Optimization of flight operations is a way to reduce the impact of aviation on the environment and make the use of airspace more effective. Reductions in fuel consumption and flight time are further desired by airlines to minimize operational costs. The flight planning tools of today optimize the vertical profile with the knowledge of wind conditions at different altitudes. Cost optimal speeds are however currently selected by the aircraft computer itself. Because this selection is performed locally and with limited data, e.g., weather, there is reason to believe speeds could be further optimized for an overall lower cost. This work presents a model constructed to optimize speeds through the implementation of modified cost indices along the cruise phase of a flight for minimized cost including fuel and time consumption. First, the effects of different parameters on the economical speed chosen by the aircraft are presented. A brute force approach is then used to establish optimal cost index selection when all possible paths are evaluated. From this, a speed optimizing dynamic programming model is constructed to find optimized cost index paths. Results of the model show reductions in flight costs, presented as either a fuel or a time reduction. Conclusions are derived from the test results to suggest improvements of the model and the next steps for aircraft flight speed optimization. / Optimering av flygverksamhet är ett sätt att minska påverkan av flygindustrin på miljön och effektivisera användandet av luftrummet. Minskningar av bränsleförbrukning och flygtid är vidare efterfrågat av flygbolag för minimering av flygverksamhetskostnader. Dagens planeringsverktyg optimerar den vertikala flygprofilen med information om vindförhållanden på olika altituder. Kostoptimala hastigheter väljs däremot av flygmaskinen själv i nuläget. I och med att dessa val utförs lokalt och med begränsad information, bland annat om väder, finns det anledning att ana att hastigheter kan optimeras ytterligare för att sänka helhetskostnader. Detta arbete presenterar en modell skapad för att finna optimerade hastigheter som implementeras med modifierade kostindex längs sträckflygningsfasen av en flygning för minimerad kostnad inkluderande bränsle- och tidkonsumption. Först presenteras effekten av olika parametrar på den ekonomiska hastigheten vald av flygdatorn. En brute force-metod används sedan för att fastställa den optimala kostindex banan då samtliga möjliga vägar utvärderas. Utifrån detta skapas en dynamisk programmeringsmodell för hastighetsoptimering för att finna en optimal kostindex bana. Resultat från modellen visar minskade flygkostnader i form av antingen bränsle- eller tidsbesparingar. Slutsatser dras utifrån testresultaten för att föreslå förbättringar av modellen och nästa steg för optimering av hastighet för flygplan.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-340336 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Larsson, Louise |
| Publisher | KTH, Lättkonstruktioner, marina system, flyg- och rymdteknik, rörelsemekanik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2023:276 |
Page generated in 0.0024 seconds