Vertical Aerospace beschreibt die Fehlersequenz, die dem VX4-Absturz vorausging

Der in Großbritannien ansässige Entwickler elektrischer Vertikalstarts und -landungen sagte, er habe einen Bericht an die Air Accidents Investigation Branch (AAIB) seines Landes übermittelt, die ihre eigene Untersuchung abschließen werde, bevor sie in den kommenden Monaten einen Abschlussbericht über den Vorfall veröffentlichen werde. Während Vertical beabsichtigt, der Branche nach Abschluss dieses Prozesses ein weiteres Update bereitzustellen, gaben CEO Stephen Fitzpatrick und Chefingenieur David King in einem Exklusivinterview mit The Air Current ausführliche Einzelheiten zum Unfall bekannt.

Dies ist ein bemerkenswerter Beweis für Transparenz in einer Branche, in der Geschäftsgeheimnisse streng gehütet werden und in der in den USA das National Transportation Safety Board eine äußerst strenge Kontrolle über die Informationen zu allen laufenden Untersuchungen ausübt. Das in Kalifornien ansässige Unternehmen Joby Aviation konnte keine Details zum Absturz seines eigenen unbemannten eVTOL-Prototyps im Februar 2022 mitteilen, da das NTSB diese Untersuchung 18 Monate später weiter durcharbeitet.

„Ich glaube, wir haben einige proprietäre Informationen aufgegriffen, und wissen Sie, wir werden nicht jeden einzelnen Datenpunkt, den wir haben, weitergeben“, sagte Fitzpatrick von Vertical. „Aber ich denke, im Hinblick auf … all die Erkenntnisse, die wir gewonnen haben und die sich auf die Passagiersicherheit und das Flugzeugdesign auswirken werden und von denen wir glauben, dass die gesamte Branche davon profitieren kann, sind wir sehr daran interessiert, sie zu teilen.“

Der Unfall ereignete sich am 9. August im Flight Test Centre von Vertical am Flughafen Cotswold in der Nähe von Kemble, etwa 85 Meilen westlich von London. Der „Aircraft One“ genannte Prototyp absolvierte dort seit dem 16. Juni umfangreiche unbemannte Flugtests und erreichte im Schubflug Vorwärtsgeschwindigkeiten von bis zu 40 Knoten.

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Zum Zeitpunkt des Unfalls führte das Flugzeug Tests mit ausgefallenem Triebwerk durch, die für die Dimensionierung der Batteriepakete der VX4 erforderlich sind. Sie stellten auch eine kritische Sicherheitsüberprüfung dar, bevor mit einem Piloten an Bord zu ungebundenen Flügen übergegangen wurde, die Vertical später in diesem Jahr durchführen wollte, obwohl das Unternehmen bereits eine erste Runde geplanter Flugtests mit dem Prototyp abgeschlossen hatte.

Der VX4 verfügt über vier kippbare Propeller an der Vorderseite seines Flügels und vier Paar Hubpropeller am Heck, die jeweils von einem eigenen Elektromotor angetrieben werden. Laut King hatte das Flugzeug gerade einen Testpunkt zum Schweben außerhalb des Bodeneffekts absolviert, bei dem der Motor für den linken Außenbord-Kipppropeller deaktiviert war, und zwar in einer Höhe von 30 Fuß über der Landebahn. Als es begann, sich auf einen 10-Knoten-Testpunkt zu bewegen, löste sich ein Blatt vom rechten nach innen geneigten Propeller und erzeugte eine Ungleichgewichtslast, die zum Versagen des Stützpylons führte.

Dieses strukturelle Versagen entspreche tatsächlich der vorherigen Modellierung des Szenarios durch Vertical, sagte King. Das Flugsteuerungssystem schaltete automatisch den rechten Innenbordmotor ab und drehte den Motor hoch, der für den Test absichtlich deaktiviert worden war. Normalerweise hätte das einen sicheren Abstieg ermöglicht.

Das strukturelle Versagen im Pylon hatte jedoch unerwartete Auswirkungen auf einen CAN-Bus (Controller Area Network) – den digitalen Datenbus, über den die Flugsteuerungscomputer mit den Motoren kommunizieren – und führte zu einer Leistungsverschlechterung in zwei weiteren Motoren am rechten Flügel . „Dann war es im Wesentlichen so, dass drei der Motoren am rechten Flügel in einem Schwebeflug in 30 Fuß Höhe über dem Boden ihre Leistung verloren hatten. Also begann das Flugzeug schnell zu sinken“, sagte King.

Der asymmetrische Leistungsverlust führte dazu, dass der rechte Flügel beim Aufprall ein Torsionsmoment erfuhr, das dazu führte, dass er außerhalb der inneren Pylone versagte, wie es für die Absturzsicherheit vorgesehen ist. Obwohl auch das Fahrwerk beschädigt wurde, blieben Cockpit und Kabine intakt und die Bordbatterien hielten dem Aufprall stand.

King sagte, anhand von Videos und physischen Beweisen sei schnell klar geworden, dass sich die Ummantelung vom Holm des defekten Propellerblatts gelöst habe. Vertical stellte fest, dass beim Ablösen der Ummantelung vom Holm ein Biegemoment entstand, das den Holm an der Wurzel abbrach. Laufende zerstörende Inspektionen zielen darauf ab, mehr Licht auf die Faktoren zu werfen, die zur Verschlechterung der Klebeverbindung der Klinge geführt haben.

Unabhängig davon, welche Schlussfolgerungen aus diesen Tests gezogen werden, wird der Rotorblattausfall an sich wahrscheinlich keine großen Auswirkungen auf das Entwicklungsprogramm von Vertical haben, da das Unternehmen bereits sehr unterschiedliche Design- und Herstellungsprozesse für seinen zweiten VX4-Prototyp in Originalgröße verfolgt, der sich derzeit im Bau befindet . Vertical sagte, dass Aircraft Two weiterhin auf dem Weg zu einem ersten Flug Anfang nächsten Jahres sei, während ein dritter, identischer Prototyp voraussichtlich in der zweiten Hälfte des Jahres 2024 seinen Flug aufnehmen wird.

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„Aircraft One wurde als Prototyp im Originalmaßstab konzipiert, um die Aerodynamik und die Kontrollgesetze zu 100 % zu repräsentieren. Die Absicht bestand also darin, die Leistung und die Aerodynamik zu verstehen und so schnell wie möglich so viele kritische Daten zu erhalten“, sagte King . Im Gegensatz dazu wird Flugzeug Zwei zwar nicht vollständig repräsentativ für die Serien-VX4 sein, aber „die Strukturen und die kritischen Teile und Steuerungen haben, die mit denen übereinstimmen, die wir für ein Musterdesign in einem Zertifizierungsprogramm tun würden.“

Neben Propellern, die den „standardmäßigen Best Practices für Rotorblätter“ folgen, wird Aircraft Two laut King über einen Antriebsstrang der zweiten Generation mit Lithium-Ionen-Batteriezellen von Molicel und Batteriepaketen verfügen, die so konzipiert sind, dass sie die Sicherheitsanforderungen bei thermischem Durchgehen erfüllen. Es wird außerdem eine verfeinerte Flugsteuerungssoftware enthalten, die den gesamten Übergangsflugbereich abdeckt, sowie einen Schleudersitz für zusätzliche Sicherheit bei bemannten Flugtests.

Während das Problem mit der Propellerqualität leicht gelöst werden kann, könnte der Kaskadenfehler, der zu einem unerwarteten Leistungsverlust führte, schwerwiegendere Folgen haben. King sagte, dass Vertical immer noch die intermittierenden Auswirkungen auf den CAN-Datenbus analysiert, von denen derzeit angenommen wird, dass sie mit Hochspannungslichtbögen zusammenhängen. Die sekundären Auswirkungen eines Verkabelungsfehlers, der einen Hochspannungskurzschluss verursacht, seien „sehr schwer zu analysieren“, sagte er. „Es ist eine Art neue Anforderung für Elektroflugzeuge, die besonderen Risiken und zonalen Auswirkungen auf gemeinsame Ursachen analysieren zu können. Daher ist dieser Datenpunkt äußerst nützlich, um diese Auswirkungen wirklich zu untersuchen.“

Fitzpatrick sagte, der Unfall sei „eine großartige Erinnerung daran, dass es sich um komplexe Flugzeuge handelt – es gibt viele neuartige Technologien.“ An und für sich sind Elektromotoren und Batterien nicht ganz neu, aber … wenn man sie alle zusammenfügt, hat man ein sehr komplexes System, das schwer zu modellieren ist. … Ich denke, wenn man etwas so Neuartiges wie ein elektrisches VTOL-Flugzeug entwirft, muss man durch praktisches Lernen lernen.“

Die Herausforderung von Vertical besteht nun darin, Investoren davon zu überzeugen, seine Vision weiterhin zu unterstützen. Das Unternehmen sagte, dass die Finanzierung bis in die zweite Hälfte des Jahres 2024 reicht und es nicht davon ausgeht, dass der Unfall seine Fortschritte bei der Zertifizierung verzögern wird. Doch bereits vor der harten Landung benötigte Vertical mehr Bargeld, da sich zum 30. Juni 2023 nur noch 90 Millionen Pfund (rund 114 Millionen US-Dollar) in seinen Kassen befanden.

„Die Art von Investoren, mit denen wir sprechen, muss ich sagen, dass sie viel Erfahrung in der Luft- und Raumfahrt haben; Sie verstehen den Prozess der Entwicklung musterzertifizierter Flugzeuge sowie die Risiken und den Prozess des Fliegens eines Flugzeugprototyps“, sagte Fitzpatrick. „[Der Unfall] hatte keinerlei Auswirkungen auf die Gespräche, die wir führen, und wir gehen davon aus, dass wir in der zweiten Hälfte dieses Jahres eine Spendenaktion abschließen können.“

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