Detailed scheduling and routing of helicopter flights with specific aviation constraints

Abstract

ÖZET Yüksek irtifası ve yolların yetersizliğinden dolayı helikopterler Türk Kara Kuvvetleri tararından Türkiye'nin doğusunda oldukça yaygın kullanılmaktadır. Bu yüksek kesimli bölgede, geniş bir alana dağılmış ve yüksek noktalara konuşlandırılmış birçok askeri karakol mevcuttur. Bu karakolların personel değişimleri ve ana üslerinden talep ettikleri malzemelerin taşınması sadece helikopterler ile sağlanabilmektedir. Söz konusu helikopterlerin uçuş rotalaması, pilotlar tarafindan manuel ve tecrübeye dayalı olarak yapılmaktadır. Bu yaklaşım helikopterlerin verimsiz kullanılmasına, ayrıca gereksiz zaman ve yakıt sarfına neden olmaktadır. Her hava aracı gibi helikopterlerin de işletme maliyetleri çok yüksek olduğu için uçuş sürelerinin azaltılması ihtiyacı duyulmaktadır. Bu problem Helikopter Uçuş Rotalaması Problemi olarak adlandırılmaktadır. Literatürde açıklanan problemi çözebilecek benzer çalışmalar mevcuttur, ancak bazı havacılık kısıtlarını içermemektedir. Bu kısıtlardan biri, irtifa ve sıcaklığa göre değişen helikopter performansı, diğeri ise, ilk kalkışta bulundurulan yakıt miktarıdır. Bu kısıtlar problemi oldukça karmaşık hale getirmektedir. Bu düşünceden hareketle, sunulan tez çalışmasının amacı, tanımlanan karmaşık karar problemi için etkin bir çözüm algoritması geliştirmektir. IX

ABSTRACT Because of the high altitudes and the lack of roads, helicopters are widely used by Turkish Army in the Eastern Türkiye. In this high terrain region there are a lot of military posts geographically distributed and located at the top of mountains. They require the delivery of a particular commodity and the exchange of the personnel from the main base by using only the helicopters. The routing of a helicopter is being determined with respect to the pilot's experience. This manual approach causes inefficiencies in helicopter operations in terms of time and fuel consumption. Since the operating costs of helicopters are high, it is necessary to minimize the total flying distance of the helicopter. The above issue is a Helicopter Routing Problem. In the literature, similar studies exist, but, these do not contain the specific aviation constraints. One of these constraint is that the helicopter performance changes according to altitude and temperature. Another constraint not mentioned in literature is the amount of initial fuel capacity. This situation makes the problem very complex to be solved in a single model. Hence, the aim of this study is to propose a solution algorithm for the problem of helicopter routing with the specific aviation constraints defined above. vm