无人机系统地面碰撞严重程度评估报告

报告。这两项研究由“通过卓越研究实现无人机系统安全的联盟”（ASSURE）完成。ASSURE是FAA按照美国国会2014年指令建立的无人机系统卓越中心，于2015年5月成立，由密西西比州立大学领导。ASSURE的合作伙伴包括23家全球顶尖研究机构，以及100多家领先的工业界和政府合作伙伴。本刊相继将两项研究报告的主要内容及结论进行编译、刊登，以飼读者。

引言

无人机地面碰撞的严重程度评估的最终报告文件的无人机平台的特点，根据文献搜索超过300的出版物从汽车行业的无人机地面碰撞的严重程度相关，消费电池市场，玩具标准，和其他领域。文献检索包括来自各种行业和应用的現有标准，以及其他民事和联邦机构目前正在使用的分析和标准方法。空间碎片的事故模型进行评价和推广提出了使用无人机确定地面碰撞的严重程度评估和度量他们的活力。参数分析，总结数据和改性方法提供的最有意义的洞察和无人机特性等特点在地面碰撞严重程度相关问题。定性特征以及定量度量。数据分析开发的任务所有研究中还包括更新数据收集在早期阶段的任务A4。在需要时，为当前研究范围以外的主题确定知识差距。

文献检索包括对人类钝器伤、穿透伤和撕裂伤的各种标准的评估。这些损伤类型表示的最重大的威胁到非参与公共和人员操作的中等大小无人机和小型无人机平台。最坏的情况下，终端速度或最大巡航速度，动能的能量密度、转子直径是最重要的系统特性，钝力外伤穿透和撕裂伤。

两冲击动能的方法提供了一种风险和基于场景的确定安全的无人机操作动能阈值方法。降落伞的缓解和面积加权的动能的方法两个场景中的应用提出了轮廓的阈值范围更广的车辆重量超过人们进行飞行可能比目前的汽车设计目前。通过碰撞试验和动力学建模，对人体头部和躯干撞击的有限元分析进行了初步的能量传递研究。碰撞试验结果和随后的分析有力地表明，基于RCC的阈值过于保守，因为它们不能准确地表示碰撞。弹性变形的小型无人机与高速导弹在国家靶场试验，金属屑接触面积较大的动态分析方法的比较。动态建模是必要的提高无人机失效模式的评估和相关的冲击能量，建立适当的距离外，对模型的影响程度进行分析和脚印的概率评估申请人提交的申请或认证的一部分。

锂聚合物电池主导的中等大小无人机和小型无人机市场为这些平台原理的能量源。虽然许多制造商说，他们根据锂测试电池根据消费电子产品的离子电池测试方法，电池很少标明符合这些标准，许多测试方法不符合与地面碰撞冲击能量相关的力和能量水平。需要更多的研究来解决火灾和冲击危险提出的广泛的电池和化学电池使用中等大小无人机和小型无人机平台。

研究内容

研究背景

任务A4即地面碰撞严重程度评估由阿拉巴马大学亨茨维尔分校（UAH），勘萨斯大学（KU），密西西比州立大学（MSU）和安莉芳里德尔航空大学（ERAU）联合执行。UAH作为本课题的主持者和收集各高校在各自领域的研究成果汇集成最终报告，提交给美国联邦航空管理局（FAA）。

该团队使用了新兴的数据，包括微型航空器咨询规则制定委员会（ARC）和从事对地碰撞工作的无人机科研小组成员（SARP）的简报，以及美国联邦航空管理局（FAA）成员建采用的自2015年9月以来的107部规则。

本报告中的结果和数据从2016年6月发布的白皮书无人机系统特性研究进展的基础上通过2016年9月进行过更新。本报告中，模型的构建由MSU和ERAU负责完成。此外，阿拉巴马大学亨茨维尔分校讲报告进行更新，以反应的任务11的结果和一些数据，即以107部豁免的申请案例研究中任务A4收集的部分认同数据或正式数据。

本报告没有按照联邦航空局的指示研究处理碰撞概率。虽然死亡概率（Probability of Fatality，POF）是衡量碰撞严重程度的指标，但这些概率被用于定义碰撞严重程度而不是风险计算。

研究内容

FAA要求该研究团队在地面碰撞严重程度评估项目中讨论下列研究问题。

1）无人机系统地面碰撞危险程度的标准是什么（重量、动能（KE）等）？

2）无人机对地面飞机碰撞的严重程度是怎样的？

3）无人机对地面财产碰撞的严重程度是怎样的？

4）无人机对地面人员碰撞的严重程度是怎样的？

5）对地面飞机、财产、人员构成威胁的无人机系统特性有哪些？

6）各无人机类别中对地面飞机、财产、人员造成的碰撞严重程度类别有哪些？具体是怎样的？

7）如何设计无人机系统，将无人机系统在地面碰撞中的潜在损伤降到最小？

研究目标

（1）无人机系统碰撞对公共安全的影响

在无人机系统领域的技术进步有明显增长，这些飞机的能力和需求将使得这些平台能够广泛应用于各种各样的任务。然而，这些平台在国家空域系统（NAS）中操作的相关安全标准在飞行平台和驾驶员认证方面并没有跟上。由于这些无人机在商业和业余爱好者的使用方面表现出的多样化，使得消费者的兴趣大大增加。这种使用量增加导致旁观者发生钝伤或撕裂伤的事故相应增加。新闻媒体报道了多起因娱乐或批准电影拍摄造成人员受伤的飞行案例。

新成立的团体，例如Before YouFly，正在积极制定以社团为基础的安全标准。Before You Fly是一个教育活动组织，由美国航空模型协会（AMA）、国际无人机系统协会（AUVSI）和美国联邦航空局领导，致力于为操作这些平台的爱好者和商业无人机系统用户提供基本法规和安全操作教育工作。这项研究的大部分内容只包含基于统计的位置和人口密度模型的旁观者安全分析研究，用于评估风险和安全。这些模型基本上已经完成构建，或者在构建用于评估飞行器在发射和再入过程中穿越人口密集中心的的空间安全模型。

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