Metodi per il progetto concettuale di velivoli a ridotto impatto ambientale per trasporto passeggeri

La necessità di decarbonizzare il settore aeronautico ha portato allo sviluppo di nuove configurazioni di velivoli a ridotto impatto ambientale. Lo scopo di questa tesi è proporre lo sviluppo di formule adatte al progetto concettuale di velivoli alimentati a idrogeno, tramite celle a combustibile, o mediante l’utilizzo di idrogeno liquido in motori a turbina modificati. A tale fine, sono stati modellati cinque velivoli già progettati o costruiti tramite il software OpenVSP per comprenderne la geometria e stimare dati geometrici tipici del progetto concettuale. Successivamente, la metodologia di stima dei pesi del progettista D. Raymer è stata implementata in MATLAB, e sono stati confrontati i risultati per quanto riguarda i pesi massimi al decollo per i cinque velivoli presi in esame in due casi: alimentazione con combustibili tradizionali come il Jet A-1, e mediante carburanti a ridotto impatto ambientale come l’idrogeno liquido. I risultati hanno mostrato una riduzione notevole di massa nel secondo caso. Infine, attraverso una raccolta di dati relativi a pesi a vuoto e allungamento alare di velivoli a ridotto impatto ambientale e tradizionali alimentati da carburanti fossili, è stata ricavata una nuova formula della frazione di peso a vuoto in funzione del peso massimo al decollo e dell’allungamento alare. Questa formula è stata comparata con la formula proposta dal professor Raymer, permettendo un confronto tra i due approcci. I risultati evidenziano che l’applicazione di una formula per la stima della frazione del peso a vuoto sviluppata per aerei a basso impatto ambientale porta a stime di peso massimo al decollo differenti rispetto a quelle ottenute con la formula per velivoli tradizionali. Questo studio dimostra che è necessario modificare le formule già sviluppate per il progetto concettuale degli aerei da trasporto passeggeri quando vengono utilizzati carburanti a ridotto impatto ambientale.