功率驱动芯片和系统,经过统计的产品失效率可以达到一亿分之一(10的负8次方),航空领域的企业很难达到这一点,而且由于没有那么多的用户反馈数据,这些企业提供的失效率数据往往是理论计算的,不排除有“吹牛”的成分。珠海航展期间听沃飞长空总经理郭亮博士路演,他说eVTOL和电动汽车产业链大约有80%是重合的,深以为然,因此我认为航空人做顶层设计,汽车人在供应链层面赋能制造实现,是提高产品品质、降低成本的有效路径。


第三个是“试验表明”,还是刚才西安芯派科技的例子,他们之所以能做出一亿分之一(10的负8次方)的电驱系统,是因为他们花了四个亿人民币购买了世界一流的测试汽车大三电(电池,电控,电机)和小三电(自动驾驶,通信和控制)的全套进口试验设备,不少动辄千万元的高端设备都是国外厂家的国内首套甚至独套。尺子都不直,怎么能画出直线来?客观的说,国内外在高端测试设备方面还是有很大差距的,芯派科技把产品质量作为公司的信仰,才会下血本购置这些进口设备,有这种基因,我很看好他们将产品领域拓展到无人机和eVTOL。总之,试验设备要好,项目要做充分,不仅仅是为了产品验收,更重要地是在研发过程中帮着产品迭代优化。


最后一个是“持续改进”,我的师父四川飞歌航空的孙教员是一位对我要求非常高、甚至有些苛刻的教员,他高度强调飞行安全。作为一名飞行(学)员,我经常将我和我的师父发现的关于阿若拉飞机的改进建议反馈给山河星航的朋友们,希望这款已经交付了300多套的飞机可以越做越好。


以上是我关于无人机和eVTOL等航空器安全的粗浅看法和考虑,抛砖引玉,请各位读者留言批评、补充。

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