编者注：商业太空飞行现在是可能的。无论是用于低空城市航空机动车辆（UAMV）还是在轨飞行，先进材料都是维持、扩大和发展该行业的关键。复合材料在过去50年中创造了非凡的价值和先例。现在，力学超材料正蓄势待发，在天空和商业近地轨道上引领创新前沿。
《星际迷航》和超材料有什么共同点吗？本期分享NASA与多尺度系统公司（Multiscale Systems Inc）最新的轻型防撞技术开发案例研究，讨论如何使用力学超材料使城市空中交通车辆（UAMV）更安全。
在观看《星际迷航》的老剧集时，玩一个有趣的游戏，就是指出编剧们正确预测了什么技术，以及他们疯狂的错过了什么技术。战斗机Combadges、手持科学分析仪tricorder和平板电脑PADDS，这些几乎就是现在的智能手机。单线性语音交互电脑现在是谷歌或亚马逊的30美元家用产品。就连声名狼藉的食物复制机，也离3D打印披萨不远了。
编剧们在人机交互方面所做的一切都是正确的，交通运输技术的平均成功率却没有这么高。
人员和货物近乎瞬时的远距离传送？到目前为止，仅适用于原子尺度的量子信息。
但短途载人和货运的穿梭机在短期内出人意料地接近目标。
多年来，随着能力和商业重点的发展，该技术的名称已从电动垂直起降（eVTOL：Electric Vertical Take-Off and Landing）转变为城市空中机动车辆（UAMV：Urban Air Mobility Vehicles），最近又转变为先进空中机动（AAM：Advanced Air Mobility）。但让我们明确一点：我们正在谈论一种变革性的飞行模式，用于短途运送人员和货物，其机动能力和成本适合城市出租车、医疗救助甚至个人使用。
由于轻质材料、储能和电力推进的进步，UAMVs的概念成为可能。但它的实现并不局限于一种单一的设计。事实上，大约有50 种多旋翼机、带有旋转电机的固定翼配置、倾斜翼配置，甚至折叠翼设计。
在这一领域进行创新的公司规模各异，从车库工程团队到全球航空航天巨头。
就技术开发周期而言，UAMV处于产品开发的早期阶段，但市场对“最佳”设计的选择正在迅速兴起。
由于UAMV概念仍在开发中，采用了多种竞争性方法，因此碰撞安全的动力学尚未明确定义。因此，FAA法规（见14 CFR适航性标准：运输类飞机标准第23部分和第27部分）无法严格实施，新的安全要求也无法真正编写。
在没有监管和安全要求的情况下，创新者和工程师处于一种不确定的境地，他们的候选设计是否可以商业（和合法）飞行。如果他们不能飞行/测试/评估他们的设计，那么UAMV概念将如何定义得足够好以进行监管？一个典型的鸡和蛋的问题。
创新者要创新，监管者要监管。创新资金来自私营部门投资和公共部门技术开发的混合。与此同时，监管机构正在研究固定翼飞机和旋翼飞机的语言，作为UAMV语言的起点，同时试图根据结果性能而不是规范设计来定义安全。这种方法的转变将为创新者和早期采用者提供所需的灵活性，以创建具有明确安全阈值的多种适航设计。
如果您想了解更多信息，所有这些监管问题的解决都是通过公共论坛和研讨会公开进行的。观看录制的会议视频，您将看到如何与公共部门监管机构和私营部门技术演示以协作方式推动UAMV安全。
美国宇航局的先进飞行器计划正在努力开发有可能彻底改变航空旅行的技术和能力。可以理解，UAMV是最重要的，在发生碰撞时确保安全是符合其使命的必要技术障碍。
当前的碰撞安全技术有着悠久的历史，找到将现代安全期望与新交通方式相结合的方法是一项持续的技术挑战。
在和超材料学术研究机构的长期合作中，我们认识到机械超材料非常轻，并且可以对其机械性能进行设计，以满足能量吸收和挤压力效率的碰撞安全要求。但实验室演示不是商业解决方案，商业解决方案需要的不仅仅是“如果你建造它，他们就会来”的方法。
美国多尺度系统公司（Multiscale Systems Inc）根据与NASA的SBIR第一阶段和第二阶段合同，正在着手优化机械超材料的设计，以提高UAMV的耐撞性。这项工作从计算设计、原型的增材制造、特性的经验验证、实验表征以及可扩展制造方法的开发开始。
随着技术的不断成熟，我们将密切关注监管趋势和新兴UAMV设计的脉搏。随着这个市场随时准备起飞，Multiscale Systems正在合作并将MetaCORE超材料定位为专门针对安全、经济高效的UAMV运输的非凡技术挑战而创建的商业解决方案。
MetaCORE轻质结构材料具有理想的冲击吸收器的特性，并且可以根据特定应用的抗压强度进行定制。MetaCORE以平板、块、夹层板生产，或者可以预成型为光滑的曲面，其各向异性几何结构设计用于具有高抗压效率(CFE)和比能量吸收(SEA)的亲各向同性力 - 位移关系。CFE确保碰撞时的安全，SEA确保碰撞事件期间的安全。
用于穿梭人员和货物的空中机动性的进步即将到来，它们将继续存在。《星际迷航》的编剧们，终于又能得到一分了！来源于Multiscale Systems公司网站免责声明：部分资料来源网络，转载目的在于传递信息及分享，并不意味赞同其观点或其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时删除。