czwartek, 19 kwiecień 2018 14:47

Pszczoły i kukułki pokażą liniom lotniczym, jak oszczędzać pieniądze.

Napisane przez PAP Nauka w Polsce
Oceń ten artykuł
(0 głosów)
Współpraca warszawskich i kolumbijskich naukowców zaowocowała powstaniem oprogramowania do optymalizacji tras przelotów samolotów pasażerskich, w istotnej części inspirowanego społecznymi zachowaniami owadów i ptaków. Zdjęcie dzięki uprzejmości AirPoint Flight Simulator Experience. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski Współpraca warszawskich i kolumbijskich naukowców zaowocowała powstaniem oprogramowania do optymalizacji tras przelotów samolotów pasażerskich, w istotnej części inspirowanego społecznymi zachowaniami owadów i ptaków. Zdjęcie dzięki uprzejmości AirPoint Flight Simulator Experience. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski

Polsko-kolumbijski zespół naukowców stworzył program pozwalający w czasie rzeczywistym racjonalnie modyfikować trasy przelotów samolotów pasażerskich. Dzięki temu można zaoszczędzić wiele pieniędzy - przekonują badacze. Inspiracją były... owady i ptaki.

Zweryfikowane przez miliony lat ewolucji cechy świata ożywionego były inspiracją dla zespołu złożonego z naukowców i inżynierów z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie oraz Universidad Cooperativa de Colombia (UCC). Jak informuje IChF PAN w przesłanej PAP informacji prasowej, współpracowali oni przy optymalizacji tras przelotów samolotów. Celem ich pracy było obniżenie emisji gazów cieplarnianych, zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska hałasem oraz redukcja kosztów eksploatacji maszyn. Zadanie zrealizowano dzięki algorytmom odwzorowującym charakterystyczne cechy zachowania... pszczół i kukułek.

"W Warszawie zajmujemy się przede wszystkim katalizą" - mówi cytowany w informacji prasowej dr hab. inż. Juan Carlos Colmenares (IChF PAN). "Ostatnio się okazało, że w analizie zagadnień katalitycznych mogą znaleźć zastosowanie metody inspirowane rozwiązaniami spotykanymi w przyrodzie ożywionej" - zaznacza.

"Zainteresowało nas, czy moglibyśmy użyć naszej wiedzy do zoptymalizowania spalania paliwa w silnikach samolotowych. Z partnerami z Kolumbii zaczęliśmy prace od jednego modułu, ale program zaczął się szybko rozrastać o kolejne, uwzględniające coraz to inne czynniki wpływające na kształt tras przelotów" - dodaje.

Rozwijane od trzech lat oprogramowanie przygotowano pod kątem wytyczania optymalnych tras przelotu dla krótkozasięgowych samolotów wyposażonych w silniki turbowentylatorowe o stałej objętości spalania. W grupie tej każdy typ samolotu jest reprezentowany przez odpowiedni zestaw parametrów. W przyszłości badacze planują rozbudować oprogramowanie o algorytmy i dane uwzględniające specyficzne cechy samolotów z silnikami innych typów.

Już teraz oprogramowanie uwzględnia cały szereg parametrów, związanych nie tylko z rodzajem stosowanego paliwa, wydajnością pracy silników czy aerodynamiką, lecz także z czynnikami takimi jak pierwotnie zakładane kształty tras przelotów, profile wznoszenia i opadania, długość pasów startowych na lotniskach i lokalna topografia. Optymalizowaniem oddziaływania na środowisko zajmują się moduły dotyczące emisji zanieczyszczeń chemicznych i hałasu. Pakiet spełnia naturalnie normy bezpieczeństwa narzucane przez International Civil Aviation Organization (ICAO).

Jak dowiadujemy się z komunikatu prasowego, sercem oprogramowania są dwa algorytmy wyszukiwania potencjalnych dróg przelotów. Podstawowy algorytm korzysta z zasad widocznych w przyrodzie w stadnych ruchach zwierząt, zwłaszcza w ławicach ryb czy rojach pszczół. Każdy osobnik w stadzie decyduje o kolejnym ruchu na podstawie dotychczasowej wiedzy o najlepszych miejscach odwiedzonych przez siebie oraz przez inne osobniki stada, uwzględnia także bezwładność swojego ruchu. W pakiecie optymalizującym trasy przelotów "pszczołami" są różne punkty w otoczeniu samolotu, przy czym każdy z nich jest traktowany jak odrębny osobnik penetrujący okolicę. Algorytm zaczyna pracę od "roju" punktów poruszających się w otoczeniu samolotu. W kolejnych powtórzeniach algorytmu "pszczoły" zaczynają grupować się wokół miejsca w danym momencie najbardziej optymalnego i to ono jest uznawane za kolejny etap trasy lotu.

Drugi algorytm wyszukiwania następnego etapu lotu naśladuje z kolei zachowanie kukułki, ptaka podrzucającego swoje jaja do cudzych gniazd. Trasy zaprojektowane z użyciem algorytmu kukułki charakteryzują się długimi i prostymi odcinkami, gwałtownie zakręcającymi o 90 stopni.

"Ogromną zaletą opracowanego przez nas oprogramowania jest fakt, że pracuje ono w czasie rzeczywistym" - podkreśla prof. Colmenares. "W rezultacie kontroler lotu wraz z pilotem otrzymują podpowiedzi na bieżąco. Nie tylko mogą podjąć decyzję szybko, ale także świadomie, raz wybierając drogę nieco bardziej ryzykowną, za to oszczędniejszą, innym razem decydując się na trasę maksymalnie bezpieczną, lecz nieco dłuższą" - mówi.

Aby przetestować oprogramowanie, naukowcy przeanalizowali efektywność jego przewidywań w odniesieniu do popularnych samolotów Airbus A320 z silnikami CFM56-5, obsługujących trasy liczące ok. 350 km, przy typowych parametrach lotów (prędkość przelotowa 828 km/h, pułap 39370 stóp itp.). Z przeprowadzonych symulacji wynika, że w sytuacjach niekonwencjonalnych trasy proponowane przez oprogramowanie były średnio o ok. 11 km krótsze od typowych alternatywnych, wytyczanych w klasyczny sposób na podstawie planu lotu. Ostatecznie optymalizacja pozwoliła zredukować łączne koszty operacyjne jednej maszyny o 1,16 proc.

"Zysk na poziomie niewiele większym od procenta nie wygląda na szczególnie wielki. Nasze symulacje pokazują jednak, że nawet w przypadku jednego, za to często eksploatowanego samolotu oszczędności w skali roku mogą sięgać setek tysięcy dolarów" - podkreśla cytowany w komunikacie dr inż. Ramón Fernando Colmenares-Quintero (UCC). "A przecież nasze oprogramowanie dopiero się rozbudowuje i samo nie jest jeszcze w pełni zoptymalizowane! W przyszłości będzie więc można się spodziewać nieco większych oszczędności niż prognozowane obecnie, jednak nie należy tu spodziewać się już cudów" - dodaje.

W najbliższych latach poszczególne części pakietu optymalizującego trasy przelotów samolotów będą udoskonalane, a sam pakiet zostanie rozbudowywany o kolejne moduły. Polsko-kolumbijskie prace badawcze nad tymi zagadnieniami finansowane są ze środków Universidad Cooperativa de Colombia przy wsparciu kolumbijskiego Instituto Tecnológico Metropolitano.

PAP - Nauka w Polsce

Czytany 470 razy Ostatnio zmieniany czwartek, 19 kwiecień 2018 15:00

Artykuły powiązane

  • Generał Jacek Pszczoła Inspektorem Sił Powietrznych.
    Mariusz Błaszczak, minister obrony narodowej powołał z dniem 19 października 2018 roku generała brygady pilota Jacka Pszczołę na stanowisko Inspektora Sił Powietrznych w Dowództwie Generalnym Rodzajów Sił Zbrojnych.
  • Rola lotnictwa w operacji łąpanowsko-limanowskiej 1914 r.

    Gminna Biblioteka Publiczna w Starej Wsi w najbliższy piątek zaprasza na godz. 16:30 do Biblioteki Publicznej w Męcinie na wykład prof. nzw. dr hab. Andrzeja Olejko pt.: „Rola lotnictwa w operacji łąpanowsko-limanowskiej 1914 r.”

  • Imprezy lotnicze 2018 w Polsce - krótkie podsumowanie.

    Nastała przepiękna polska jesień, koniec roku zbliża się wielkimi krokami, wszystko to skłania do przemyśleń i podsumowań tego co wydarzyło się przez ostatni czas. 

  • LOT wezwał związki zawodowe do zaniechania organizacji nielegalnego strajku.

    Strajk w LOT byłby nielegalny i dlatego nie może się odbyć. Spółka poinformowała o tym fakcie Związek Zawodowy Personelu Pokładowego i Latającego oraz Związek Zawodowy Pilotów Komunikacyjnych, wzywając jednocześnie do zaprzestania nawoływania Pracowników do niezgodnych z prawem działań. 

  • Polska Agencja Kosmiczna prowadzi rozmowy o współpracy Polski i USA dot. kosmosu.

    Polska Agencja Kosmiczna prowadzi rozmowy o współpracy Polski i USA dot. kosmosu. Chodzi o rozwój projektów na rzecz misji kosmicznych czy współpracę badawczą w zakresie technologii kosmicznych - podała w piątkowym komunikacie PAK.

  • Pierwszy polski komercyjny satelita Światowid zostanie wystrzelony w kosmos w kwietniu.

    W kwietniu przyszłego roku satelita Światowid już będzie po wszystkich testach. Poleci na międzynarodową stację kosmiczną i stamtąd zostanie wystrzelony na orbitę - powiedział PAP prezes SatRevolution Grzegorz Zwoliński.

  • Small Planet Airlines Polska poszukuje dodatkowych inwestycji poprzez restrukturyzację.

    Polska linia czarterowa Small Planet Airlines Sp. z o. o. ogłosiła, że rozpoczęła proces restrukturyzacyjny (przyspieszone postępowanie układowe) zgodnie z polskim prawem. Ten krok został zaplanowany jako integralna część zmian w Small Planet Group.

  • Pierwszy lot A220 w barwach Delta Air Lines.

    W dniu 6 października o godzinie 14:02 miejscowego czasu z lotniska w Mirabel w kanadyjskiej prowincji Québec do swojego dziewiczego lotu wzbił się pierwszy airbus A220-100 w malowaniu Delta Air Lines. W trakcie trwającego 2 godziny i 53 minut lotu próbnego, składająca się z pilotów-oblatywaczy programu A220 załoga pomyślnie sprawdziła działanie najważniejszych systemów samolotu, po czym powróciła na lotnisko w Mirabel, gdzie maszyna wylądowała o 16:55. 

  • Rakietowy europejski gigant MBDA otwiera przedstawicielsto w Polsce.

    Europejski producent systemów rakietowych MBDA otworzył w Warszawie biuro przedstawicielskie, podkreślając tym samym długofalowe zaangażowanie w Polsce. Przedstawicielstwo zostało otwarte w obecności polskich interesariuszy MBDA oraz przedstawicieli rządów państw macierzystych rakietowej grupy.

  • Linie lotnicze Air France istnieją już 85 lat. Rozpoczynają się obchody tej rocznicy.

    Od 5 października linia Air France rozpoczęła obchody swoich 85. urodzin, które będą trwały przez najbliższe kilka miesięcy. Jubileusz jest świętowany pod hasłem „innowacje”. Firma wraz ze swoimi pracownikami przygotowała liczne inicjatywy na lotnisku, w powietrzu i samym Paryżu. Z okazji urodzin, w październiku i listopadzie mają miejsce m.in. loty historyczne, wystawy, wydarzenia sportowe i inne jubileuszowe akcenty.

Top