Optimierte Continuous Descent Operations unter unsicheren Umwelt- und Missionsbedingungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hartmut Fricke
• Fachliche Zuordnung: Verkehrs- und Transportsysteme, Intelligenter und automatisierter Verkehr
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327114631

Entlang der zentralen Ziele des Großforschungsprojektes Single European Sky ATM Research Programme (SESAR) wurde mit dem im Jahr 2012 durch die EUROCONTROL veröffentlichten Masterplan die Grundlage für die Ausgestaltung des zukünftigen Luftverkehrsmanagement (ATM) gelegt. Ein Kernelement des ATM Masterplans ist neben der Integration der Flughafenprozesse und der Entwicklung eines systemweiten Informationsmanagements (SWIM), die Umsetzung von energiearmen, ökonomischen Continuous Descent Operations (CDO) zur Effizienzsteigerung von Anflugverfahren. Die bisher postulierten Forschungsziele bzgl. der zeit- und treibstoffoptimierter Effizienz konnten im Realbetreib bisher nicht bestätigt werden. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind zahlreiche Eingangs- bzw. Störgrößen für die präzise Bestimmung individueller CDOs nicht hinreichend genau oder noch gar nicht bekannt. Eine verlässliche Vorhersage des Sinkflugbeginns am Top of Descent (ToD) ist damit nicht robust möglich. Untersuchungen hinsichtlich einer präziseren Modellierung und Beschreibung ursächlicher deterministischer Eingangsgrößen und stochastischer Störgrößen sowie die Wirkung von verfehlten optimalen Punkten (hier ToD) entlang des Flugweges werden somit erforderlich. Im operativen Einsatz ist von einem Verpassen des ToD auszugehen. In diesem, nicht auszuschließenden Fall muss für den Luftfahrzeugführer erkennbar sein, ob besser zu früh oder verspätet in den Sinkflug im Sinne einer second best solution gegangen werden sollte. Ziel des Forschungsprojektes ist es, Piloten und Lotsen auf Basis der Kenntnis aller Eingangs- und Störgrößen und unter Berücksichtigung von Zielfunktionen (ökonomischer und erstmals auch ökologischer Effizienz) optimierte CDO Profile innerhalb eines logischen Erwartungsraums zur Verfügung zu stellen.Die Umsetzung der komplexen Zielstellung erfolgt mit Hilfe von sieben Arbeitspaketen. Nach der Darstellung des Status Quo zur Optimierung von Anflugverfahren inklusive der damit einhergehenden Eingrenzung des geltenden CDO Untersuchungsraum folgt die Klassifizierung und Parametrierung der CDO Eingangs- und Störgrößen, welche in der anschließenden stochastischen Modellierung energieoptimierter CDO Berücksichtigung finden. Sodann wird die stochastische Optimierung des theoretisch möglichen CDO Lösungsraums mit Hilfe von innovativen OR Methoden umgesetzt. Im Ergebnis werden o. g. gültige, allerdings suboptimale, second best CDO solutions erzeugt. Diese Lösungen sollen sodann mithilfe eines visuellen Unterstützungssystems für Piloten und Lotsen als sog. Improved Descent Advisor auf operationelle Umsetzbarkeit validiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Ostap Okhrin