Conceptual Design and Analysis of an Unmanned Autonomous Expendable Air Vehicle

This project have looked into the possibility to develop a small autonomous expendable air vehicle to be used with other air vehicles to fly in a group or a swarm. The requirements of this project was that the air vehicle should be able to carry a payload of 8 kg, have arange of 100 km and fly at an subsonic speed at an altitude between 0 to 3000 meter. The air vehicle should also be launched from ground and be able to be stored for 3 to 5 years. The engine was predetermined to be a HAWK 240R. The method of designing the air vehicle asdescribed by Daniel P. Raymer in his book Aircraft design: A Conceptual Approach has been used with adaptation to this project’s specifications. A comparative air vehicle study has also been made. The focus for this project has been the air vehicle design, but launch method,manufacturing and cost estimation have been investigated.The result of this thesis project is the concept of an air vehicle that weights around 30 kg with optimal cruise condition, for maximum range, at sea level altitude and at Mach 0.2. But it was decided that the ability to reach the required range faster was more important than tofly as long as possible and thus Mach 0.6 was chosen for the same altitude. A suggestion to a ground launch device has been made. The manufacturing method for the larger part of the air vehicle was chosen to be 3D printed and an estimated cost analysis for the structure andthe components has been made.The conclusion of the project is that it should be possible to design a relative small vehicle, that is intended to fly together with other vehicles, for a reasonable cost. But before this idea can be realized, more research and testing must be done.Det här projektet har sett över möjligheten att utveckla en liten obemannad flygfarkost av engångstyp. Tanken är att flera flygfarkoster ska flyga tillsammans i en svärm. Kraven för detta projekt är att flygfarkosten ska kunna bära en last på 8 kg, flyga en sträcka på100 km, hålla en subsonisk hastighet på höjderna 0 till 3000 meter. Motorn var förbestämd till en HAWK 240R. Metoden för att designa flygfarkosten är beskriven i boken Aircraft design: A Conceptual Approach av Daniel P. Raymer och har anpassats till projektet. Enjämförelsestudie med liknade flygfarkoster har även gjorts. Fokuset på detta projekt har varit flygfarkostens design men även uppskjutningsmetod, tillverkning och kostestimering har undersökts.Resultatet för detta projekt är ett koncept på en flygfarkost med vikten på strax under 30 kg. Det optimala flygförhållandet för marschfart, för maximal flygsträcka, är att flyga Mach 0.2 vid havsytan. Men det blev beslutat att flyga den bestämda sträckan så fort som möjligtvar viktigare än att flyga så lång som möjligt och därför valdes marschfarten Mach 0.6 för samma höjd. Ett förslag på en uppskjutningsmetod har gjorts. Tillverkningsmetoden för flera delar av flygfarkosten bestämdes till 3D printing och en kostnadsestimation för strukturen ochingående komponenter har gjorts.Slutsatsen för detta projekt är att det är möjligt att designa ett relativt liten farkost, med tanke att flyga i grupp, till en rimlig kostnad. Men för att detta koncept ska kunna förverkligas måste fler undersökningar och tester göras