Submitting Campus

Central & South America

Student Status

Graduate

Class

Graduate Student Works

Advisor Name

Dr. Peter O'Reilly

Abstract/Description

This project aimed to improve the efficiency of flight planning of regular airlines regarding the addition of extra fuel due to weather forecasts with low probability occurrence regarding rain and thunderstorm events (30 and 40% chances).

Recommendations:

  • Expand the scope/sample of analyzed flights to include other significant strategic airports.

  • Involve Operations Control Center, Air Operations Engineering, and Safety Department in future studies in order to create an effective policy for extra fuel supply (on planning and flight execution).

  • Include in the study other meteorological phenomena and conditions that involve flights extra fuel supply, such as FOG, MIST, HAZE.

  • Expand the sample to other forecast groups such as FROM, TEMPO, BECOMING within TAF forecasts.

  • Create a field in the flight dispatch documentation, specifically in the navigation paper, to provide crew vital information in probabilistic terms of phenomenon occurrences to justify such additional fuel supply.

  • Foster debate around how to improve the existing infrastructure for meteorological forecasts within the Civil Aviation system, involving all Stakeholders.

The research contributed to clarifying that, in general, there is a statistically proven relationship of increased flight time when meteorological forecasts were confirmed.

By understanding this reality, rain and thunderstorm events tend to limit or temporarily suspend landing and take-off operations at a given airfield, impacting operations, significantly increasing the probability of flights diverting to other airports, as previously planned when dispatched. Considering the costs and operational effects related to this procedure, adding extra fuel to increase the waiting time is an alternative to reduce the probability of alternating flights. The problem presented here is precisely that, demonstrating a causal link between the lengthening of the flight time when forecasting low probability rain and thunderstorm events, which would justify the need for extra fuel supply.

The analysis of results was performed based on the Test Student model. This hypothesis test used statistical concepts to reject a null hypothesis when the test statistic follows a normal distribution. The test was performed by comparing two samples, considering flights planned at proposed times when there were weather forecasts with and without confirmation of this event at the scheduled landing times.

During the research, another relevant aspect identified by the researchers was the inexistence of a policy based on scientific studies, at least among the large Brazilian airlines, that considers the effects of flight time extension to determine the amount of extra fuel to be filled. In a given flight, when there is a weather forecast with a low probability of occurrence. In other words, this ends up leading to the arbitrary addition of extra fuel. Also, in most cases, this will translate or reflect in a more considerable amount than would be necessary. As a direct consequence, the aircraft carries more weight and consumes more fuel, thus decreasing the efficiency of the operation and resulting in thousands of dollars more spent per year, which could be saved. By facing this challenge, this study proposes to emphasize/discuss the possibility of efficiency gains through implementing a policy of adding extra fuel due to meteorology, based on scientific analyses.

Este projeto tem como proposito melhorar a eficiência do planejamento de voo das companhias aéreas regulares, no que se refere a adição de combustível extra devido previsões meteorológicas com baixa probabilidade de ocorrência, quanto aos eventos de chuva e trovoada (30 e 40% de probabilidade de ocorrência).

Recomendações:

  • Ampliar o escopo/a amostra de voos analisados, de modo a incluir outros

    importantes Hubs estratégicos;

  • Envolver CCO, Engenharia de Operações Aéreas e Safety em estudos

    futuros de modo a criar uma política eficaz para abastecimento de combustível extra para o planejamento e realização dos voos;

  • Incluir no estudo outros fenômenos e condições meteorológicas que envolvem abastecimento de combustível extra nos voos, como por exemplo: FOG, MIST, HAZE.

  • Ampliar a amostra para outros grupos de previsões como FROM, TEMPO, BECOMING, dentro das previsões TAFs.

  • Criar um campo na documentação de despacho dos voos, especificamente na navegação, de modo a prover uma informação robusta aos tripulantes em termos probabilísticos da quantidade de vezes que o fenômeno de fato ocorreu, para justificar tal abastecimento de combustível adicional.

  • Fomentar o debate em torno de como melhorar a infraestrutura existente para prognósticos meteorológicos dentro do sistema de Aviação Civil, envolvendo todos os Stakeholders

Para se compreender esta realidade, eventos de chuva e trovoada tendem a restringir e interromper de forma temporária as operações de pousos e decolagens em um dado aeródromo, causando impacto nas operações, aumentando significativamente a probabilidade de voos alternarem para outros aeródromos, conforme planejamento prévio quando são despachados. Considerando os custos e efeitos operacionais relacionados a este procedimento, adicionar combustível extra para aumentar o tempo de espera é uma alternativa para reduzir a probabilidade de os voos alternarem. A problemática apresentada aqui é justamente essa, verificar a relação entre a dilatação do tempo de voo quando da previsão de eventos de chuva e trovoada de baixa probabilidade, o que justificaria a necessidade de abastecimento de combustível extra.

A análise dos resultados foi realizada com base no modelo de Test Student, que é um teste de hipótese que usa conceitos estatísticos para rejeitar ou reter a hipótese nula, sempre que da existência de distribuição normal de dados. O teste foi realizado comparando duas amostras, considerando voos que foram planejados em momentos que havia previsões meteorológicas com e sem a confirmação deste evento nos horários de pouso planejados.

A pesquisa contribuiu para esclarecer que, de maneira geral, existe relação estatisticamente comprovada de maior dilatação do tempo de voo quando as previsões meteorológicas se confirmam.

Durante a pesquisa, outro aspecto relevante identificado pelos pesquisadores foi a inexistência de uma política embasada em estudos científicos, ao menos dentre as grandes companhias aéreas brasileiras, que considere os efeitos de dilatação do tempo de voo para determinar a quantidade de combustível extra a ser abastecido em um dado voo, quando há existência de previsão meteorológica de baixa probabilidade de ocorrência. Em outras palavras, isto acaba levando a adição arbitrária de combustível extra, sendo que na grande maioria das vezes, isto venha a se traduzir ou refletir em uma quantidade maior do que, de fato seria necessário. Como consequência direta a aeronave transporta mais peso, e consome mais combustível, diminuindo assim a eficiência da operação e acarretando em milhares de dólares gastos a mais por ano, que poderiam ser poupados. Diante de tal desafio (propósito) ou tais fatos, este estudo se propõe a enfatizar / discutir a possibilidade de ganhos de eficiência, através da implementação de uma política de adição de combustível extra devido a meteorologia, baseada em análises cientificas.

Document Type

Capstone

Publication/Presentation Date

10-2021

Location

Sao Paolo, Brazil

Additional Information

This Capstone Project was prepared and approved under the direction of the Group’s Capstone Project Chair, Dr. Peter E. O’Reilly It was submitted to Embry-Riddle Aeronautical University in partial fulfillment of the requirements for the Aviation Management Certificate Program

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