Оптимізація паливних витрат літака цивільної авіації із застосуванням систем IoT

Заголовок (англійською): 
Optimization of fuel consumption of civil aviation aircraft using IoT systems
Автор(и): 
Шабала Є. Є.
Корнійчук Б. В.
Автор(и) (англ): 
Shabala Ye.
Korniichuk B.
Ключові слова (укр): 
IoT; паливна система літака; авіація; оптимізація; економія палива
Ключові слова (англ): 
IoT; aircraft fuel system; aviation; optimization; fuel economy
Анотація (укр): 
Цивільна авіація має важливе значення для України і світової спільноти в цілому. яка забезпечує глобальну мобільність, пов'язуючи людей, культури та економіки. Щорічно мільярди пасажирів і величезні обсяги вантажів перевозяться повітряними суднами, що робить авіацію критично важливим елементом глобальної економіки. Водночас ефективність експлуатації літаків залишається ключовим завданням для авіакомпаній усього світу, адже авіаційне паливо є найбільшою статтею витрат, яка становить близько 30% загального бюджету перевізників. Сучасні задачі включають не лише необхідність зниження витрат пального, а й досягнення екологічної стійкості, адже авіаційна галузь є значним джерелом викидів вуглекислого газу (CO₂). Вирішення цих проблем потребує інноваційних підходів і впровадження новітніх технологій, які уможливлюють оптимізувати використання палива, покращити експлуатаційні характеристики літаків та мінімізувати негативний вплив на навколишнє середовище. Серед сучасних технологій особливу увагу привертає Інтернет речей (IoT), який дає змогу інтегрувати численні сенсори, системи аналізу даних і алгоритми прогнозування для забезпечення безперервного моніторингу й управління різними компонентами літаків. IoT-технології пропонують унікальні можливості для вдосконалення паливної системи літака, роблячи її не лише більш ефективною, але й інтелектуальною. Для оптимізації паливних витрат літака пропонується модель IoT-системи, яка включає датчики для контролю рівня палива, температури та тиску, контролери для обробки даних і зв’язку з аналітичними платформами, хмарні платформи для аналізу даних за допомогою машинного навчання та комунікаційні протоколи (MQTT, LoRaWAN, 5G) для швидкої передачі інформації. Очікується, що зниження витрат пального на 5% забезпечить значну економію щорічно. Це не лише сприяє підвищенню ефективності експлуатації літаків, а й зменшує екологічне навантаження. Запропонована IoT-система вирішує низку важливих завдань, таких як: скорочення витрат палива, раннє виявлення витоків та несправностей, оптимізація планування польотів і технічного обслуговування, мінімізація впливу людського фактора на управління паливними ресурсами. Отже, інтеграція IoT-систем в авіацію відповідає глобальним трендам сталого розвитку та цифровізації транспортної галузі.
Анотація (англ): 
Civil aviation is of great importance to Ukraine and the global community as a whole. Which provides global mobility, connecting people, cultures and economies. Every year billions of passengers and huge volumes of cargo are transported by aircraft, which makes aviation a critically important element of the global economy. At the same time, the efficiency of aircraft operation remains a key task for airlines around the world, because aviation fuel is the largest expense item, occupying about 30% of the total budget of carriers. Today's challenges include not only the need to reduce fuel costs, but also achieving environmental sustainability, as the aviation industry is a significant source of carbon dioxide (CO₂) emissions. Solving these problems requires innovative approaches and the introduction of new technologies that optimize fuel use, improve aircraft performance, and minimize negative environmental impacts. Among modern technologies, the Internet of Things (IoT) attracts special attention, which allows the integration of numerous sensors, data analysis systems and predictive algorithms to ensure continuous monitoring and control of various aircraft components. IoT technologies offer unique opportunities for improving the aircraft fuel system, making it not only more efficient, but also intelligent. To optimize aircraft fuel consumption, an IoT system model is proposed, which includes sensors for monitoring fuel level, temperature, and pressure, controllers for data processing and communication with analytical platforms, cloud platforms for data analysis using machine learning, and communication protocols (MQTT, LoRaWAN, 5G) for rapid information transmission. It is expected that a 5% reduction in fuel consumption will provide significant savings annually. This not only contributes to increasing the efficiency of aircraft operation, but also reduces the environmental burden. The proposed IoT system solves a number of important tasks, such as: reducing fuel consumption, early detection of leaks and malfunctions, optimizing flight planning and maintenance, minimizing the impact of the human factor on fuel resource management. Therefore, the integration of IoT systems into aviation corresponds to global trends in sustainable development and digitalization of the transport industry.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 61, 2025
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, number 61, 2025
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
Дата публікації: 
08 Апрель 2025
Номер збірника: 
Розділ: 
ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЄКТУВАННЯ
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ
Литература: 

1.     Вовк О. О., Яковлєва А. В., Овчаренко Т. Л. Сучасний стан забезпеченості авіаційної галузі України паливами для повітряних суден. Наукоємні технології. 2013. № 3. С. 258 – 262. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nt_2013_3_4.

2.     Олешко Т., Марусич О. Пошук альтернативних шляхів забезпечення економічної стабільності авіакомпаній. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Економіка. 2014. Вип. 4. С. 70 – 75. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/VKNU_Ekon_2014_4_16/.

3.     Коваленко, Н., & Горностаєв, О. (2024). Економічні аспекти розвитку цивільної авіації в умовах післявоєнної відбудови: виклики та перспективи. Економіка та суспільство, (67). https://doi.org/10.32782/2524-0072/2024-67-66.

4.     Manuel Soler Arnedo. Universidad Carlos III de MadridОснови аерокосмічної техніки (Arnedo). Паливна система. https://ukrayinska.libretexts.org/Інженерна/Аерокосмічна_інженерія/Основи_аерокосмічної_техніки_(Arnedo)/05%3A_Літальні_прилади_та_системи/5.02%3A_Системи_літальних_апаратів/5.2.02%3A_Паливна_система.

5.     Єршов А. В., Зеленіна О. А., Гелетей І. А., Марченко А. А. Вплив оптимальної зміни висоти польоту на економію палива та збільшення максимальної дальності польоту літака. Вісник двигунобудування. 2019. № 1. С. 6 – 12.

6.     Гончаренко Т. А. Сучасні інформаційні технології для моделювання міського середовища та розробки цифрових двійників міських об’єктів. Управління розвитком складних систем. Київ, 2022. № 51. С. 87 – 93, dx.doi.org\10.32347/2412-9933.2022.51.87-93.

7.     Мазуренко Р. В., Єременко Б. М. Інтелектуальна система керування трафіком великого міста: концепт онтології «моделі рішень». Управління розвитком складних систем. Київ, 2024. № 57. С. 174 – 180, dx.doi.org\10.32347/2412-9933.2024.57.174-180.

8.     Лихова С. Я., Біленчук П. Д., Обіход Т. В. Авіаційна і космічна галузь України: технологічні і правові перспективи розвитку. Юридичний вісник. 2023. №3 (68). С. 25 – 35, dx.doi.org\10.18372/2307-9061.68.17970/

References: 

1.     Vovk, O., Yakovleva, A, Ovcharenko, T. (2013). Current state of supply of aviation industry of Ukraine with fuels for aircraft. Scientific Technologies. Vol.3, pp. 258-262. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nt_2013_3_4 .

2.     Oleshko, T., Marusych, O. (2014).  Search for alternative ways to ensure the economic stability of airlines. Bulletin of the Taras Shevchenko National University of Kyiv. Economics, Issue 4, 70–75. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/VKNU_Ekon_2014_4_16

3.     Kovalenko, N., Gornostaev, O. (2024). Economic aspects of the development of civil aviation in the conditions of post-war reconstruction: challenges and prospects. Economy and Society. Vol. 67, 6 p.

4.     Manuel Soler Arnedo (2022). Universidad Carlos III de MadridFundamentals of Aerospace Engineering (Arnedo). Fuel System. URL: https://ukrayinska.libretexts.org/Engineering/Aerospace_Engineering/Fundamentals_of_Aerospace_Engineering_(Arnedo)/05%3A_Flight_Instruments_and_Systems/5.02%3A_Flight_Systems/5.2.02%3A_Fuel_System.

5.     Yershov, A., Zelenina, O., Geletey, I., Marchenko, A. (2019). The influence of the optimal change in flight altitude on fuel economy and increasing the maximum flight range of an aircraft. Visnyk dvigunobuduvannya. Vol.1, 6–12.

6.     Honcharenko, T. (2022). Modern information technologies for simulation of the urban environment and creation of digital duplicate of city objects. Management of Development of Complex Systems, 51, 87–93, dx.doi.org\10.32347/2412-9933.2022.51.87-93.

7.     Mazurenko, R. & Yeremenko, B. (2024). Intelligent traffic management system of a big city: ontology concept “decision models”. Management of Development of Complex Systems, 57, 174–180, dx.doi.org\10.32347/2412- 9933.2024.57.174-180.

8.     Lykhova, S., Bilenchuk, P., Obikhod, T. (2023). Aviation and space industry of Ukraine: technological and legal prospects for development. Legal Bulletin. 3 (68), 25–35, dx.doi.org\10.18372/2307-9061.68.17970.