Energy consumption of Aircraft with new propulsion systems and storage media
Résumé
The transition from fossil fuels to the use of sustainable energy sources is an important
challenge for aviation. A particularly critical question is to identify the best mix of energies
for the future air transport system. In this quest, the capability to simulate various complex
scenarios, varying assumptions, models, and objectives, will play an important part. This
paper provides a simple and very rapid tool to evaluate the energy consumption of parametric
airplane configurations with thermal propulsion powered by kerosene, methane, hydrogen, or
electric propulsion powered by hydrogen fuel cells or batteries. The maturity of the different
technologies is driven by a small number of global indices that are easy to connect with state
of the art or forecasts. The user can freely select the capacity, range, speed, and propulsion
system of the airplane, and simulate its operations over any missions within its payload-range
envelope. The tool has been validated on its capability to reproduce the characteristic weights
of a range of very different aircraft, from A380 to general aviation airplanes. Finally, three
use cases are presented. The first one allowed us to identify the level of technological challenge
of the Alice aircraft project from EVIATION. The second one is a short mapping of the
transportation potential of five different propulsion systems for the segment of 19-passenger
commuter airplanes. The third use case puts the thermal hydrogen aircraft in the perspective of
existing kerosene airplanes in terms of energy and structural efficiency, and reveals an optimum
of the hydrogen technology.
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