Metodologie di progetto per velivoli dell'aviazione generale a propulsione ibrida

L’obiettivo di questo elaborato finale di laurea è quello di analizzare i metodi descritti in letteratura per il dimensionamento di velivoli dell’aviazione generale a propulsione elettrica e mediante motori a combustione interna. Viene poi proposta una metodologia per il progetto concettuale dei velivoli ibridi. Il problema delle emissioni inquinanti che provengono dal settore aeronautico è di grande interesse, e il settore aeronautico si sta adoperando per ridurre l’impatto ambientale degli aerei. Nella prima parte della tesi mi concentrerò sulle batterie e sulle soluzioni costruttive che ne derivano. Nel futuro si prevede infatti che il miglioramento del rapporto fra energia immagazzinata e peso renderà sempre più elevate le prestazioni dei velivoli elettrici, in particolare dell’aviazione generale, spingendo verso una completa elettrificazione. Attualmente, l’uso delle batterie non è sufficiente per ottenere autonomie paragonabili a quelle ottenibili con motori a combustione interna, motivo per il quale si parla molto di propulsione ibrida. Nella tesi descriverò alcuni aerei ibridi ed elettrici attuali, sia certificati sia allo stadio di prototipo, per valutare le prestazioni. In seguito analizzerò le componenti propulsive dei velivoli discutendo principalmente dei motori elettrici e delle batterie. Infine proporrò tre metodi di dimensionamento preliminare che risultino efficaci per velivoli tradizionali (motore a combustione interna), per velivoli elettrici (motori elettrici e batterie), e per velivoli ibridi (motore a combustione interna, motori elettrici e batteria). Le metodologie di progetto concettuale sono state implementate in Matlab e sono state svolte prove di validazione. Dalle prove svolte si vede come i metodi presentino errori nella stima dei pesi al decollo dei velivoli compatibili con i requisiti tipici del progetto concettuale.