EVTOL aircraft conceptual design and optimization

A method for preliminary aircraft sizing for electric vertical takeoff and landing (eVTOL) vehicles is presented, wherein the aircraft is considered as the sum of building blocks and estimations for the weight of each component are employed. Existing aircraft are examined for their configuration and mission profiles, then example mission profiles are defined. The methodology to estimate the weight, drag and/or power of each module are described and the rotor power estimation is compared to wind tunnel tests, then the methods of assembling said modules are described. Possible uses, including but not limited to design space exploration, up to 3 variable optimization and sensitivity studies are demonstrated. Finally, from publicly available data, 12 aircraft are examined and their weights and other performance metrics are estimated, cross-compared, and contrasted with existing aircraft data available.

Viene presentato un metodo per il dimensionamento preliminare del velivolo per il decollo e l'atterraggio verticale elettrico (eVTOL), in cui il velivolo viene considerato come la somma dei blocchi costitutivi e vengono utilizzate stime per il peso di ciascun componente. I velivoli esistenti vengono esaminati per la loro configurazione e profili di missione, quindi vengono definiti esempi di profili di missione. Viene descritta la metodologia per stimare il peso, la resistenza e / o la potenza di ciascun modulo e la stima della potenza del rotore viene confrontata con i test in galleria del vento, quindi vengono descritti i metodi di assemblaggio di detti moduli. Sono dimostrati possibili usi, tra cui, l'esplorazione dello spazio di progettazione, studi di sensibilità e ottimizzazione con un massimo di 3 variabili. Infine, a partire da dati disponibili al pubblico, vengono esaminati 12 velivoli e i loro pesi e altre metriche di prestazione vengono stimati e confrontati con i dati dei velivoli esistenti disponibili.