Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Konceptuell design av elektriskt flygplan
KTH, School of Engineering Sciences (SCI).
2019 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Conceptual design of electric aircraft (English)
Abstract [sv]

Våren 2019 skulle studenterna som tog sin kandidatexamen inom flyg på KTH ta fram ett eldrivet flygplan för att undersöka hur sannolik en elektrisk framtid inom flygindustrin är. Flygplanet som tagits fram i denna rapport är ett eldrivet flygplan i klassen mindre privata flygplan. Målgruppen för planet är politiker och entreprenörer. Farkostens teknologi kommer vara helt ny och därmed dyr att utveckla. Samtidigt så produceras flygplanet i en liten upplaga vilket innebär en hög kostnad per enhet. Allt detta innebär ett högre pris för användaren. Därför kan man rikta sig mot dessa individer som är villiga att betala ett högre pris för att vara i framkanten av teknologin. Flygplanet är dimensionerat för åtta passagerare, eller last upp till 960 kg, som kan färdas upp till 1500 km med en 30 minuter ytterligare flygtid för säkerhet. Detta är perfekt för resor till kontinenten. Till exempel Stockholm Arlanda till Berlin Tegel (830 km) eller Arlanda till Wien Flughafen (1240 km). Genom att räkna på historisk data erhålls ett estimat av 11 000 kg som startvikt för den avsedda sträckan och lasten (1500 km och 960 kg). Detta värde användes senare till beräkningen av vingarean. Med planets användning i åtanke ställdes specifika krav upp, eller begränsningar, som användes för att hitta en optimal punkt mellan vingbelastning och motorkraft. Resultatet blev en effekt på 1580 BHP och en vingarea på 43,8 kvadratmeter. Flygplanskroppens längd uppskattades till 16,1 m genom att jämföra startvikten med historisk data på liknande plan. Vingen placerades på ovansidan i en högvingad konfiguration. För att klara en resa på 1600 km behöver planet ha batterier med en energidensitet på 3045 Wh/kg. Genom att granska historisk data på batterier kan energidensiteten i litiumbatterier år 2030 uppskattas till 380 Wh/kg. Detta är betydligt lägre än den behövda energidensiteten. De bästa batterierna idag (2019) har en specifik energidensitet på 280 Wh/kg. Jämförs detta med den behövda energidensiteten på 3045 Wh/kg innebär detta en ökning på mer än tio gånger för att få den prestandan som krävs.

Abstract [en]

During the spring semester 2019 the students partaking in the aerospace bachelor thesis were tasked to design an electric airplane to study the plausibility of an electric future for the aviation industry. It comes as no surprise that commercial aviation is a big polluter and electric powertrains could help drive it towards a sustainable future. The airplane developed in this report is an electric airplane in the light business jet class. Due to the required development of completely new technologies and the fact that the aircraft would be manufactured in small quantities the initial price of the craft would be rather high. This ties in nicely with the target audience of politicians and executives as they tend to be more capable of purchasing these products. With a carrying capacity of 8 passengers, corresponding to a payload up to 960 kg (including luggage) and a maximum range of 1500 km, the airplane is perfect for flights to cities on the continent. For example a flight from Stockholm Arlanda to Berlin Tegel (830 km) or Arlanda to Wien Flughafen (1240 km). By examining historical data on planes in the same class the maximum take-off weight was estimated to 11000 kg. This value was later used to construct the constraint diagram. By considering the usage of the plane specific constraints were set. These constraints were a function of wing loading and by plotting them together in a diagram an optimal point could be found. This point was 250 kg/m^2 which meant a power rating of 1580 BHP and a wing area of 43.8 square meters. With the maximum take-off weight set an estimation of the fuselage length could be done by comparing it with historical data on similar planes. The fuselage length was estimated to be 16,1 m. The wing was placed on top of the fuselage in a high wing configuration. To complete the 1500 km journey the aircraft needs batteries with an energy density of 3045 Wh/kg. By examining historical data on the energy densities of lithium-ion battieries and extrapolating it to the year 2030, an estimated energy density of 380 Wh/kg is attained. This is considerably lower than what is required. The best batteries today (2019) have a specific energy of about 280 Wh/kg, meaning the capacity of batteries would have to increase more than ten times to reach the needed density level of 3045 Wh/kg for the aircraft to be able to perform adequately.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2019:228
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-255706OAI: oai:DiVA.org:kth-255706DiVA, id: diva2:1341350
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-08-08 Created: 2019-08-08 Last updated: 2019-08-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1272 kB)16 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1272 kBChecksum SHA-512
b13712ca385dd96d7450535d22154b73ea6543435c2ba259f79959eaa6c395a8591958b9f7de1d2ae087b980ae6d350522f11f196430d51824e80435c8268238
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Engineering Sciences (SCI)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 16 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 40 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf