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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-154491 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Callbo, Simon, Gottfarb-Bart, Samuel |
| Publisher | KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0013 seconds