Optimization of the demand satisfied by a micro-feeder hybrid-electric air transport service

Against a background of increasing energy demand and rising fuel prices, hybrid-electric propulsion systems have the potential to significantly reduce fuel consumption in aviation. By taking advantage of both electric motor and internal combustion engine, these systems provide not only a benefit in fuel saving but also a great reduction in take-off noise and emission levels. In this thesis, hybrid-electric aircraft are assessed as an alternative air transport service for short range regional travel. The aim of this transport service is to connect the international airports with zones characterized by poor or inefficient traditional transport services. In this context, a mathematical optimization problem is formulated in order to maximize the demand satisfied by the introduction of hybrid-electric aircraft on the market. Moreover, a secondary objective is the minimization of the total number of necessary airports for such demand. The model is tested in a realistic case study, corresponding to Northern Italy geographical area. Considering different scenarios, the trends of the satisfied demand and activated airports depending on the fleet size are analysed.

In un contesto caratterizzato dall’incremento della domanda energetica e del prezzo dei combustibili, i velivoli a propulsione ibrida permettono di ridurre notevolmente il consumo di carburante nel settore dell’aviazione. Traendo vantaggio sia dal sistema propulsivo elettrico che dal motore a combustione interna, questi sistemi conferiscono non solo un beneficio in termini di risparmio di carburante, ma anche una netta riduzione del rumore prodotto nella fase di decollo. In questo lavoro di tesi, i velivoli a propulsione ibrida vengono studiati come possibile applicazione civile, riguardante un sistema di trasporto aereo per viaggi regionali a corto raggio. L’obiettivo di questo sistema di trasporto è quello di collegare gli aeroporti internazionali con zone geografiche nelle quali i sistemi di trasporto tradizionali (treni, autobus, ecc.) risultano inefficienti. In tale contesto, viene formulato un modello di ottimizzazione matematica che permette di massimizzare la domanda catturata dall’introduzione di velivoli a propulsione ibrida nel mercato dell’aviazione. Inoltre, l’obiettivo secondario di tale modello è la minimizzazione del numero di aeroporti necessari ad utilizzare tale sistema di trasporto aereo. Questo modello viene testato considerando il Nord Italia come area geografica di riferimento, e vengono analizzati l’andamento della domanda soddisfatta ed aeroporti attivati in funzione della flotta a disposizione, considerando una serie di possibili scenari.