p As rotas de vôo de aeronaves de passageiros são geralmente bem estabelecidas. Na prática, fatores imprevistos, principalmente relacionado ao clima, frequentemente forçam os pilotos a cobrir mais quilômetros do que o previsto. Uma equipe polonesa-colombiana de cientistas e engenheiros, inspirado no comportamento de insetos e pássaros, desenvolveu um software que permite a modificação racional em tempo real das rotas de vôo. O sistema apresentou vantagens financeiras e ambientais mensuráveis. p A vida selvagem costuma servir de inspiração para cientistas. Foi o caso dos cientistas e engenheiros do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências (IPC PAS) de Varsóvia e da Universidad Cooperativa de Colombia (UCC). A equipe usou seu conhecimento interdisciplinar para otimizar as rotas de vôo das aeronaves. O objetivo era reduzir as emissões de gases de efeito estufa, reduzir a poluição sonora e reduzir os custos operacionais. A tarefa foi realizada usando algoritmos que refletem as características do comportamento de abelhas e cucos.

p "Em Varsóvia, lidamos principalmente com catálise. Recentemente, métodos inspirados em soluções encontradas na natureza foram aplicados na análise de questões catalíticas, "explica o Prof. Juan Carlos Colmenares, do IPC PAS. “Estávamos interessados ​​em ver se poderíamos usar nosso conhecimento para otimizar a combustão de combustível em motores de aeronaves. Com nossos parceiros da Colômbia, começamos a trabalhar com um módulo, mas o programa começou a crescer rapidamente para incluir mais, levando em consideração outros fatores que afetam os padrões de voo. "

p Em desenvolvimento há três anos, o software foi preparado em termos de definir trajetórias de vôo ideais para aeronaves de curto alcance equipadas com motores turbo-ventilador com um volume de combustão constante. Dentro deste grupo, cada tipo de aeronave é representado por um conjunto apropriado de parâmetros. No futuro, os pesquisadores planejam expandir o software com algoritmos e dados levando em consideração as características específicas das aeronaves com motores de outros tipos. O software já incorpora toda uma gama de parâmetros, relacionado não apenas ao tipo de combustível usado, desempenho do motor ou aerodinâmica, mas também para as trajetórias de vôo originalmente assumidas, perfis de escalada e descida, comprimento das pistas do aeroporto e topografia local. Os módulos químicos e de emissão de ruído tratam da otimização do impacto no meio ambiente. O pacote atende aos padrões de segurança impostos pela Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO).

p O coração do software são dois algoritmos para encontrar caminhos de vôo potenciais. O algoritmo básico usa princípios vistos na natureza no movimento de grupos de animais, especialmente em cardumes de peixes ou enxames de abelhas. Cada indivíduo do grupo decide sobre o próximo movimento com base no conhecimento acumulado dos melhores locais visitados por aquele indivíduo e outros do grupo; também leva em consideração a inércia do movimento.

p No pacote de otimização de trajetórias de vôo, as 'abelhas' são vários pontos ao redor da aeronave, cada um deles sendo tratado como um indivíduo separado navegando na área. O algoritmo começa a trabalhar a partir de um enxame de pontos que se movem ao redor do plano. Nas próximas iterações do algoritmo, as 'abelhas' começam a se agrupar em torno do lugar ideal em um determinado momento, que é considerado o próximo estágio da trajetória de vôo.

p O segundo algoritmo para procurar o próximo estágio do vôo imita o comportamento do cuco, um pássaro que põe seus ovos nos ninhos de outras aves. As trajetórias de vôo projetadas usando o algoritmo cuco são caracterizadas por longas, seções retas, girando rapidamente 90 graus.

p “A grande vantagem do software que desenvolvemos é o fato de funcionar em tempo real. Por isso, o controlador de vôo e o piloto recebem dicas regularmente. Eles podem não apenas tomar uma decisão rapidamente, mas também conscientemente, depois de escolher uma rota um pouco mais arriscada, mas aquele que é mais econômico, em outras ocasiões, optando por uma rota segura ao máximo, mas demorando um pouco mais, "diz o Prof. Colmenares.

p Para testar o software, os pesquisadores analisaram a eficácia de suas previsões com relação à popular aeronave Airbus A320 com motores CFM56-5, servindo rotas de cerca de 350 km com parâmetros de voo típicos (velocidade de cruzeiro 828 km / h, 39, 370 pés, etc.). As simulações mostram que em situações não convencionais, as rotas propostas pelo software foram, na média, cerca de 11 km mais curto do que as alternativas típicas, delineado da maneira clássica com base no plano de vôo. Em última análise, a otimização permitiu que os custos operacionais totais de uma máquina fossem reduzidos em 1,16 por cento.

p "O lucro em um nível não muito maior do que 1 por cento não parece particularmente bom. Nossas simulações mostram, Contudo, que, no caso de uma aeronave única, mas frequentemente usada, a economia ao longo de um ano pode chegar a centenas de milhares de dólares. E ainda estamos apenas começando a expandir nosso software e ainda não está totalmente otimizado! Então, no futuro, podemos esperar economias um pouco maiores do que as previstas atualmente ... mas não devemos esperar milagres ", diz o Dr. Eng. Ramón Fernando Colmenares-Quintero, Prof. UCC.

p Nos próximos anos, as partes individuais do pacote otimizando as rotas de voos serão melhoradas, e o próprio pacote será expandido com novos módulos.