Konceptuell design av elektriskt flygplan

Sammanfattning: Våren 2019 skulle studenterna som tog sin kandidatexamen inom flyg på KTH ta fram ett eldrivet flygplan för att undersöka hur sannolik en elektrisk framtid inom flygindustrin är. Flygplanet som tagits fram i denna rapport är ett eldrivet flygplan i klassen mindre privata flygplan. Målgruppen för planet är politiker och entreprenörer. Farkostens teknologi kommer vara helt ny och därmed dyr att utveckla. Samtidigt så produceras flygplanet i en liten upplaga vilket innebär en hög kostnad per enhet. Allt detta innebär ett högre pris för användaren. Därför kan man rikta sig mot dessa individer som är villiga att betala ett högre pris för att vara i framkanten av teknologin. Flygplanet är dimensionerat för åtta passagerare, eller last upp till 960 kg, som kan färdas upp till 1500 km med en 30 minuter ytterligare flygtid för säkerhet. Detta är perfekt för resor till kontinenten. Till exempel Stockholm Arlanda till Berlin Tegel (830 km) eller Arlanda till Wien Flughafen (1240 km). Genom att räkna på historisk data erhålls ett estimat av 11 000 kg som startvikt för den avsedda sträckan och lasten (1500 km och 960 kg). Detta värde användes senare till beräkningen av vingarean. Med planets användning i åtanke ställdes specifika krav upp, eller begränsningar, som användes för att hitta en optimal punkt mellan vingbelastning och motorkraft. Resultatet blev en effekt på 1580 BHP och en vingarea på 43,8 kvadratmeter. Flygplanskroppens längd uppskattades till 16,1 m genom att jämföra startvikten med historisk data på liknande plan. Vingen placerades på ovansidan i en högvingad konfiguration. För att klara en resa på 1600 km behöver planet ha batterier med en energidensitet på 3045 Wh/kg. Genom att granska historisk data på batterier kan energidensiteten i litiumbatterier år 2030 uppskattas till 380 Wh/kg. Detta är betydligt lägre än den behövda energidensiteten. De bästa batterierna idag (2019) har en specifik energidensitet på 280 Wh/kg. Jämförs detta med den behövda energidensiteten på 3045 Wh/kg innebär detta en ökning på mer än tio gånger för att få den prestandan som krävs.