Alçalma ve tırmanma profilindeki verimsizliklerin uçuş verileri ve hızlı zamanlı simülasyon kullanılarak yakıt tüketimi ve emisyon üzerindeki etkilerinin analizi
Analysis of the impacts of descent and climb profile inefficiencies on fuel consumption and emissions using flight data and fast time simulation
Yazar: HAKKI AKSOY
Danışman: PROF. DR. ÖZNUR USANMAZ ; PROF. DR. ENİS TURHAN TURGUT
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Hava Trafik Kontrol Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation
Dizin: Emisyon = Emission ; Tırmanma = Climbing ; Uçuş = Flight ; Yakıt tüketimi = Fuel consumption

Özet:
Havacılık faaliyetlerinden kaynaklı yakıt tüketimi ve emisyonu azaltmak için uygulanan birçok strateji mevcuttur. Bu stratejiler arasında, uçak operasyonları kapsamında bulunan devamlı alçalma operasyonları (CDO) ve devamlı tırmanma operasyonları (CCO) terminal kontrol sahası (TMA) içerisindeki geliş ve kalkış operasyonlarından kaynaklı yakıt tüketimini ve emisyonu azaltacak en önemli operasyonel yöntemlerdendir. Bu çalışmada, geliş ve kalkış trafiklerinin süre, yakıt tüketimi ve emisyon bakımından dikey verimlilik analizleri gerçekleştirilmiştir. Dikey verimlilik analizini gerçekleştirmek için uçuş verilerine dayalı CCO/CDO tasarım yöntemi sunulmuş ve bu yöntem kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Dikey verimlilik analizi yapılırken gerçek alçalma ve tırmanma profilleri referans senaryoyu oluşturmuştur. Referans senaryolar ile kıyaslamak üzere geliş trafikleri için 3-derece alçalma açısı ve minimum itki kısıtı altında tasarlanan CDO profilleri; kalkış trafikleri için ise maksimum itki ve maksimum dikey hız kısıtları altında tasarlanan CCO profilleri oluşturulmuştur. Geliş ve kalkış trafiklerinin profilinde meydana gelen verimsizlik nedenleri arasında yol noktası kısıtları, bekleme prosedürleri ve hız rejimi değişiminin etkili olduğu görülmüştür. Örneklem olarak seçilen Trabzon havalimanı için tasarlanan CCO profilleri ortalama % 5,1 süre ve % 8 yakıt; CDO profilleri ise ortalama % 3,9 süre ve % 7,8 yakıt tasarrufu ile sonuçlanmıştır.

Abstract:
There are numerous strategies to reduce fuel consumption and mitigate emissions due to aviation. Continuous descent operations (CDO) and continuous climb operations (CCO) are the most prominent operational methods among these strategies to curb fuel consumption and emissions during the arrival and departure operations within the terminal control area (TMA). In this study, the descent and climb profile efficiency of arrival and departure traffic were analyzed in terms of flight time, fuel consumption and emissions. A flight data-based CCO/CDO design method was presented and implemented in order to perform this analysis. First, the descent and climb profiles based on the flight data were used as baseline scenarios in order to analyze the flight profiles of arrivals and departures. Second, CDO profiles were generated under the constraints of 3-degree descent angle and idle engine thrust for arrivals while CCO profiles were designed under maximum thrust and maximum rate of climb constraints for departures. These newly designed CDO and CCO profiles and baseline scenarios were compared for the analysis. The results of the analysis showed that the waypoint constraints, holding maneuvers and   speed regimes changes have an important role in the efficiency of descent and climb profiles. Trabzon airport (TZX) was chosen as a sample for this study. The CCO profiles designed for TZX resulted in an average of 5.1 % flight time and 8 % fuel savings; CDO profiles resulted in an average of 3.9 % flight time and 7.8 % fuel savings.