Preliminary design of a light aircraft's electrical propulsion system

The electrification of aircraft is becoming very important in the last period, especially to limit polluting emissions, reduce fuel costs and reduce noise. This study aims to address this topic through the development of a library within Modelica framework for a preliminary design of the propulsion chain of an electric aircraft, including the thermal management system which is one of the most challenging topics. The sizing was later integrated into an optimization process to find the best possible configuration of the overall system. The main objective of the work is the generation of a model that can be applied to any aircraft profile, giving as input to the simulation the requirements in terms of power demand. Finally, to validate the model, using as simulation input the power demand of the Cirrus SR22, some results are presented and compared with the results obtained for a different architecture, which does not consider the batteries cooling system.

Negli ultimi anni l'elettrificazione degli aeromobili sta diventando molto importante, principalmente per la limitazione delle emissioni inquinanti, per la riduzione dei costi del carburante e del rumore. Questo studio si propone di affrontare questo argomento attraverso lo sviluppo di una libreria in Modelica per un dimensionamento preliminare della catena propulsiva di un aereo leggero completamente alimentato dalle batterie. Il dimensionamento è stato successivamente integrato in un processo di ottimizzazione, per trovare la migliore configurazione possibile dell'intero sistema. L'obiettivo principale del lavoro è la generazione di un modello che possa essere applicato a qualsiasi profilo di aeromobile, fornendo come input alla simulazione la potenza necessaria per portare a termine la missione. Infine, per validare il modello, utilizzando come input della simulazione la potenza richiesta dal Cirrus SR22, sono stati presentati alcuni risultati ottenuti e confrontati con i risultati ottenuti per un'architettura che non include il sistema di raffreddamento delle batterie.