ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA >
Safety interval evaluation for multi-aircraft eVTOL in urban low altitude
Received date: 2024-04-25
Revised date: 2024-06-04
Accepted date: 2024-06-18
Online published: 2024-06-20
Supported by
National Natural Science Foundation of China(62173332);Tianjin Diversified Fund Project(21JCYBJCO0700┫?);?University-Level Graduate Student Innovation and Entrepreneurship Project(2023YJSKC03007);Tianjin Education Commission Natural Science Key Project(2020ZD01)
In the future， urban low altitude may face a large number of demands for operation of electric Vertical Take-Off and Landing （eVTOL）， which will result in potential problems of low airspace utilization， high collision risk， etc. To ensure the safety and efficiency of aircraft operation， it is necessary to establish appropriate safety interval standards. To study the safety interval of multi-model eVTOL in urban low altitude， a classical Event longitudinal， lateral and vertical collision model is established for composite-wing eVTOL， and an improved Event model based on the frustum of the cone collision box is established for multi-rotor eVTOL. The eVTOLs are classified into three categories of light， medium and heavy types according to their payload and number of passengers. The mainstream models are selected for statistical analysis， and the collision box sizes of the models are calculated. Considering the positioning error， the longitudinal， lateral and vertical overlap probability of the aforementioned parameters is calculated using the concept of Required Navigation Performance （RNP）. A simulation environment is established to calculate the parameter of relative velocity， taking into account the distribution of heading angle， pitch angle limitation， and velocity error distribution. Finally， the lateral， longitudinal and vertical safety intervals of different types of eVTOLs are calculated according to the established collision model. The target level of safety of light， medium and heavy eVTOL are set to 10-7， 10-8 and 10-9 times/flight hour， respectively. The minimum intervals between different types of eVTOL are finally derived. These intervals are determined to be 82， 83， 93， 102 m， respectively， for light multi-rotor， light composite wings， medium composite wings， and heavy composite wings. The results of the study can provide a reference for the development of eVTOL interval standards.
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