Lilium tenía como objetivo construir un laboratorio de sistemas de energía eléctrica (EPSL) de vanguardia para su aeronave eVTOL, enfrentando desafíos como la evolución de los estándares EASA y FAA, alto voltaje de batería de hasta 1200 VDC y la necesidad de pruebas de seguridad sólidas. El laboratorio requería un desarrollo rápido para cumplir con los plazos del mercado y tenía que integrar pruebas de fluidos, mecánicas y eléctricas en un solo sistema, lo que exigía equipos avanzados y un estricto control de calidad.
NI y EN4, un partner de NI, combinaron su experiencia para desarrollar la instalación EPSL dedicada a eVTOL de Lilium, combinando la integración del sistema EN4 con las tecnologías de pruebas y medidas de NI. El resultado fue un entorno de pruebas modular y extensible, que permitió el desarrollo inmediato y la preparación para el futuro para los cambiantes requisitos. La mitigación de riesgos y la perfecta integración entre EN4, NI y Lilium fueron clave para el éxito del proyecto.
La misión de Lilium de revolucionar la movilidad aérea regional con sus jets eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) está siendo acelerada en gran medida por su laboratorio de sistemas de energía eléctrica de vanguardia. La instalación de pruebas permite a Lilium instalar componentes clave de la aeronave de una manera que sea representativa de la operación de la aeronave. Esta configuración produce un entorno de pruebas integrado en el que los componentes que funcionan bien por separado se evalúan colectivamente, revelando cómo funcionan juntos en diferentes escenarios. Los ingenieros recrean escenarios de vuelo utilizando software personalizado desde una sala de control, detectando cualquier falla potencial en tiempo real para garantizar que cada sistema funcione correctamente antes del primer vuelo tripulado de la aeronave.
La capacidad del laboratorio para realizar extensas pruebas de integración es crucial para reducir el riesgo de posibles problemas en vuelo. Se definen varias fases para anticipar y realizar varias pruebas. Por ejemplo, estas fases incluyen una versión preliminar de las unidades bajo prueba (UUT) con una configuración parcial de laboratorio que utiliza dinamómetros y simuladores de batería; luego, una versión de vuelo de las UUTs con un laboratorio de pruebas completo y totalmente equipado que incluye paquetes de baterías reales. El laboratorio garantiza que estas partes funcionen armoniosamente al verificar un perfecto funcionamiento de los componentes individuales. Este entorno controlado permite a Lilium identificar y manejar las deficiencias que solo pueden manifestarse durante escenarios de vuelo reales, mejorando la fiabilidad y la seguridad. Dependiendo del estado de la prueba, se requieren algunas para el primer vuelo tripulado, mientras que las pruebas posteriores son necesarias para la certificación.
Además, el laboratorio permite pruebas de abuso que no son prácticas o seguras de ejecutar durante un vuelo real, como inyección de falla de cortocircuito y circuito abierto. Estas pruebas son esenciales para demostrar que el eVTOL es lo suficientemente robusto para situaciones de falla y para garantizar que la aeronave sea capaz de soportar y manejar de manera segura escenarios inesperados. Estas pruebas rigurosas son fundamentales para cumplir con los altos estándares de seguridad estipulados para la aviación.
A medida que las regulaciones de la aviación continúan evolucionando, las capacidades integrales de las pruebas de laboratorio son fundamentales para la certificación. El laboratorio ayuda a Lilium a cumplir con los estrictos criterios regulatorios al probar y simular varios escenarios, lo que prepara el camino para que sus aeronaves obtengan las certificaciones requeridas. Incluso después de que la aeronave esté certificada y entre en servicio, el laboratorio continuará respaldando la investigación y el desarrollo en curso para garantizar la seguridad y mejorar la funcionalidad, sirviendo como un gemelo digital y eléctrico para la aeronave durante todo su ciclo de vida.
Con hardware y software de vanguardia de NI, perfectamente integrados por EN4, Lilium tiene una solución de pruebas completa. Esta solución comprende convertidores de potencia para control de dinamómetro, ERS-BIC 1 MW, todos controlados por hardware NI PXI. Los sistemas PXI de NI facilitan la adquisición de datos, la automatización de celdas de prueba y HIL, mientras que NI LabVIEW para Windows, LabVIEW Real-Time y LabVIEW FPGA permiten el desarrollo de software. El controlador NI EtherCAT asegura una comunicación efectiva, y NI DIAdem maneja la administración y el análisis de datos.
Usando la arquitectura de NI para proporcionar a Lilium una solución lista para usar, este sistema único integra modelado, bus de comunicación, adquisición, control, electrónica de potencia y procesamiento posterior en DIAdem. El simulador de batería ERS-BIC se utiliza para controlar los niveles de alta potencia y voltaje. Usar los servicios de NI, un recurso vital para Lilium, garantizó la trazabilidad de la calibración. Además, el uso de la misma plataforma en LabVIEW facilita la colaboración en el desarrollo de software, permitiendo que las partes desarrolladas por EN4 y Lilium funcionen juntas sin problemas. Esta integración de la experiencia de EN4 con los productos avanzados de hardware y software de NI, combinada con las contribuciones clave de Lilium para el diseño y desarrollo de la solución, ha proporcionado una base sólida para pruebas y desarrollo rigurosos, garantizando así la seguridad, la fiabilidad y el cumplimiento normativo.
La asociación entre EN4 y NI ofreció a Lilium un entorno de pruebas eficiente y flexible diseñado para sus sistemas eVTOL. Las soluciones de hardware y software de NI, junto con la experiencia de EN4 en diseño e integración de sistemas, permitieron un control preciso, recopilación de datos y análisis durante todo el proceso de pruebas. A menudo, es necesario que el cliente pruebe el mismo dispositivo en diferentes bancos, enfatizando la importancia de la apertura del código para usar partes de software en diferentes sistemas, ahorrando tiempo y recursos.
Esta solución integral acelera el desarrollo al permitir pruebas iterativas, identificación temprana de problemas y rectificación, reduciendo así el tiempo y los costos. Además, la solución de EN4 y NI ha hecho posible modelar algunos componentes de manera efectiva y eficiente, lo cual es crucial para maximizar la funcionalidad y el rendimiento. Se garantizó precisión y fiabilidad de primer nivel en el rendimiento de las medidas, lo cual es esencial para la certificación en un sector tan crítico.
Además, la amplia experiencia de EN4 en la industria automotriz ayudó a superar los problemas particulares que enfrenta el sector de eVTOL, que son similares a los que enfrentan las pruebas automotrices. Esta experiencia fue esencial para navegar por las demandas únicas del desarrollo de eVTOL. La solución de EN4 y NI demostró dinamismo y adaptabilidad, ajustándose rápidamente a los cambiantes requisitos de pruebas que son característicos de una industria de tecnología de vanguardia. Esta adaptabilidad simplificó aún más el proceso de certificación, garantizando el cumplimiento de los estrictos estándares de aviación y acelerando el viaje de Lilium hacia la preparación para el mercado.
NI, junto con la experiencia de EN4, está comprometido a apoyar a Lilium a lo largo del viaje de eVTOL hacia la preparación para el mercado y el lanzamiento comercial. Nuestra colaboración se extiende más allá del laboratorio para garantizar el éxito del revolucionario avión eVTOL de Lilium. Al aprovechar nuestra experiencia en optimización de fabricación, integración de sistemas, pruebas, control de calidad y cumplimiento normativo, continuamos trabajando estrechamente con Lilium para optimizar sus procesos y establecer cadenas de suministro sólidas, satisfaciendo de manera eficiente la demanda del mercado de su revolucionario avión eVTOL.
Un partner de NI es una entidad comercial independiente de NI y no tiene agencia o relación de empresa conjunta con NI y no forma parte de ninguna asociación comercial con NI.