城市空气流动(UAM)是一个新兴的概念在航空运输具有高度自动化的飞机,预计将包括驾驶、遥控、全自动车辆。UAM的目的是提供一个广泛的services-intracity和intercity-in188bet上不了cluding点播空气出租车,航空航天飞机,货物飞行器和医疗急救服务。

与世界各地日益增长的城市人口,城市和特大城市将不可避免地看看UAM作为替代交通方式有助于减少污染,改善连接,减少对现有的交通网络。

UAM的上下文中,电动垂直起飞和降落飞机,被称为eVTOLs,提供完美的流动人口组合城市环境的解决方案。尽管取得了显著的技术进步在UAM行业近年来,风依然面临的最具挑战性的自然物理现象eVTOL飞机。

天气事件以及他们与城市和特大城市复杂的相互作用有可能影响UAM的许多方面,包括安全、操作和旅客舒适度。中断引起的大风,风切变和动荡会影响操作eVTOLs停机时间,以及雷暴活动的频率也可以规定在某些城市UAM操作的财务可行性。

一般来说,在城市环境中,building-induced危险源于复杂的高层建筑附近风力条件需要考虑在规划阶段的航线和机场选址。

整体规划和操作

建模和仿真

建模与仿真设计空间内,先进的和广泛的市级以及机场特定场地风研究将需要量化复杂城市树冠内的气流模式,评估与大气湍流相关的风险,并评估相关的风险接近高层建筑,特别是在与飞行操作。

市级历史天气条件的初始评估关注现有的频率与天气有关的风险和潜在影响业务和可用性的服务将支持计划和通知投资决策是至关重要的。

预测设计工具

设计工具,如边界层风洞测试和基于云的计算流体力学(CFD)模拟需要用来量化复杂的城市——vertiport-specific三维湍流特性固有的现代城市和大城市的城市树冠,并确保building-induced危害考虑。风洞测试将依赖于使用流量测量技术,如粒子图像测速仪(PIV),同时CFD模拟将依靠scale-resolving模拟(SRS)等大涡模拟(LES)或分离涡模拟(DES)。这些预测工具的结果需要经常更新,以考虑到城市不是静态的实体。

收集实验数据(风洞测试)和数值模拟(CFD)也可以用来驱动运动模拟测试获得飞行员/乘客反馈,确定实际扰动阈值对安全舒适的飞行操作和交付vertiport-specific训练飞行员。

图1和图2显示了一些视觉输出,可以获得详细的模拟。

类型的风挑战

天气

预计巡航高度限制在大约5000英尺,eVTOLs将在很大程度上是消费生活的最低部分troposphere-within所谓的大气边界层。这个空间内湍流生成风吹在地球表面以及热浮力。

当风力强劲,湍流生成的地形粗糙度(如建筑物、树木)盛行。在这种情况下,近地面风湍流将远远超过几英尺高街的水平;和风吹在大城市将湍流远比,例如,脱落的海洋。

尽管是混乱的在自然界中,湍流的叠加可以认为许多大小不同的旋转的空气,通常被称为“涡流”;eVTOL,例如,会特别容易受到漩涡的大小可比或大于飞机本身的大小。这意味着更小的飞机的大小,更敏感的飞机将与天气有关的风险,因为它会受到更广泛的漩涡。

空域内的天气情况,将会被eVTOLs不仅会影响通道的低压系统,如抑郁症或热带气旋,但也更危险和不太容易理解thunderstorm-driven阵风。

城市环境

预计eVTOLs将巡航在一定UAM走廊海拔低于常规飞机的气道。这些小飞机将依靠一个垂直升降机场网络将提供必要的基础设施降落,充电,取下网络,需要集成的城市树冠内现有和未来的城市和特大城市。

当空气流过一个城市,有很多复杂的流动特性,可以产生快速变化的速度和湍流某些航线和导致气动姑息包括醒来突然下降背后的建筑,下降气流,上升气流,把邻近的建筑物之间,剪切层接近建筑角落,和马蹄形漩涡。

垂直升降机场需要配备自动气象站,激光雷达系统和风力分析器提供自动天气警报和通知重要的决策。meteo-drones网络将需要支持天气预报模型。eVTOLs也可以配备传感器能够测量,同时飞行,复杂的流动特性的典型风移动建筑。这些测量将提高天气预报在城市环境中,允许近实时性能预测的三维湍流流动特性可以沿着不同的航线飞行的飞机。

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eVTOLs大小和轻量级的本性使他们更加容易受到阵风比传统的飞机。理解和预测风移动和漩涡在一个城市环境是至关重要的,以确保wind-related风险最小化。专业风工程研究中扮演着至关重要的角色提供专业技术全球UAM行业需要发展其全部潜力。