在無人機(jī)與商用飛機(jī)碰撞安全性研究第一階段工作中，F(xiàn)AA無人機(jī)安全研究聯(lián)盟(Assure)得出結(jié)論：航線飛機(jī)與無人機(jī)碰撞不太可能導(dǎo)致墜毀，但可能導(dǎo)致比與無人機(jī)尺寸和速度相當(dāng)?shù)镍B撞更大的破壞。

FAA的無人機(jī)安全研究聯(lián)盟(Assure)的研究認(rèn)為：無人機(jī)的剛性結(jié)構(gòu)及重量集中的部分，例如電池、攝像頭、電機(jī)等對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的損壞比柔性的鳥要嚴(yán)重。

一、利用建模仿真研究多旋翼和固定翼無人機(jī)碰撞安全性

Assure的研究人員利用計(jì)算機(jī)建模研究了典型的2.7磅重的四旋翼無人機(jī)和4磅重的固定翼無人機(jī)在某型情景下對(duì)飛機(jī)部件的碰撞，并經(jīng)過了原件試驗(yàn)的驗(yàn)證。

今年四月的地面試驗(yàn)表明多旋翼無人機(jī)對(duì)地面上的人的危害比預(yù)想的低，因?yàn)槎嘈頍o人機(jī)墜落的速度比其他物體慢。這次的研究是地面試驗(yàn)的后續(xù)，是Assrue開展的FAA資助的項(xiàng)目。

不像鳥撞試驗(yàn)，該持續(xù)14個(gè)月的飛機(jī)碰撞試驗(yàn)沒有向飛機(jī)發(fā)射無人機(jī)以觀察破壞。這是因?yàn)槿叽绲奈锢碓囼?yàn)耗時(shí)過長，成本太高，準(zhǔn)確控制沖擊條件太難。相反，該研究使用經(jīng)組件級(jí)碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證過的飛機(jī)和無人機(jī)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行仿真。威奇托州立大學(xué)碰撞動(dòng)力學(xué)和計(jì)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(jī)和4磅的PrecisionHawk公司的小型固定翼無人機(jī)Lancaster。目標(biāo)飛機(jī)使用波音737和龐巴迪的里爾31A商務(wù)機(jī)來建模。碰撞條件為目標(biāo)飛機(jī)航速200節(jié)，無人機(jī)航速50節(jié)，相對(duì)航速為250節(jié)。

基于物理參數(shù)的有限元模型由對(duì)無人機(jī)材料進(jìn)行試樣級(jí)別的測試，用壓縮空氣槍對(duì)電池、攝像頭、電機(jī)進(jìn)行的起火試驗(yàn)，以及對(duì)四旋翼無人機(jī)機(jī)體和去除電池的整機(jī)進(jìn)行的跌落試驗(yàn)來驗(yàn)證。

二、初步結(jié)論和下一步研究計(jì)劃

研究結(jié)論表明當(dāng)商用大型飛機(jī)和2.7磅重四旋翼無人機(jī)或4磅重固定翼無人機(jī)在250節(jié)的相對(duì)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(huì)穿透翼梁;在機(jī)翼前緣造成中等程度破壞;在飛機(jī)駕駛艙擋風(fēng)玻璃造成中等-低程度破壞，可使無人機(jī)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(jī)在250節(jié)的相對(duì)速度下?lián)舸┝?.063英尺厚的鋁板。與此同時(shí)，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(xiǎn)。

研究結(jié)果與組件級(jí)的物理測試相對(duì)應(yīng)，模擬結(jié)果表明大部分破壞由無人機(jī)相對(duì)較剛性和致密的部分造成，例如電機(jī)、攝像頭等。初始動(dòng)能相近的情況下，無人機(jī)可造成的破壞比鳥撞更大。由于無人機(jī)機(jī)體更硬，4磅重的鳥和4磅重的無人機(jī)將給飛機(jī)帶來不同等級(jí)的破壞。

碰撞仿真結(jié)果顯示，無人機(jī)穿透了結(jié)構(gòu)，而同等尺寸的鳥沒有。

研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于超過2.6磅的無人機(jī)，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(jī)重量閾值，低于該重量的無人機(jī)與飛機(jī)碰撞不會(huì)造成破壞。制造商稱由于大疆的無人機(jī)比其他無人機(jī)都要輕，政府部門應(yīng)對(duì)大疆的無人機(jī)區(qū)別對(duì)待。

研究者還稱，對(duì)于小型無人機(jī)，重量和剛性的分布對(duì)能量轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。在無人機(jī)設(shè)計(jì)中考慮了吸能組件(材料或結(jié)構(gòu)部件)的設(shè)計(jì)可降低飛機(jī)的損失。

Assure正針對(duì)通用飛機(jī)和直升機(jī)計(jì)劃開展2018年的第二階段工作。第一階段工作同樣針對(duì)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的碰撞進(jìn)行了研究，結(jié)果表明固定翼無人機(jī)將對(duì)風(fēng)扇和發(fā)動(dòng)機(jī)艙造成的損失超過四旋翼無人機(jī)。第二階段工作中，Assure計(jì)劃與制造商共同商討進(jìn)行物理測試和碰撞建模的代表型發(fā)動(dòng)機(jī)模型。