Design of an advanced microturbine generator for light electric aircrafts

The purpose of this thesis was to design and develop a microturbine generator to be used in light aircrafts, with the aim to power the electric motors generating the thrust to sustain the aircraft in cruise conditions. Having select as prototype plane the Airbus E-fan, various possible configurations for the gas turbine engine have been analysed, looking for innovative solutions and using components never introduced in aeronautical engines. For this reason, setups with intercooler and recuperator have been evaluated, choosing the one with both heat exchangers due to the numerous advantages in terms of specific fuel consumption, efficiencies, dimensions, and weight, that this configuration carries. The use of biofuels has been assessed, aiming for a strong reduction in emissions. Subsequently all the components have been designed and dimensioned opting, where possible, for cutting edge materials granting the best performance.

Questo lavoro ha lo scopo di sviluppare un generatore a microturbina che possa essere applicato su aerei leggeri di piccola taglia, con lo scopo di produrre l’energia elettrica necessaria a generare la spinta per il sostentamento dell’aereo in condizioni di crociera. Dopo aver selezionato come velivolo su cui applicare il generatore, l’Airbus E-fan, si è passati ad analizzare varie configurazioni possibili per il motore, cercando soluzioni innovative ed utilizzando componenti mai introdotti in motori aeronautici. Per questo sono state valutate configurazioni con intercooler e recuperatore, scegliendo visti i vantaggi in termini di consumi specifici, di efficienze, di ingombri e pesi, la configurazione con entrambi gli scambiatori di calore. È stato valutato l’uso di biocarburanti con lo scopo di ridurre le emissioni nocive. A questo punto si è passati al design vero e proprio, dimensionando tutti i vari componenti optando per materiali all’avanguardia che consentissero di ottenere le prestazioni migliori possibili.