Optimization of the electrical power distribution in a modern aircraft - Gomes, André Branquinho (2017)
O desenvolvimento tecnológico dos dispositivos utilizados na indústria aeronáutica, bem como o desejo de proporcionar um vôo mais confortável e agradável, estão em constante progressão. Consequentemente, cada vez mais equipamentos eléctricos, não essenciais para o funcionamento básico da aeronave, estão a ser instalados. Estes podem ser sistemas de entretenimento a bordo, fontes de alimentação para dispositivos portáteis, ou outros. Estes dispositivos são na sua maioria distribuídos pela cabine e pelo porão e têm de ser ligados ao sistema eléctrico da aeronave. De modo a satisfazer as diferentes exigências das companhias aéreas, os fabricantes de aviões possibilitam uma crescente personalização das suas aeronaves, pelo que diferentes combinações de dispositivos podem ser escolhidas para instalação. Redesenhar e optimizar o sistema de distribuição eléctrica para cada avião encomendado seria caro e demorado. Por esse motivo, é utilizado um sistema de distribuição fixo e as ligações dos dispositivos personalizáveis têm de cumprir vários critérios. Os diferentes tipos de equipamentos, tal como a sua variação de consumo energético durante o vôo, tornam difíceis as decisões de ligação feitas manualmente. Por esta razão, nas decisões manuais, o principal objetivo é encontrar um esquema de ligações viável e não necessariamente óptimo. Isto indicia a existência de margem para melhorias. O principal objetivo desta tese é a automatização destas decisões, através da sua optimização de acordo com diferentes objectivos, tais como o balanceamento de potência trifásica e o peso. A modelação do problema é baseada em Programação Linear Inteira Mista e é desenvolvida uma ferramenta de optimização utilizando o MATLAB R . Os resultados para os casos de teste demonstram uma melhoria directa nos parâmetros do sistema, com considerável diminuição do tempo despendido. A maior parte das optimizações são realizadas em alguns minutos, o que pode levar a melhorias substanciais no tempo total de personalização da aeronave. Além disso, os resultados revelam também o potencial destas optimizações para melhorar as futuras arquiteturas do sistema de distribuição eléctrica de cabine e porão. O software final desenvolvido automatiza as decisões de ligação e permite incluir várias especificações, tais como objectivos de optimização (únicos ou múltiplos), optimização de parte ou da totalidade do sistema, entre outros parâmetros.