顺应绿色航空的发展趋势,本文开展了以燃料电池为能源的电动轻型飞机概念设计研究。本文目的是研究出一种燃料电池轻型飞机概念设计方法,并为氢燃料电池电动轻型飞机型号研制提供一个具有参考价值的概念设计方案。以一种两座燃料电池电动轻型飞机(E20-FC)为研究对象,完成了E20-FC飞机的推进系统方案设计、总体布局方案与外形初步设计、概念方案的分析与评估、结构布置初步设计。主要工作总结如下:1)针对燃料电池轻型飞机E20-FC的性能要求,设计了一种以氢燃料电池为能源的电动推进系统方案。能源系统由燃料电池组、氢气储藏罐和备用蓄电池组成。该电动推进系统方案能满足E20-FC飞机起飞爬升和巡航阶段所需功率,能满足200km的航程要求。2)完成了E20-FC飞机主要总体参数设计和总体布局方案设计。确定了E20-FC飞机翼载荷和功重比;E20-FC飞机采用下单翼的正常布局型式;对机身、机翼、尾翼、起落架的总体参数进行了设计;利用CATIA软件,建立了E20-FC飞机的三维外形数模。3)完成了E20-FC飞机概念方案的分析与评估。对燃料电池飞机E20-FC的重量特性、气动特性、飞行性能和纵向静稳定性进行了分析和评估。结果表明E20-FC飞机概念方案能满足性能要求。4)选定了E20-FC飞机的结构材料,并进行了结构布置设计。结构材料主要采用环氧基碳纤维复合材料,同时用泡沫材料作为填充物来增加结构刚度。根据机翼、机身、尾翼的承载特点,完成了机翼结构布置、机身结构布置、尾翼结构布置的初步方案。论文研究结果表明:燃料电池轻型飞机E20-FC的概念方案是可行的;给出的燃料电池轻型飞机概念设计方法具有参考价值。