Improved landing trajectory optimization methodology for distributed electric propulsion aircraft

In risposta alla crescente domanda di un’aviazione urbana più sostenibile ed efficiente, questa tesi si concentra sul miglioramento della metodologia per ottimizzare le traiettorie di atterraggio degli aerei dotati di sistemi di propulsione elettrica distribuita (DEP). Sfruttando le interazioni aeropropulsive tra i vari propulsori posizionati strategicamente sul velivolo, questa tecnologia migliora le prestazioni aerodinamiche, aumentando sia la portanza che la resistenza durante l’atterraggio. Questa tesi rappresenta la seconda fase di un progetto di ricerca, in cui la prima fase si è focalizzata sullo sviluppo e la validazione di un codice MATLAB® basato sul metodo pseudospettrale di Chebyshev per risolvere il problema dell’ottimizzazione della traiettoria. L’obiettivo principale di questo lavoro è rivedere i risultati ottenuti nella fase iniziale, concentrandosi sull’aereo in configurazione pulita, migliorandoli e validandoli in uno scenario di simulazione più realistico. Inoltre, sono stati introdotti i flaps per creare un modello aerodinamico più completo e valutare come la loro integrazione, insieme alla DEP, influisca sulla distanza orizzontale necessaria per l’atterraggio.

In response to the pressing demand for more sustainable and efficient urban aviation, this thesis focuses on improving the methodology for optimizing landing trajectories for aircraft equipped with distributed electric propulsion (DEP) systems. By exploiting the aero-propulsive interactions among the multiple propulsors strategically placed across the aircraft, DEP technology enhances aerodynamic performance, increasing both lift and drag during landing. This thesis represents the second phase of a research project, where the first phase focused on the development and validation of a MATLAB® code based on the Chebyshev pseudospectral method to solve the trajectory optimization problem. The primary objective of this work is to revisit the results obtained during the initial phase, focusing on the aircraft in clean configuration, improve them, and validate them by considering a more realistic simulation scenario. Additionally, flaps are introduced to create a more comprehensive aerodynamic model and to assess how their integration, along with DEP, impacts the horizontal distance required for landing.