NASA 연구자들은 최근 미국 버지니아 주 햄프턴의 NASA 랭글리연구센터(Langley Research Centre) 내 착륙 및 충격 연구 시설(Landing and Impact Research)에서 eVTOL 콘셉트카의 실제 규모(full-scale) 충돌 테스트를 완료했다.

eVTOL은 NASA가 미래 항공 모빌리티(Advanced Air Mobility, AAM)를 목표로 연구를 진전시키기 위해 혁신적 수직 이착륙 기술(Revolutionary Vertical Lift Technology, RVLT) 프로젝트에서 개발한 ‘Lift+Cruise’ 시험 대상이었다.

NASA는 현재는 서비스가 거의 제공되지 않는 장소로 승객과 화물을 수송할 수 있는 항공 시스템을 신흥 항공 시장에서 안전하게 개발하도록 지원하는 것을 AAM의 목표로 삼고 있다. 미래의 항공기가 충돌 시나리오에서 어떻게 행동할지를 이해하는 것이 연구의 또다른 핵심 포인트이다.

랭글리 연구센터의 구조 동역학 부문(Structural Dynamics Branch) 연구 보조자 Justin Littell은 “랭글리 연구센터의 충돌성능팀은 이번 테스트에서 큰 성공을 거두었다”며, “오버헤드 부분을 포함하고 여러 로터를 탑재한 높은 날개형(high wing) 6인승 차량을 대표하는 eVTOL 콘셉트카의 테스트를 성공적으로 진행했으며, 200여개 채널에서 데이터를 획득하고, 온보드 및 오프보드 카메라 뷰를 20가지 이상 수집했다”고 설명했다.

이번 시험에는 여러 실험이 포함되었다. 해당 실험에는 NASA 에너지 흡수 컨셉을 포함하는 여러 좌석 구성, 탑승객 체구에 따른 충돌 부하의 영향을 연구하기 위한 여러 크기의 충돌 테스트 더미, NASA가 개발한 모듈식 에너지 흡수형 복합 하부 구조물(composite subfloor) 등이 포함되었다.

Littell은 “데이터와 영상을 검토하고 있으며 예비적인 결과이지만, 테스트 중에 두 가지 주요 이벤트가 발생했다”고 설명했다.

첫 번째 이벤트는 바닥 파쇄(crushing) 및 좌석 스트로킹(stroking)이었다. 하부구조와 에너지 흡수형 좌석은 의도한대로 기능하여 충돌 테스트 더미가 받는 충돌의 영향이 제한되었다. 두 번째로는 오버헤드 구조가 붕괴되었다. 오버헤드 구조의 붕괴가 충돌 테스트 더미에 미친 영향은 아직 판단 중이다.

테스트를 위해 윙 구조, 로터, 배터리를 대표하는 오버헤드 부분을 설계했다. 오버헤드 구조의 전체 중량이 객실에 적용된다는 점을 가정하고 내린 결정이었다. 충돌 중 다른 거동을 보일 수 있는 다른 오버헤드 부분 설정도 적용할 수 있다.

Littell은 “이러한 차량 유형의 충돌 조건을 살펴볼 때에는 특정 설계를 검사할 때 반드시 반영해야 하는 구조 중량과 분포를 파악하는 것이 중요하다”고 언급했다.

테스트 데이터는 모델링 기법을 정제하는 데 사용되며 AAM 커뮤니티에 보고하여 추가 논의를 진행할 것이다.

Littell은 “동 연구팀의 예비 테스트 전산 모델은 오버헤드 구조의 파괴(structural failure) 시까지 복합 변형을 예측하는 성과를 이루었다”면서도, “그러나 전산 모델은 테스트에서 나타난 전체 붕괴를 예측하지는 못했다”고 덧붙였다.

실제 규모 테스트 데이터는 향후 결과를 더욱 현실적으로 예측할 수 있도록 시뮬레이션 모델을 개선하는 데 사용된다. 또한 동 데이터는 두 번째 Lift+Cruise 시험 대상의 낙하 테스트 조건과 설정을 평가하기 위한 기초로 사용될 예정이다. 두 번째 시험 일정은 2023년 하반기로 잠정 결정되었다.