Contributions to Conceptual Design of Electric and Hybrid-electric Aircraft

Abstract

O trabalho de pesquisa realizado busca estudar como a definição de um sistema propulsivo híbrido impacta no projeto conceitual de aeronaves elétricas e híbridas. Em virtude das metas de redução de poluentes, ruídos e outras questões ambientais que são definidas por organizações internacionais, este tema de pesquisa tem se tornado muito relevante atualmente, sendo foco de trabalhos recentes em todo o mundo. Neste contexto, foram apresentadas as principais arquiteturas que formam os sistemas propulsivos híbridos, destacando suas vantagens e limitações, e foram listados exemplos de protótipos de aeronaves que já realizaram o primeiro voo, além de projetos que ainda estão em desenvolvimento. Em seguida, foram retratados os conceitos relativos a sistemas de propulsão distribuída (DP) e como seus efeitos aero-propulsivos podem influenciar no projeto conceitual final. Um método para construção de diagrama de restrições foi descrito e uma aeronave do tipo thin haul foi escolhida para ser o exemplo de aplicação. Os resultados mostraram uma melhora aerodinâmica devido ao DP, o que resultou em um aumentou do espaço viável de projeto, permitindo asas e conjuntos propulsivo menores. Além disso, foi proposta uma abordagem de dimensionamento por energia de fase de missão típica para estimar os pesos dos componentes da aeronave. A análise paramétrica mostrou que a missão exigida e a tecnologia de baterias atual é crucial para dimensionar a aeronave. Não obstante, foram apresentados os principais efeitos da eletrificação no projeto de aeronaves, juntamente com os desafios atuais e necessidades tecnológicas esperadas.