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Análise do consumo de combustível em navegação aérea por waypoints em 4D

Author(s): Fernandes, Márcio Filipe Pereira

Date: 2012

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.6/2008

Origin: uBibliorum

Subject(s): Cost index; Controlo de Trajetórias


Description

O problema do aumento do preço dos combustíveis tem levado as companhias aéreas a procurar novos métodos de navegação e novas formas de otimizar o consumo de combustível das suas aeronaves. Durante as diferentes fases do voo, existem vários fatores que influenciam direta e indiretamente o consumo total de combustível, tendo estes por isso que ser controlados e otimizados por todos os operadores de aeronaves. Neste trabalho é feita uma análise do consumo de combustível para as fases de subida, cruzeiro e descida, com recurso a um método de navegação 4D definida por waypoints. Este tipo de navegação consiste em percorrer uma sequência de pontos pré-definidos num determinado tempo do voo, que, por sua vez, definem a trajetória do voo. Deste modo, nesta dissertação é analisado um conjunto de diferentes trajetórias para um dado destino, com o objetivo de se avaliar qual delas permite um menor consumo total de combustível. O algoritmo utilizado para a navegação definida por waypoints 4D foi fornecido nas aulas de Otimização e Controlo de Trajetórias. As equações de navegação foram derivadas através do algoritmo de Butcher para sistemas controlados e a sua implementação foi feita no programa Matlab®. Da análise feita para a fase de subida de um voo comercial de médio curso, verifica-se que é possível poupar cerca de 10,8% de combustível consumido em perfis de ângulo de subida superior. Ainda assim é também possível diminuir 5,8% com a aplicação de uma razão de subida máxima e variável. Para voos de pequeno curso, onde o tempo de voo não é suficiente para atingir altitudes elevadas de cruzeiro, verifica-se uma redução de 8,4% de combustível consumido com o prolongamento da fase de subida até altitudes máximas de cruzeiro possíveis. Durante a descida um perfil baseado numa razão de descida máxima permite uma diminuição do consumo de combustível significativa. Comparativamente com outros métodos baseados na otimização de funções diferenciáveis, os métodos utilizados neste trabalho requerem um menor esforço computacional, apresentando no entanto uma boa precisão de resultados finais, podendo estes serem utilizados em diversas aplicações no que respeita à gestão de trajetórias das companhias aéreas. O estudo realizado permite quantificar o consumo de combustível para as diferentes fases de um voo comercial, no qual se verifica que as fases de subida e descida têm um maior impacto no consumo de combustível. Assim, podemos concluir que um bom planeamento e uma boa escolha das trajetórias do voo, principalmente nestas fases, permitem uma diminuição significativa nos custos relacionados com o consumo de combustível das aeronaves.

Document Type Master thesis
Language Portuguese
Contributor(s) Fernandes, Márcio Filipe Pereira
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