Geri Dön

Automated hybrid-electric propulsion architecturemodeling for conceptual aircraft design: A novel approachto integrating system architecting in MDO

Kavramsal uçak tasarımı için otomatik hibrit-elektrikli itki mimarisi modellemesi: Sistem mimarisini MDO'ya entegre etmek için yeni bir yaklaşım

PDF İndir

  1. Tez No: 842243
  2. Yazar: MAHMOUD ESSAM ABDELMONEAM FOUDA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ, DR. LUCA BOGGERO
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Uçak Mühendisliği, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Ana tahrik sistemi, Sabit kanatlı hava araçları, Main propulsion system, Fixed-wing aircraft
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Elektrikli ve hibrit-elektrikli itki sistemlerinin uygulanması, hava taşımacılığı sürdürülebilirliğini artırmada önemli rol oynar. Bu sistemler, elektrik gücünün avantajlarıyla, tasarım sürecinin başında yenilikçi olanaklar sunar. Hava araçlarının elektrifikasyonu veya hibridleştirilmesi, çeşitli tasarım zorlukları yaratır. Bu sorunları çözmek için mimari optimizasyon teknikleri, geniş tasarım yelpazesini keşfetmekte ve en uygun tasarımları belirlemektedir. Optimizasyon, itki sistemlerinin esnek ve otomatik modellemesini gerektirir; sistemlerin bütünsel hava aracı düzeyinde performansını incelemek esastır. Tez, kavramsal hava aracı tasarımında itki mimarilerinin oluşturulması ve değerlendirilmesi için yeni bir yaklaşım önerir. Bu yaklaşım, itki mimarilerine sistem mimarisi yöntemini entegre eder. Sunulan metodoloji, çeşitli mimari kararların hava aracı performansına etkisini göz önünde bulundurarak itki mimarilerini otonom olarak inşa etmek ve değerlendirmek için çok yönlü bir teknik kullanır. Araştırmada, OpenConcept, ADORE ve NASA'nın OpenMDAO çerçevesi kullanılmıştır. Çalışma, elektrikli ve hibrit itki sistemlerinin Beechcraft King Air C90GT banliyö uçağına entegrasyonunu inceler. Beş itki sistemi—geleneksel, turboelektrik, tamamen elektrikli, seri ve paralel hibrit—değerlendirilir. Amaç, tasarım optimizasyonuyla yakıt tüketimi ve maksimum kalkış ağırlığını en aza indirmektir. Çalışma, elektrikli ve hibrit itki sistemlerinin araştırılması ve geliştirilmesi için yeni beklentiler sunar ve çevre dostu hava taşımacılığının ilerlemesine katkı sağlar.

Özet (Çeviri)

The implementation of electric propulsion systems plays a pivotal role in enhancing the sustainability of air transport, offering novel design possibilities, particularly in the initial design phases to leverage the advantages provided by electric power. The electrification or hybridization of aircraft presents a multifaceted design problem. To address this matter, the utilization of architecture optimization techniques are employed as a mean to explore an extensive array of designs. The optimization process necessitates the utilization of flexible and automated modeling techniques for propulsion systems. Furthermore, it is crucial to examine the performance of these systems on a holistic aircraft level to establish reasonable objectives for evaluation. This thesis presents a novel approach for the construction, integration, and evaluation of propulsion architectures in the context of conceptual aircraft design. It aims to integrate the system architecting method, applied to propulsion architecture modeling, into the design optimization process. Utilizing a software toolkit OpenConcept, ADORE and NASA's OpenMDAO, the presented methodology facilitates versatile, autonomous construction and evaluation of propulsion architectures, considering the impact of various architectural decisions on aircraft performance relative to given missions. This study entails an examination of the integration of electric and hybrid electric propulsion into the commuter aircraft, Beechcraft King Air C90GT. This task entails the automated evaluation of five distinct propulsion systems, conventional, turboelectric, all-electric, series, and parallel hybrid systems. The objective is to minimize fuel consumption and the maximum takeoff weight while taking into account various design ranges and battery energy capacities.

Geri Dön