Autonomous optimized energy management and advanced control for hybrid electric propulsion air vehicles.

FlighSmart-prosjektet ledes av to små teknologiselskaper, Equator Aircraft og Maritime Robotics. Begge selskaper utvikler luftfartøyer, og har gått sammen for å utvikle et nytt fremdriftssystem med tilhørende motor-, styrings- og flightsystem. Equator Aircraft har utviklet et banebrytende 2-seters amfibiefly som rettes mot det private småflymarkedet. Maritime Robotics er det ledende selskapet i Norge innen Ubemannede Flysystemer (UAS), også kjent som droner. Hybridsystemer omfatter en elektrisk motor kombinert med en lett forbrenningsmotor. Det er mange fordeler med å bruke et hybrid-elektrisk system innen luftfart. De mest nærliggende er enklere og mer pålitelig operasjon, lengre rekkevidde, lavere utslipp og lavere fuel-forbruk. UAS-systemer har spesielt bruk for hybride systemer for å øke rekkevidden og pålitelighet. Fremdriftssystemet muliggjør også nye og optimaliserte aerodynamiske design på grunn av den nye friheten til å flytte rundt på systemkomponentene. Hybride motorsystemer til fly og droner finnes ikke på markedet i dag, og trenger FoU på mange områder for å utvikles videre. Maritime Robotics og Equator Aircraft har derfor knyttet til seg SINTEF og NTNU for å løse mange av forsknings- og utviklingsoppgavene. I et fly som Equators amfibiefly, såvel som i Maritime Robotics UAVer, er det mange ulike systemer som må operere uten intervensjon eller manipulasjon av pilot / operatør. Dette er en komplisert og omfattende oppgave, fordi mange ulike sensorer vil måtte spille sammen med et styringssystem og autopilot for tilsammen utgjøre et autonomt beslutnings- og styringssystem. - Det er gjennomført tester i vindtunnell med flere elektriske drivetrain for fixed-wing UAV-fremdrift for å etablere dynamiske modeller som kan brukes for ytelsesovervåking, feildeteksjon og diagnose av drivetrain. Resultatet av modellering er publisert - Det pågår forskning for å utnytte de overnevnte modellene for ytelsesovervåking, feildeteksjon og diagnose av elektrisk drivetrain/propulsjon for UAV. - Det pågår forskning for å kunne estimere angrepsvinkel og sideslippvinkel i sann tid for UAV basert på bruk av avanserte estimeringsmetoder og standard sensorer (IMU, pitotrør og GPS). Resultatene er klare til å bli sendt inn for publisering. - Det pågår forskning innen optimal planlegging av rute for fixed-wing UAV med elektrisk propulsjon under sterk vind og isingsforhold. Metodene bruke metrologiske prediksjoner og terrengmodeller i tillegg til aerodynamiske ytelsesmodeller. - Equator prototype er flight-testet grundig. En rekke forbedringer er foreslått, og vil inngå i den videre utviklingen av ergonomi, integrasjon av systemer og sensorer. - To batteriløsninger er utviklet. Ett testoppsett til eksisterende prototyp og ett til kommersialisering. - Det er valgt løsning og mekanisk integrasjon av ny batteripakke og BMS system til testing i prototypen i 2020. - Vingebasert batteripakke er startet. Løsningene inkluderer integrasjon av sensorer, sikkerhet og aktiv kjøling. - BMS arkitekturer er utviklet og i sluttfasen. - Varmehemmende materialer for pakking og mekanisk integrasjon er identifisert og testet.

The FlightSmart project is proposed by the two pioneering Norwegian SMEs Maritime Robotics (MR) and Equator Aircraft (EA). They both develop air vehicles and they both see the need for new propulsion systems with supporting flight management and control systems. There are several benefits of using hybrid-electric propulsion systems in air vehicles. The most obvious advantages is easier and more reliable operation, less-emission and lower fuel-consumption. UAS systems doing loitering observation may also benefit greatly of the option of turning off the generator and running on battery power in order to achieve lower noise and reduced chance of detection. Use of hybrid electric designs also offers new and attractive design options since distributed propulsion systems open wide new opportunities in the design and development of air vehicles. The use of electric motors, and different energy providers (i.e batteries, generators or hydrogen fuel cells) allows the weight to be placed where it is most appropriate, and the thrust providers like propellers to be placed in new locations on the airframe or wings opening a spectrum of opportunities for new flying vehicles. Both MR and EA have explored presently available technologies, and have concluded that the hybrid engine solutions currently found in e.g. hybrid electric cars are inappropriate for aircraft. MR and EA have therefore in this application teamed up with SINTEF and NTNU for support in the realization of an energy efficient control and flight management system for light aircraft employing hybrid and electric propulsion. The overall project objective is therefore to create a basis for a commercially viable hybrid drivetrain and a hybrid propulsion control system that enables higher levels of safety, user friendliness and flight efficiency.