三个阶段支持电池储能系统MOC开发

 救灾、消防以及载客任务，如空中出租车。这类飞机的商业用例要求频繁运营且利用率高，能在城市环境中运行，并且对于出租车载客服务而言，其价格需与目前可用的传统交通方式相当。市场即将开始对几款正在进行飞行测试的飞行器进行试飞，使这一不断变化的前景更接近现实。

由于这些飞行器、运行模式和推进系统的独特性，相关认证工作正在进行中，其认证方法也是政府监管机构、行业和研究者们研究的活跃领域。涵盖飞机结构、飞行控制、设备和动力装置等各方面的法规是必要的。对于动力装置，特别是与电动发动机相关的储能系统（ESS），目前正在制定涉及坠毁和撞击场景的认证要求。

在美国，《联邦公报》中有两个例子，讨论了《美国联邦法规》第14篇第21,17(b)条下关于特殊类别飞机的认证指南具体内容。在处理与制定电动储能系统（ESS）的防坠毁要求相关的评论时，FAA表示，“已识别风险已通过《美国联邦航空局航空器维修指令》（AMI）1529第E和F子部分以及《国际民用航空公约》（ICAO）附录A（这些均为已提出的要求）中关于机身、发动机和螺旋桨的具体安全目标要求得到充分应对”，并且将为每架飞机“制定特定的符合性方法（MoC）”，这些“符合性方法将针对特定安全目标以及应对这些风险的符合性手段进行开发和定制，以适应飞机的特定方面。未来的认证工作可能仍会使用“特殊类别飞机”这一名称，或者可能最终会编写出专门针对特定类别或类型整机中用作主要推进方式的储能系统防坠毁性的具体监管文本。无论哪种情况，都需要制定符合性方法。

EASA在其垂直起降（VTOL）专用条件中规定，已将50英尺跌落测试作为可接受的验证方法（MoC）。该验证方法中的详细要求基于现有的旋翼机燃油箱要求，要求在封闭的周围结构中，将储能系统（ESS）从50英尺的高度跌落测试，并使其达到最关键状态。在审查测试结果时，验证方法在要求中指出，“结构损坏不应引发火灾；或者如果发生火灾，烟雾或气体应在非人员区域和疏散通道外至少被控制15分钟。

NASA兰利研究中心的RVLT团队多年来一直致力于研究ESS，以收集数据，助力监管发展的讨论。整个的测试系列有三个阶段，第二阶段旨在检验ESS组件在不同配置下的响应。在第一阶段测试中，ESS模块在各种方向上进行了50英尺的跌落测试，以确定几个基本因素。这些因素包括在冲击事件中可能引入模块的各种故障类型，以及这些故障类型是否与载荷水平、方向和其他变量相关。 

此外，所获得的数据可用于识别与电池单元层面破坏性测试的相关性。第一阶段测试的目标之一是尽可能评估ESS（能量储存系统）模块在测试条件下的响应。在测试模块时，未使用支撑结构或外部连接，这是非标准的飞机安装方式，可能会出现模块承受载荷而没有任何显著衰减的情况。由于测试与飞行器无关，因此未确定具体情形，且模块以各种方向进行测试，以涵盖多种潜在情形。

总体而言，在第一阶段，模块经历了大量变形，导致电池、密封结构和电子元件发生各种内部故障。加速度非常大，在500g至1500g之间，持续时间极短，通常只有几毫秒。这些水平更接近冲击型载荷，与整机碰撞测试中通常出现的加速度水平不同。两个方向遭受的损伤明显更大，并且确定方向对所测损伤量起着关键作用。

第二阶段测试是在第一阶段测试的基础上，利用第一阶段获得的信息进行的。第二阶段的测试方向配置了第一阶段得分最高的两个方向上的模块。由于测试仍然不针对特定整机，因此未涉及周围结构项目；但是，增加了代表整机结构中通用变形的衰减载荷作为测试条件。因此，评估了使用衰减输入脉冲作为测试条件的想法，以模拟结构内部条件。为了确定适当的输入水平，研究了NASA进行的旋翼机和eVTOL测试中的几个示例案例。对于这些测试，选择了两种输入条件和方向。

至于支持NASA的电池储能单元模块贡献者当属EP system，测试物品为电动推进离子核心（EPiC）模块，这些模块能够提供2.3千瓦时的电力。所有模块的设计均符合TSO-179b 和UN 38.3 的要求，在飞机安装中，这些模块将与其他几个辅助部件连接在一起，形成一个电池组级系统。然而，在此次测试中，单个模块被用作测试物品，并且这些单个模块被配置为处于零荷电状态（ZSOC）条件。这种条件将热失控（TR）危险的威胁降至最低（但并未消除），并且选择这种条件是为了最大限度地提高测试后对模块进行拆解和取证分析的机会，以确定内部损坏和其他可观察的参数。此外，即使在危险概率较低的情况下，零SOC条件也允许从模块内部查询电气和内部电池温度和电压信息，以确定模块连接性和健康状况的一般情况。这些信息是通过EPS提供的手持式监测设备收集的。

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