This report describes a thesis project conducted at Direktflyg in Borlänge, in early 2012, where the aim was to analyse the difference in noise level, audio frequency and fuel consumption between propellers of the older type McCauley and the newer type MT on the aircraft type BAe Jetstream 32. To perform the analysis, the authors reviewed current procedures regarding noise certification from air safety agencies to be able to identify suitable methods for the noise level and audio frequency measurements. The results of the conducted noise level measurements show a general lower noise level throughout the cabin and a significant reduction in noise level behind row 2 when using the MT propeller compared to the McCauley type. In practice this means a lower perceived noise level for most passengers at an average passenger load factor. The frequency measurements show that the MT propeller generates audio frequencies which are perceived as lower in noise levels and are therefore more comfortable for passengers. The fuel consumption was also slightly lower when using the MT propeller compared to the McCauley type over the assigned time period and the determined limiting parameters. / Denna rapport beskriver ett examensarbete som genomfördes på Direktflyg i Borlänge under början av 2012, där syftet var att analysera skillnaden i ljudnivå, ljudfrekvens och bränslekonsumtion på flygplanstypen Jetstream 32 efter genomfört byte av propellrar från typen McCauley till typen MT på en av bolagets flygplansindivider. För att genomföra analysen har författarna granskat gällande procedurer angående ljudnivåmätning från styrande luftsäkerhetsorgan för att sedan kunna fastställa passande metoder för utförandet av ljudnivå- samt ljudfrekvensmätningar. Resultaten från ljudnivåmätningarna visar på en lägre ljudnivå över hela kabinen samt betydligt lägre ljudnivå bakom rad 2 vid användning av MT-propellrar jämfört med McCauley. I praktiken innebär detta en lägre upplevd ljudnivå för de flesta passagerare vid en genomsnittlig kabinfaktor. Frekvensmätningarna visar att MT-propellern genererar ljudfrekvenser som uppfattas som lägre i ljudnivå och därav också som behagligare för passagerarna. Bränslekonsumtionen var vidare något lägre vid användande av MT-propellrar jämfört med McCauley över den tidsperiod som innefattades inom arbetet och de begränsande parametrar som fastställdes.

Cette thèse traite le développement d'un modèle mathématique d'optimisation acoustique des trajectoires de vol de deux avions commerciaux en approche sous contrainte énergétique, aérodynamique et opérationnelle. C'est un modèle analytique de contrôle optimal non-linéaire et non-convexe régi par un système d'équations différentielles ordinaires issues de la dynamique de vol et des contraintes associées. Notre contribution porte sur la modélisation mathématique des équations, l'optimisation et la programmation algorithmique d'un modèle d'optimisation non-linéaire du bruit de deux avions en approche simultanée. Les points abordés sont le développement mathématique du modèle 3D «exact» de leur dynamique de vol, la modélisation mathématique de la commande optimale de ce système dynamique, l'introduction de la consommation du carburant par les avions comme une équation différentielle avec une fonction consommation spécifique variable en fonction de l'évolution de leur dynamique, la modélisation mathématique instantanée de la fonction objectif représentant le bruit global des deux avions en approche. Sa résolution porte sur la méthode directe de programmation séquentielle quadratique avec régions de confiance sous AMPL et KNITRO. Une méthode indirecte a été appliquée sous le principe de maximum de Pontryagin suivie d’une discrétisation de type Runge-Kutta partition-née symplectique d'ordre 4 afin de démontrer la commutation entre l'approche directe et l'approche indirecte. Les résultats obtenus confirment des trajectoires optimales en descente continue, réduisant le bruit au sol ainsi que la consommation de kérosène de deux avions / This thesis develops an mathematical non-linear optimization model of flight paths of two aircraft in approach minimizing the perceived noise on the ground while energetic constraint is considered. This is an analytical model of non-linear and non-convex optimal control governed by a system of ordinary differential equations resulting from the dynamics of flight and with their associated constraints. Our contribution focuses on the mathematical modeling equations, optimization and algorithmic programming of an acoustic non-linear optimization model of two aircraft simultaneously on approach. The addressed issues are the mathematical development of the «correct» 3D model, their flight dynamics, the mathematical modeling of the optimal control of dynamic system, the consideration of fuel consumption by aircraft as a differential equation with a consumption function specific variable depending on the evolution of their dynamics, the mathematical modeling of the instantaneous objective function representing the overall noise of the two approaching aircraft. Resolution deals with the direct method of sequential quadratic programming with confidence regions while AMPL programming language and KNITRO are considered. An indirect method was applied under the Pontryagin maximum principle, followed by a Runge-Kutta symplectic partitioned discretization to demonstrate the commutation between the direct approach and indirect approach. The expected results confirm optimal trajectories reducing ground noise and fuel consumption of two aircraft