Analysis of Aircraft Trajectory Cruise Altitude Optimization
2024 (engelsk)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 poäng / 30 hp
OppgaveAlternativ tittel
Analys av flygdatorns optimering av marschhöjd (svensk)
Abstract [en]
Given the aviation industry’s growing responsibility for greenhouse gas emissions,effective fuel-saving measures are crucial. This work investigates the capabilities andlimitations of the onboard Flight Management Computer (FMC) for cruise altitudeoptimization, specifically comparing its potential fuel and time savings to the PlannedProfile (PP) and a Dynamic Programming (DP) model. A model simulating the FMC isintroduced through a trajectory based flight simulation, integrating accurate weatherdata and aircraft performance tables to replicate realistic flight conditions. This modelis tested through constructed winds scenarios and empirical pilot reports verifying themodel’s reliability. Settings regarding weather information and evaluation logic areadded to investigate the capabilities.
Results show that the on-board computer can offer fuel savings. However, itsoptimization capability is constrained by the quality of the weather information input,and the length of the cruise segments being optimized, with more detailed weatherdata and longer segments yielding better results. Depending on the PP provider, theFMC model may perform comparably, however, in this study, it performs worse thanPP. On the other hand, significant enhancements in fuel savings are achieved by theDP model which leverages detailed weather forecasts and a complete overview of theflight.
Abstract [sv]
På grund av flygindustrins växande bidrag till utsläpp av väsxhurgaser är effektivabränslebesparande åtgärder avgörande. Detta arbete undersöker flygdatorns (FMC)möjligheter och begränsningar för optimering av flyghöjd, samt jämföra desspotentiella bränsle- och tidsbesparingar med den inskickade färdplanen (PP) ochDynamic Programming (DP)-modell. En modell som simulerar FMC introducerasgenom en ”flygbanebaserad” simulering, där detaljerad väderdata och flygprestandadata används för att efterlikna realistiska flygförhållanden. Modellen testas genomscenarion med konstruerade vindar och empiriska pilotrapporter för att verifieramodellens tillförlitlighet. Olika inställningar för väderinmatning och höjdutvärderingslogik läggs till för att undersöka datorns pontentiella möjligheter.
Resultaten visar att flygdatorn kan erbjuda bränslebesparingar. Dock är den begränsadav kvaliteten på väderinformationen som fås och längden på cruise-segementen, därmer detaljerad väderinformation och längre segment ger bättre resultat. Beroendepå levenrantör av PP kan FMC-modellen prestera jämförbart. I denna studie visardäremot resultaten att den presterar sämre. Åt andra sidan så kan betydandeförbättringar uppnås av DP-modellen, som utnyttjar högupplöst väderdata och somkan göra en helheltsoptimering av flygningen.
sted, utgiver, år, opplag, sider
2024.
Serie
TRITA-SCI-GRU ; 2024:411
Emneord [en]
Flight Management Computer, Dynamic Programming, Cruise Altitude Optimization, Airline Operations, Emissions Reduction, Fuel Saving
Emneord [sv]
Flight Management Computer, Dynamic Programming, Flyghöjdsoptimering, Bränslebesparing
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-360127OAI: oai:DiVA.org:kth-360127DiVA, id: diva2:1938462
Eksternt samarbeid
AVTECH Sweden AB
Fag / kurs
Aeronautical Engineering
Utdanningsprogram
Master of Science - Aerospace Engineering
Veileder
Examiner
2025-02-182025-02-182025-02-18bibliografisk kontrollert