Design of a hydrogen fuel cell propulsion system for light aircraft with different configurations

Abstract

[ES] Este Trabajo de Fin de Grado se basa en buscar y aplicar un sistema de propulsión basado en pila de combustible de hidrógeno a distintas aeronaves. Estas aeronaves poseen distintas configuraciones tanto de disposición y número de motores, aerodinámica, etc. Para el cálculo de la potencia necesaria en las tres fases del vuelo, despegue, crucero y aterrizaje, es necesario hacer una aproximación en cuanto a pesos y volúmenes de los distintos sistemas. Para ello, se ha realizado una base de datos con densidades de potencia de los distintos sistemas considerando algunos fabricantes y objetivos propuestos por distintas organizaciones. Una vez calculada la potencia así como par o revoluciones por cada motor, un programa de Matlab se ha implementado para obtener la potencia de la pila de combustible, la capacidad requerida por la batería y el tamaño del tanque de H2 requerido para realizar una misión de 60 km de alcance a nivel del mar.

[EN] This Final Degree Project is based on researching and applying a propulsion system based on hydrogen fuel cells for different aircraft designs. These designs differ in configuration, such as the arrangement and number of motors, aerodynamics, etc. For the necessary power calculation in every stage of the flight, take-off, cruise, and landing, it is necessary to estimate the weights and volumes for the different systems. In order to do that, a database has been generated by searching for information about the power densities of the systems involved in the propulsion considering several manufacturers and objectives proposed by different organizations. Once the power and the revolutions or torque of each motor were calculated, a Matlab program was created to calculate the required fuel cell maximum power, the battery capacity, and the H2 tank size for a target mission of 60 km of range at sea level.