Design of a BWB aircraft for long-range transport.

Abstract

[EN] In December 2019, the European Commission put forth its Green Deal with the objective for decarbonization: net carbon neutrality across all sectors and EU member states by 2050. This means that the aviation sector must decarbonize, and do it so quickly. Most efforts have focused on the use of liquid hydrogen as a fuel, due to its high specific energy and its zero CO2 emissions. The aim of this study is to analyze the advantages of the BWB design over the conventional one with the introduction of this fuel. The impact of the LH2 in current aircraft is analyzed through structural, energy and aerodynamic efficiencies. In addition, a Blended Wing Body aircraft will be designed for long range transportation using hydrogen as fuel, and its performance will be compared to the existing A350-1000. Results show that the new configuration has an increase of 27% in aerodynamic efficiency due to its reduced wetted area. This suggests that BWB aircraft are optimal to counteract the drawbacks of the use of hydrogen as fuel. However, improvements in the hydrogen storage system must take so that the introduction of this fuel is possible in the aerospace sector and to improve the performance of aircraft.

[ES] En diciembre de 2019, la Comisión Europea presentó su Green Deal con el objetivo de descarbonización: neutralidad neta de carbono en todos los sectores y estados miembros de la UE para 2050. Esto significa que el sector de la aviación debe descarbonizarse y hacerlo rápidamente. La mayoría de los esfuerzos se han centrado en el uso de hidrógeno líquido como combustible, debido a su alta energía específica y sus cero emisiones de CO2. El objetivo de este estudio es analizar las ventajas del diseño BWB sobre el convencional con la introducción de este combustible. Se analiza el impacto del LH2 en las aeronaves actuales a través de eficiencias estructurales, energéticas y aerodinámicas. Además, se diseñará un avión con fuselaje de ala mixta para el transporte de larga distancia utilizando hidrógeno como combustible, y su rendimiento se comparará con el del A350 existente. Los resultados muestran que la nueva configuración tiene un aumento del 20% en la eficiencia aerodinámica debido a su área mojada reducida. Esto sugiere que los aviones BWB son óptimos para contrarrestar los inconvenientes del uso de hidrógeno como combustible. Sin embargo, se deben tomar mejoras en el sistema de almacenamiento de hidrógeno para que la introducción de este combustible sea posible en el sector aeroespacial y para mejorar el rendimiento de las aeronaves.

[CA] Al desembre de 2019, la Comissió Europea va presentar el seu Green Deal amb l'objectiu de descarbonització: neutralitat neta de carboni en tots els sectors i estats membres de la UE per a 2050. Això significa que el sector de l'aviació deu descarbonizarse i fer-ho ràpidament. La majoria dels esforços s'han centrat en l'ús d'hidrogen líquid com a combustible, a causa de la seua alta energia específica i les seues zero emissions de CO₂. L'objectiu d'este estudi és analitzar els avantatges del disseny BWB sobre el convencional amb la introducció d'este combustible. S'analitza l'impacte del LH2 en les aeronaus actuals a través d'eficiències estructurals, energètiques i aerodinàmiques. A més, es dissenyarà un avió amb fuselatge d'ala mixta per al transport de llarga distància utilitzant hidrogen com a combustible, i el seu rendiment es compararà amb el de l'A350 existent. Els resultats mostren que la nova configuració té un augment del 20% en l'eficiència aerodinàmica a causa de la seua àrea mullada reduïda. Això suggereix que els avions BWB són òptims per a contrarestar els inconvenients de l'ús d'hidrogen com a combustible. No obstant això, s'han de prendre millores en el sistema d'emmagatzematge d'hidrogen perquè la introducció d'este combustible siga possible en el sector aeroespacial i per a millorar el rendiment de les aeronaus.