Im vergangenen Monat geriet ein elektrisches Lufttaxi (eVTOL) in der Testphase während eines Parkmanövers aufgrund eines Brandes in seinem Batteriepaket in Flammen. Erste Untersuchungen deuten auf ein unkontrolliertes thermisches Durchgehen hin. Nun nutzt ein Team von forensischen Ingenieuren 3D-Rekonstruktion und Multiphysik-Simulation, um zu ermitteln, ob ein strukturelles Versagen des Flüssigkühlungssystems der Auslöser der Katastrophe war, wobei die Wärmeausbreitung Zelle für Zelle modelliert wird.
FSI-Analyse und thermische Ausbreitung in COMSOL und Star-CCM+ 🔥
Der forensische Prozess kombiniert RealityCapture, um aus der Fotogrammetrie der Überreste einen präzisen digitalen Zwilling des beschädigten Packs zu erstellen. Auf diesem Netz wird eine Fluid-Struktur-Interaktionsanalyse (FSI) in COMSOL Multiphysics durchgeführt, die den Druck und die Strömung des Kühlmittels zum Zeitpunkt des Kanalversagens simuliert. Parallel dazu modelliert Star-CCM+ die Fluiddynamik der heißen Luft und die radiative Wärmeübertragung zwischen den 186 Zellen. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Mikroriss im Kühlmittelverteiler, verstärkt durch Rotorvibrationen, das Austreten des dielektrischen Fluids ermöglichte, wodurch die kritische thermische Barriere zwischen benachbarten Zellen aufgehoben und die Kettenverbrennung beschleunigt wurde.
Lehren für die Zertifizierung von Elektroflugzeugen ✈️
Die Simulation zeigt, dass in einem idealen Sicherheitsszenario mit intakter Kühlung die maximale Temperatur 80 Grad Celsius nicht überschritten hätte. Das Leck ermöglichte jedoch einen lokalisierten Spitzenwert von 450 Grad in weniger als 12 Sekunden. Diese virtuelle Katastrophe unterstreicht die Notwendigkeit, Echtzeit-Drucksensoren in Flüssigkühlkreisläufe sowie ablative Barrieren zwischen Modulen zu integrieren. Die 3D-Rekonstruktion klärt nicht nur den Unfall auf, sondern definiert auch die Designstandards neu, um zu verhindern, dass Hitze zum Henker der urbanen Luftmobilität wird.
Welche unmittelbaren Lehren für das Design von Kühlsystemen in eVTOLs können aus der 3D-Rekonstruktion des Ausbreitungsmusters des thermischen Durchgehens bei diesem Versagen gezogen werden?
(PS: Katastrophen zu simulieren macht Spaß, bis der Computer durchbrennt und du selbst die Katastrophe bist.)