在無人機與商用飛機碰撞安全性研究第一階段工作中，F(xiàn)AA無人機安全研究聯(lián)盟(Assure)得出結(jié)論：航線飛機與無人機碰撞不太可能導(dǎo)致墜毀，但可能導(dǎo)致比與無人機尺寸和速度相當?shù)镍B撞更大的破壞。
FAA的無人機安全研究聯(lián)盟(Assure)的研究認為：無人機的剛性結(jié)構(gòu)及重量集中的部分，例如電池、攝像頭、電機等對飛機結(jié)構(gòu)的損壞比柔性的鳥要嚴重。
一、利用建模仿真研究多旋翼和固定翼無人機碰撞安全性
Assure的研究人員利用計算機建模研究了典型的2.7磅重的四旋翼無人機和4磅重的固定翼無人機在某型情景下對飛機部件的碰撞，并經(jīng)過了原件試驗的驗證。
今年四月的地面試驗表明多旋翼無人機對地面上的人的危害比預(yù)想的低，因為多旋翼無人機墜落的速度比其他物體慢。這次的研究是地面試驗的后續(xù)，是Assrue開展的FAA資助的項目。
不像鳥撞試驗，該持續(xù)14個月的飛機碰撞試驗沒有向飛機發(fā)射無人機以觀察破壞。這是因為全尺寸的物理試驗耗時過長，成本太高，準確控制沖擊條件太難。相反，該研究使用經(jīng)組件級碰撞試驗驗證過的飛機和無人機結(jié)構(gòu)模型進行仿真。威奇托州立大學(xué)碰撞動力學(xué)和計算力學(xué)主任，首席研究員杰拉德•奧利瓦拉斯說仿真模擬了最壞情況下的碰撞來建立最壞情況下的破壞程度。
研究人員模擬了流行的2.7磅重的大疆精靈3四旋翼無人機和4磅的PrecisionHawk公司的小型固定翼無人機Lancaster。目標飛機使用波音737和龐巴迪的里爾31A商務(wù)機來建模。碰撞條件為目標飛機航速200節(jié)，無人機航速50節(jié)，相對航速為250節(jié)。
基于物理參數(shù)的有限元模型由對無人機材料進行試樣級別的測試，用壓縮空氣槍對電池、攝像頭、電機進行的起火試驗，以及對四旋翼無人機機體和去除電池的整機進行的跌落試驗來驗證。
二、初步結(jié)論和下一步研究計劃
研究結(jié)論表明當商用大型飛機和2.7磅重四旋翼無人機或4磅重固定翼無人機在250節(jié)的相對速度下可能在垂直和水平尾翼上導(dǎo)致中等-高程度破壞，穿透鋁制前緣，但不會穿透翼梁;在機翼前緣造成中等程度破壞;在飛機駕駛艙擋風(fēng)玻璃造成中等-低程度破壞，可使無人機偏轉(zhuǎn)過去。
奧利瓦拉斯說出人意料的是僅重2.27盎司的電機在250節(jié)的相對速度下?lián)舸┝?.063英尺厚的鋁板。與此同時，在更低的速度下，電池更可能變形而不是解體，加大了碰撞后起火的風(fēng)險。
研究結(jié)果與組件級的物理測試相對應(yīng)，模擬結(jié)果表明大部分破壞由無人機相對較剛性和致密的部分造成，例如電機、攝像頭等。初始動能相近的情況下，無人機可造成的破壞比鳥撞更大。由于無人機機體更硬，4磅重的鳥和4磅重的無人機將給飛機帶來不同等級的破壞。
碰撞仿真結(jié)果顯示，無人機穿透了結(jié)構(gòu)，而同等尺寸的鳥沒有。
研究發(fā)現(xiàn)對于超過2.6磅的無人機，碰撞速度是至關(guān)重要的。奧利瓦拉斯說下一步的研究將使Assure建立無人機重量閾值，低于該重量的無人機與飛機碰撞不會造成破壞。制造商稱由于大疆的無人機比其他無人機都要輕，政府部門應(yīng)對大疆的無人機區(qū)別對待。
研究者還稱，對于小型無人機，重量和剛性的分布對能量轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。在無人機設(shè)計中考慮了吸能組件(材料或結(jié)構(gòu)部件)的設(shè)計可降低飛機的損失。
Assure正針對通用飛機和直升機計劃開展2018年的第二階段工作。第一階段工作同樣針對渦扇發(fā)動機的碰撞進行了研究，結(jié)果表明固定翼無人機將對風(fēng)扇和發(fā)動機艙造成的損失超過四旋翼無人機。第二階段工作中，Assure計劃與制造商共同商討進行物理測試和碰撞建模的代表型發(fā)動機模型。
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