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 219 razy Ostatnio zmieniany czwartek, 19 kwiecień 2018 15:00

Artykuły powiązane

  • W Polsce będą budowane podzespoły do satelitów i statków kosmicznych.

    W Polsce będą budowane podzespoły do satelitów i statków kosmicznych, zakłada umowa podpisana w piątek w Warszawie przez Śląskie Centrum Naukowo Technologiczne Przemysłu Lotniczego (SCNTPL) i spółkę Thales Alenia Space (TAS).

  • Emilewicz: w branży kosmicznej mamy ponad 300 podmiotów - większość to MŚP.

    Pięć lat temu mieliśmy niespełna 30 podmiotów gospodarczych, które identyfikowały siebie jako branża kosmiczna, dziś jest ich ponad 300, z których większość to małe i średnie firmy - powiedziała PAP minister przedsiębiorczości i technologii Jadwiga Emilewicz.

  • Instytut Lotnictwa podpisał list intencyjny w sprawie budowy samolotu ILX-34.

    24 maja 2018 roku w siedzibie Instytutu Lotnictwa w Warszawie został podpisany list intencyjny wyrażający wolę współpracy przy realizacji przedsięwzięcia budowy innowacyjnego wielozadaniowego samolotu turbośmigłowego nowej generacji ILX-34. Sygnatariuszami listu pod honorowym patronatem Ministerstwa Przedsiębiorczości i Technologii są: Instytut Lotnictwa, Polska Grupa Zbrojeniowa S.A. oraz Agencja Rozwoju Przemysłu S.A.

  • 37. Ogólnopolskie Zawody Samolotowe im. Zdzisława Dudzika.

    Komisja Samolotowa Aeroklubu Polskiego zaprasza na XXXVII Ogólnopolskie Zawody Samolotowe im. Zdzisława Dudzika, które odbędą się na terenie Górskiej Szkoły Szybowcowej w Międzybrodziu Żywieckim.

  • "Zostań pilotem szybowcowym" - afisz z lat 60' w zbiorach Muzeum Sił Powietrznych.

    "Podczas Nocy Muzeów miłą niespodziankę sprawił nam pan Jakub Gołębiowski, przekazując do zbiorów Muzeum Sił Powietrznych ciekawy dokument życia społecznego." - można przeczytac na stronie dęblińskiego muzeum - "Afisz zapraszający na Pokazy Lotnicze 11 września 1960 roku w Białej Podlaskiej, organizowany przez Wojskowy Aeroklub Dębliński jest typowym akcydensem informacyjnym, wykonanym jako druk jednostronny w formacie A3. Na przykładzie tego akcydensu możemy prześledzić, jak bardzo zmienił się język wypowiedzi na przestrzeni blisko 60 lat. Afisz składa się prawie w całości z tekstu, towarzyszy mu prosta oprawa graficzna."

  • Testowy lot Światowida - pierwszego polskiego satelity obserwacyjnego.

    26 maja, we Wrocławiu, z terenu należącego do Politechniki Wrocławskiej, wystartuje prototyp Światowida – pierwszego polskiego satelity obserwacyjnego. Urządzenie zostanie wyniesione na wysokość około 30 km nad Ziemią za pomocą balonu stratosferycznego. Tam, w warunkach zbliżonych do panujących na niskiej orbicie, przeprowadzone zostaną testy wszystkich modułów elektroniki pokładowej oraz sprawdzona zostanie łączność satelity ze stacjami naziemnymi.

  • Czy Polska dołączy do programu budowy samolotu V generacji? To niewykluczone – twierdzi MON.

    Ministerstwo Obrony Narodowej nie wyklucza, że Polska dołączy do państw biorących udział w programie budowy samolotu wielozadaniowego nowej generacji. Na razie w projekt zaangażowały się Niemcy i Francja, które chcą, by nowa maszyna zastąpiła używane przez ich armie myśliwce, czyli Eurofightery Typhoon oraz myśliwce Dassault Rafale.

  • NATO Tiger Meet ma niemal 60-letnią tradycję.
    W ciągu dwóch tygodni samoloty z tygrysim logo z kilkunastu europejskich krajów wzbiją się w powietrze około tysiąca razy, a piloci spędzą za sterami 1600 godzin. Szkolenie NATO Tiger Meet ma niemal 60-letnią tradycję, ale w Polsce odbywa się po raz pierwszy. Dziś pilotów m.in. z Grecji, Włoch i Czech przywitał Mariusz Błaszczak, minister obrony narodowej.
  • Polacy w ważnej misji Europejskiej Agencji Kosmicznej.

    Europejska Agencja Kosmiczna buduje satelitę, który pozwoli na dokładne badanie stanu zalesienia Ziemi i szacunki ilości dwutlenku węgla pochłanianego przez drzewa. Polscy inżynierowie pracują nad ważnymi komponentami urządzenia.

  • Takich obrazów z Marsa jeszcze nie było. To również dzięki polskim naukowcom.

    Orbiter TGO (Trace Gas Orbiter), który w 2016 roku w ramach misji ExoMars dotarł do Czerwonej Planety, przesłał pierwsze zdjęcia wykonane po zajęciu pozycji na nowej orbicie. W pracach nad stworzeniem urządzenia brali udział polscy naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk i firmy Creotech Instruments S.A.

Top