飞行汽车研发背后的安全战
小鹏汇天在飞行汽车的研发过程中,始终将安全放在首要考虑位置,以满足适航标准为目标,保证产品足够高的安全性。图片飞行汽车的安全性设计挑战
新颖性:飞行汽车是全新的物种,满足陆空两栖,需设计全新的架构,产品安全方案也需全新定义和设计;
复杂性:飞行汽车包含非常多复杂的系统,如动力系统、飞控系统、旋翼系统、通信系统等。研发过程中既要满足陆行的安全要求,也要满足飞行的安全要求,且两类要求有各自不同的逻辑,实现耦合的挑战非常大;
高要求:如果发生极端概率的故障,汽车可以“停”下来,但飞行汽车不能在空中“停车”,必须实现安全降落;
小鹏汇天的飞行汽车对标民航客机的安全标准,在关键系统上采用冗余备份设计,在研发过程中持续开展安全性评估与改进,全面构建飞行汽车的安全机制。
飞行汽车研发的安全战(一)——动力系统
动力是飞行汽车的“心脏”,是整机的核心系统,不仅影响性能,更影响安全。我们在动力系统的自研过程中,如何保证产品的安全水平?接下来,以旅航者X2举例说明。
400V飞行汽车电池系统
轻量化开发行业内率先应用碳纤维电池箱体,实现单包和整机减重,大大提升整机安全裕度;高能高功电池系统集成效率75%;持续放电功率密度高达1.5kW/kg,处于飞行汽车行业领先水平,是电动汽车放电功率水平的1.5~3倍;电池管理系统(BMS)采用“1+4”管理架构,实现多并&高压电池系统并入切出、能量管理、安全监控及诊断等关键功能;“保姆式”电池温度监控每两只电芯由一颗温度传感器看护,温度监控覆盖率达50%,居行业之首;低功耗主动风冷确保电池在全工况&全生命周期范围内工作在“舒适温度区间”内;电池风扇交叉分组,增设风扇保险盒,每组风扇加入保险熔丝,避免单路风扇供电失效引发电池过热;三冗余低压供电每个电池包采取三路冗余低压供电,且三路低压供电之间相互隔离,充分避免空中断电风险;
图片(旅航者X2电池)400V高功率风冷电驱系统
风冷技术自研出国内首个峰值功率达到50kW的风冷电驱;外转子电机采用无刷外转子结构,最大扭矩达200N.M;电控采用均热板辅助散热,可提供更大功率;
以上电驱系统的设计,再配合碳纤维轻量化刚性桨叶,使产品具有更高的推重比和载荷能力。
图片(旅航者X2风冷电驱)分布式动力布局
旅航者X2采用四电池包、八电机分布式高压配电方案。电池包和电机均在物理位置上进行区隔,即使单一部件出现问题,不影响其他部件的正常使用,飞行汽车依然可以安全降落。
图片(旅航者X2分布式动力布局)
充分设计验证
从性能及安全两个方面充分验证旅航者X2动力系统的整体设计方案和各个零部件的可靠性。
上述这些关键要素的设计,使得旅航者X2即使在极低的概率情况下发生单桨失效、单电机失效或者单电池包失效,依然能够实现可控飞行和着陆。除此之外,在飞行汽车其他系统和软硬件的设计上,也都会把安全策略放在首要位置,后续会一一揭晓,敬请大家关注。而这些仅仅是小鹏汇天飞行汽车研发路上的技术积累,我们会将这些宝贵的经验应用在后续的量产产品上,从而让人人都能享受到极致安全的飞行。
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