business jet conceptual design: a cost-driven approach

The continued growth in Business Jets usage indicates that this sector can no longer be treated as a minority market. The objective of this thesis is first to analyse the current BJ market and, in more detail, the European continent. Leading European countries such as France, Germany, and the UK dominate on aspects such as business aircraft utilisation and traffic. There is a strong division within the industry, both in terms of aircraft manufacturers and the solutions proposed to potential customers. Successively, a preliminary sizing methodology is explicitly proposed for business jets, using the Hyperion tool created at the Politecnico di Milano. The software allows precise and reliable data to be obtained thanks to the engine and airframe weight regression modifications. Next, a sensitivity analysis is presented on fundamental parameters linked to different areas, such as aerodynamics, propulsion and structural. The results show how an improvement in these fields brings significant benefits to aircraft performance. Later, the thesis deals with the conceptual design of a MidSize BJ with long-haul characteristics. The result is an aircraft with performance and specifications similar to those found in a MidSize BJ, which can be flown for distances over 6 000 nmi, offering a viable alternative to those currently on the market. After which, the NBJ is evaluated using models for calculating operating costs used in aviation and compared with MidSize and Long-Range aircraft. Finally, through the definition of different scenarios, the NBJ is evaluated and compared with the alternatives present, subsequently showing a detailed analysis of the variation of operating costs according to the different annual use of the aircraft, i.e. whether used for short-, medium- or long-haul routes. The results show that the NBJ represents an innovative and economically advantageous option for those requiring a BJ MidSize but with performance specifications that allow long-haul flights if needed.

La continua crescita sull’utilizzo dei Business Jet indica come questo settore non può più essere trattato come un mercato totalmente a parte. Ne segue che l’obbiettivo di questa tesi è di analizzare in prima battuta il mercato attuale dei BJ a livello mondiale e con maggior dettaglio nel continente europeo. I paesi europei principali quali Francia, Germania e Regno Unito dominano su aspetti quali l’utilizzo e il traffico degli aerei business. Si evince come vi è una forte divisione all’interno dell’industria, sia per quanto concerne i produttori di aeromobili sia per soluzioni proposte ai possibili clienti. Successivamente viene proposta una metodologia di dimensionamento preliminare specifica per i Business Jets, tramite l’utilizzo del tool Hyperion, nato all’interno del Politecnico di Milano. Il software, grazie a delle modifiche sulle regressioni per il peso dei motori e dell’airframe, permette di ottenere dati precisi e affidabili. Di seguito, viene presentata un’analisi di sensitività su alcuni parametri fondamentali, legati a diversi ambiti quali aerodinamico, propulsivo e strutturale. I risultati evidenziano come un miglioramento in questi campi porta notevoli benefici per le performance dell’aereo. IN seguito, la tesi affronta il design concettuale di un BJ di categoria MidSize con caratteristiche da lunga percorrenza. Il risultato finale è un aereo che presenta performance e specifiche simili a quelli presenti in un BJ MidSize, ma che consente di volare per tratte superiori alle 6 000 nmi, proponendo una valida alternativa a quelle presenti attualmente sul mercato. In seguito, l’NBJ viene valutato tramite modelli per il calcolo dei costi operativi usati in ambito aeronautico e confrontato con aerei di categoria MidSize e Long-Range. Infine, tramite la definizione di diversi scenari, l’NBJ viene valutato e confrontato con le alternative presenti, mostrando successivamente una dettagliata analisi sulla variazione dei costi operativi in base al differente utilizzo annuale dell’aeromobile, ossia se usato per tratte a corto, medio o lungo raggio. I risultati evidenziano come l’NBJ rappresenti una opzione innovativa ed economicamente vantaggiosa, per coloro che necessitano di un BJ MidSize ma con specifiche di performance che permettano, se richiesto, di affrontare voli a lunga percorrenza.