案例分析 / 城市空中交通:科索沃

安柏瑞德航空航天大学(Embry-Riddle Aeronautical University)与盖茨航天航空研究所(Gaetz Aerospace Institute)针对城市地形对无人机造成的影响进行研究

背景

城市空中交通(UAM)代表了空中交通运输的新篇章。 在正式宣布在人口稠密地区部署UAM的可行性之前,由来自政府部门、产业及学术领域的各个合作伙伴所组成的联合会正共同研究这一领域的实用性。 其目标是开发出一套安全有效的空中交通运输系统,从而使任何事物,无论是小型包括,或是载人空中出租车均能够在城镇上空运行。

尽管无人机已经在人口相对稀疏的地区部署使用,但城市所具有的地形状况却又完全不同。 如布满建筑物的街道等“都市峡谷”效应需要被更充分的理解研究。 例如,当微风吹过建筑物间相对狭窄的空隙时,风速会急剧提高,同时城市表面温度的热量也会带来意想不到的热能效应。

为研究城市地形对无人机所带来的影响,安柏瑞德航空航天大学(Embry-Riddle Aeronautical University)与盖茨航天航空研究所(Gaetz Aerospace Institute)的一队科研人员出发来到了科索沃进行研究。 该团队知道在美国人口稠密、发展成熟的城市获得飞行许可是极为困难的事情。 由于20世纪90年代的战争,科索沃的许多城市地区人口稀少,因此被确定为潜在测试地点。

项目

研究团队对加装了包括两台FT205风传感器等特殊仪器的小型无人机进行的飞行测试,这两台风传感器以测量轴正交安装,以同时测量水平和垂直方向的风速波动。 配有八电机的八翼无人机(DJI S1000)同时还在詹耶娃(Janjeva)和普里什蒂纳(Pristina)两座城市内进行了温度、湿度和气压的测量。 在将风速计所测得的风速、风向和温度等信息与无人机所拍摄的航空图像相结合后,研究团队能够生成显示三维风项条件的三维模型。

结论

在FT205传感器的帮助下,研究团队能够对城市冠层区域内的气流波动进行测量。 这对于那些希望使用城市空中交通的公司来说大有帮助,因为这样有助于他们更好地了解其飞行器所处环境。

“在城市上空的’边界层’内,当经过炎热的沥青表面、凉爽的绿地空间和运河,以及不同形状大小各异的建筑结构时,气流会持续发生变动。 为绘制这些看不见的变化,研究人员所使用的传统做法是在风洞中或使用电脑模型模拟城市环境。 安柏瑞德大学师生此次首次获取了相关真实数据,以建立起无人机飞行路线的三维地图。

“此前从未有人以这种方式对城市上空的边界层进行研究。 许多公司目前都在使用无人机进行包括运输、基础设施检测和城市空中交通。 我们需要能够更好的了解城市上空的气流变化和微型气候状况,从而能够尽可能安全地使用这些新技术。

“在普里什蒂纳(Pristina)的两座14层高的建筑之间,我们利用这一城市峡谷,能够对城市边界层进行可多重测量。

FT205风传感器非常适合我们的操作。 该产品质量小、测量准确,为项目的成功做出了极大的贡献。 这些传感器随着项目跨越了大半个地球回来,而如今仍旧正常运转。”

Dr Kevin Adkins
航空科学副教授
安柏瑞德航空航天大学(Embry-Riddle Aeronautical University)

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