Scenario studies for a micro-feeder air transportation service

New challenges related to an increasing electrification of the transportation sector, for the abatement of pollutants, are also emerging in the aviation field. Current European plans for the development of future air transport involve a major effort in reducing aircraft emissions, both in terms of noise and gaseous emissions, as well as a better comfort in transportation system and a coherent ground infrastructure that can support the estimated growth. The introduction of an innovative hybrid-electric aircraft, up to 19-seats, to create a Micro-feeder service, could be the answer to the European objective. This service aims to provide a connection between small aerodromes (small airports and airfields), located in low-infrastructured areas, and hubs. The Micro-feeder service would be a more convenient, faster, and without road traffic, method of transport, capable of increasing the passenger volume and being eco-sustainable. The European legislation related to airports is a key point and should not be underestimated in a similar study. It should be able to support the creation of such a service. This thesis starts from the analysis of the current legislation related to minor airports and airfields to understand if such a service is allowed to be carry out nowadays. Then a user-friendly algorithm is implemented, because it is useful to evaluate the potential demand. The thesis ends with the actual application of the Micro-feeder transport model over the whole of Italy, using different configurations of aircraft and fleets, thanks to the MILP optimization model. In order to run these instances a High Performance Computing system is used. The analysis evaluates the extent to which airports are opened, the trends of satisfied demand and the aircraft behaviour.

Le moderne sfide di una sempre maggior elettrificazione, nate in primo luogo nel settore dei trasporti di terra, per abbattere gli agenti inquinanti, si stanno affacciando anche nel mondo dell'aviazione. Gli attuali piani europei comportano uno sforzo importante nella riduzione delle emissioni degli aerei, sia in termini di rumore che di sostanze inquinanti, maggior efficienza nei trasporti, miglior comfort e una coerente infrastruttura di terra che possa supportare tutto ciò. Una risposta agli obiettivi Europei può essere fornita dall'introduzione di innovativi velivoli ibridi-elettrici, fino a 19 posti, utilizzati per un servizio Micro-feeder. Questo servizio ha come obiettivo quello di fare da ponte di collegamento tra aerodromi minori (aeroporti e aviosuperfici), posizionati in aree periferiche, e gli hub. Questo diventerebbe un metodo di trasporto più comodo, più rapido ed esente dal traffico stradale, in grado di aumentare il flusso di passeggeri salvaguardando l'ambiente. Aspetto da non sottovalutare in uno studio simile è la normativa Europea relativa agli aeroporti, la quale dovrà essere in grado di sostenere la diffusione di un tale servizio. La tesi unisce diversi ambiti, partendo da un'analisi generale arrivando nello specifico dell'applicazione del servizio di trasporto. Inizia attraverso l'analisi della normativa vigente relativa agli aeroporti minori e alle aviosuperfici per capire se al giorno d'oggi è permesso effettuare tale servizio. Il passo successivo è l'implementazione di un algoritmo intuitivo, attraverso il quale valutare la domanda potenziale. La tesi termina con l'applicazione vera e propria del modello di trasporto Micro-feeder su tutta l'Italia con diverse configurazioni di velivoli e flotte, grazie all'algoritmo di ottimizzazione MILP. Per poter eseguire queste istanze è stato necessario usare un sistema di calcolo ad elevate prestazioni. Viene analizzato con che misura vengono aperti gli aeroporti, i trend della domanda soddisfatta e il comportamento dei velivoli nei diversi scenari.