Cars have been used frequently for over a hundred years now, and there’s been a fantasy for a long time about flying cars in the future. Airborne travel gives the freedom of three dimensions and all the benefits that comes with it. There’s straighter paths, ability to travel faster and it can be the source of fantastic views. TF-X is a concept developed by Terrafugia. The concept is a vehicle that can be driven on land like a car, but also be able to take off vertically and then fly through the air like an airplane. TF-X has wings that can be folded along the side of the vehicle, and has propellers mounted on the far edge of the wings that can be rotated between a vertical and horizontal position. This project was designed to develop a model of TF-X and test the flight potential that this vehicle can achieve. The resulting model has a length of 4.9 m, a width of 2.45 m and a height of 1.82 m when the wings are folded down. The wingspan under flight is 5.5 m. The vehicle has a PW600 turbofan engine that provides thrust during horizontal flight, and 10 Emrax 207 electrical engines that powers two propellers during vertical flight. These engines are powered by 250 kg jet fuel and 100 kg lithium batteries respectively. This gives a vertical flight time of approximate 3 minutes and with a cruising speed of 89 m/s a range of 400 km. / Bilar har använts flitigt i över hundra år, och det har länge funnits en fantasi om flygande bilar i framtiden. Luftburen färd ger friheten av tre dimensioner och alla de fördelar det innebär. Det är rakare färdväg, går att färdas i högre hastigheter och det ger även upphov till fantastiska vyer. TF-X är ett koncept som är utvecklat av Terrafugia. Konceptet består av ett fordon som kan köras som en bil på land, men ska även kunna lyfta vertikalt och sedan flyga som ett flygplan i luften. TF-X har vingar som kan vikas ner längs med fordonets sidor, och har propellrar monterade längst ut på vingarna som kan vridas mellan vertikalt och horisontalt läge. Detta arbete har gjorts för att ta fram en modell av TF-X och testa de potentiella flygförmågor som denna farkost kan uppnå. Den resulterande modellen har en längd på 4,9 m, en bredd på 2,45 m och en höjd på 1,82 m när vingarna är nedfällda. Vingspannet under flygfärd är på 5,5 m. Fordonet har en PW600 turbofläktmotor som ger dragkraft under horisontell flygning, och 10 st. Emrax 207 elmotorer som driver två propellrar under vertikal flygning. Dessa motorer drivs av 250 kg jetbränsle respektive 100 kg litium-batterier. Detta ger en vertikal flygtid på c:a 3 minuter och med en marschfart på 89 m/s en maximal räckvidd på 400 km.

This report is written in the purpose to investigate the mechanical forces and characteristics related to a propeller driven aircraft in the Earth’s atmosphere. It’s written as a thesis project during the spring semester of 2014 and graded accordingly. Thanks Arne Karlsson for fruitful discussions. Also thanks to Simon Leijonmarck for help with useful discussions concerning structural batteries. / Denna rapport är skriven i ändamålet att undersöka de mekaniska krafter och egenskaper som rör ett propellerdrivet flygplan i jordens atmosfär. Den är skriven som ett examensarbete under vårterminen 2014 och betygsätts därefter. Tack Arne Karlsson för givande diskussioner. Även tack till Simon Leijonmarck för hjälp med givande diskussioner rörande strukturella batterier.

Unmanned aerial vehicles (UAV’s) are nowadays greatly appreciated. The advantage over manned airplanes are great since UAV’s can be much smaller and therefore lighter. The goal of this project is to evaluate the performance of an environmentally friendly UAV using only lithium-ion batteries. This in doing monitoring of agriculture or road traffic situations for example. In order to determine every parameter of the airplane the electric motor from Sineton and inspiration from other small airplanes composed the starting point. Some important specifications were a maximum weight of 25 kg, a cruise time of at least three hours and a cruise speed of at least 100 km/h. In order to reach these goals and determine the parameters of the airplane, the literature General Aviation Aircraft Design: Applied Methods and Procedures by Gudmundsson and the software Matlab were used. This literature contain detailed sections that process every aspect of an airplane. By using this literature, the choice for instance fell upon using a four-bladed propeller in order to minimize the diameter and a semi-tapered wing with an airfoil from NACA. The wing and the tail were also analyzed in the software XFLR5. When all the parameters of the airplane started to take shape, evaluations were made in order to secure adequate performance regarding take-off, climb, stability and landing.  The choice of material and power plant are the ones that affect the amount of CO2 emission the most. Since carbon fiber has a higher yield strength and a much lower density, the construction doesn’t need as much material. This some what negates the fact that carbon fiber is much more expensive than aluminium. Besides a lighter airplane requires less energy in use. Concerning the source of energy, lithium-ion batteries does add to CO2 emission in its manufacturing state. In this case it will take around 200 hours of use before the emission from e.g. gasoline would be have to become larger than the initial emission of the manufacturing of the batteries. With this said we consider the use of both carbon fiber and lithium-ion batteries the right choice concerning the environmental aspect for an airplane like this. / Obemannde flygplan har i dagsläget ett stort användnings område. Fördelarna är stora jämfört med bemannde flygplan då de kan bli avsevärt mindre. Denna studie syftar till att undersöka hur ett miljövänligt obemannat flygplan med endast litiumjonbatterier som energiförsörjning står sig inför uppgifter som att övervaka jordbruk eller trafikflöden till exempel. Den elektriska motorn från Sineton tillsammans med inspiration från andra mindre flygplan utgjorde utgångspunkten. Med dessa parametrar kunde resten av flygplanets utformning bestämmas. Några viktiga mål innefattade bl.a. en maxvikt på 25 kg, en flygtid på tre timmar och en marschfart på lite drygt 100 km/h. För att uppnå målen och bestämma utformingen på flygplanet användes framför allt Gudmundssons bok General Aviation Aircraft Design: Applied Methods and Procedures samt programvaran Matlab. I boken återfinns detaljerade sektioner om flygplanets alla delar. Med hjälp av denna litteratur valdes bl.a. en fyrbladig propeller för att minimera diametern och en s.k. ”semitaperedwing”-konfiguration till huvudvingen med en vingprofil från NACA. Huvudvingen och stabilisatorn analyserades även i programvaran XFLR5. När flygplanets parametrar började ta form gjordes även analyser för att säkerställa en tillfredställande prestanda gällade start, stigning, stabilitet samt landning.  Valet av drivsystemet och materialet är de största faktorerna gällande utsläpp av CO2. Då kolfiber både har en högre sträckgräns än aluminium och även en avsevärd lägre densitet behövs inte lika mycket material. Detta upphäver till viss mån den högre kostnaden för kolfiber vid tillverkningen. Dessutom innebär ett lättare flygplan att mindre energi går åt vid användning. Gällandeenergiförsörjningen bidrar batteritillverkningeen till ett signifikant utsläpp av CO2. I detta fall räcker det med lite drygt 200 flygtimmar innan utsläppet från    t ex bensin hade kommit ikapp initalutsläppet vid tillverkningen av litiomjonbatterierna. Med detta sagt anser vi att både användning av kolfiber och litiumjonbatterier är det rätta valet ur miljösynpunkt i ett sådant här typ av flygplan.

This thesis presents an aircfaft concept, The Joyride, supposed to satisfy the future demand for sustainable hobby aircrafts.  The work was done through research on evironmental friendly aircfaft complimented by lectures on aircfaft dynamics held by supervisor Arne Karlsson.  A propulsion system was designed and two different future energy sources were examined.  Sizing and performance analyses were exectued in an iterative trial and error fashion to fulfill the specified aims for the aircraft. The final results present a zero-emissions, light weight, blended wing body aircraft. The Joyride has got a maximum takeoff gross weight of less than 800 kg, wingspan of 16 m, wingarea of 24 m2, cruise altitude of 6000 m and a maximum range of 850 km. It is equipped with an electric motor with a peak power of 120 kW-161 hp.  This makes and completing a 180° turn in just over 6 seconds, in other words perfectly suited for an aircraft enthusiast. It is the authros' belief that The Joyride is possible to realize within a timeframe of 50 years.

Global warming caused by combustion of fossil fuels is a hot topic in today’s society and the world is constantly trying to makes steps towards a brighter tomorrow with stricter environmental laws and research of alternative fuels. A great propulsion system is however not great solely of it being environmental friendly, it must also achieve other requirements. A comparison using different propulsion systems and different fuel types has been made and evaluated in four different categories; power; range; cost and environmental impact. The process of scientifically compare systems using given attributes is a big part of the study and is hoped to yield inspiration to the reader to apply to their own application, not necessarily using the same categories. The result has been assembled in a matrix and depending on what category one prefers the most, different results are presented. A clear observation is a lack of range for all of the systems using electricity due to the low energy density compared to fossil fuels. Hydrogen fuel cells and ICE are however constrained by the volume required to store hydrogen but applications can surely be found where the great gravimetric energy-density can be utilized at its full potential. The future of alternative fuels and propulsion systems are looking great checking the improvements of technology on electrical components such as batteries, fuel cells and solar cells the last 10 years. The improvements not only affecting performance such as increased energy-density and power but also cost, making them more desired by the common man.

The perfect wing is a dream that many airplane manufactures have been striving to achieve since the beginning of the airplane. The goals are usually the same for everyone; - Increase lift - Reduce drag - Minimize weight A combination of these goals lead to a decrease in fuel consumption, which in turn reduces pollution in our atmosphere with the added bonus of an increase in economic revenue. One way to improve performance is to modify the tip of the wing structure, which has become a common sight on today’s airplanes. With the help of computational programs, the effects on drag due to wingtip devices can be previewed.

Rapporten innefattar en teoretisk analys av ett vindkraftsverks propeller. Syftet har varit att underlätta tillverkandet av en propeller, med hänsyn till bladens vridning och en varierande vindhastighet. Det tänkta vindkraftverkets ingående parametrar finns att studera i Bilaga 1 – Ingående parametrar. Utifrån dessa parametrar kunde en maximal effektkoefficient på 0.51 uppnås, vilket skulle motsvara en effekt på 417 kW som i sin tur motsvarar en försörjning av ungefär 40 hushåll. Analysen omfattar även pitchreglering, som syftar till att behålla hög effektivitet hos vindkraftverket, även om vindhastigheten varierar.

This paper is explaining the important design phases of dimensioning an unmanned conventional aircraft from scratch and will also design one according to a few chosen requirements. The design phases discussed will be all from wing dimensioning to stability and spin recovery, aircraft performance requirements and how to select a motor which overcomes these. As well as the optimal rate of climb for improved efficiency is discussed. In the end an aircraft which manages the set requirements and is stable in pitch managing spin recovery with no problem will have been dimensioned.

It is sometimes easily assumed that an experimental measurement will closely mimic the results from an associated theoretical model. The purpose of this project is to determine how close to a theoretical model - involving the component buildup method and the quadratic drag polar assumption - a Piper Archer II will perform in an actual test flight. During the test flight, the Archer II showed a similar correlation between air speed and performance as the model. The actual performance numbers were, however, consistently lower than their theoretical counterpart.

Programmet som skapats ger generella approximationer över hur en flygplanspropeller skall dimensioneras. Det kan uppstå skillnader mellan det praktiska och teoretiska värdena hos propellern. Den vingprofil som dimensionerats är FX67-K-170. Ett optimalt tillstånd har beräknats för denna propeller. Propellerverkningsgraden kan vara så högt som 91 % med en relativ hastighet mellan vind och farkost på 86 m/s och med ett varvtal på 1200 rpm. Avanceringstalet beräknas då till 1,44. Torderingen är som störst vid början av den verkande delen av propellern med en pitchvinkel på 92 grader och ut på spetsen, 31 grader.