Department of Aviation Technologies

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas konvoliucinių neuroninių tinklų taikymas orlaivių aerodinaminių paviršių pažaidų klasifikavimui. Darbe analizuojama aerodinaminių paviršių pažaidų reikšmė orlaivio techninei būklei, eksploatacijai ir skrydžių saugai, aptariami tradiciniai patikros metodai bei jų apribojimai. Tyrime parengtas aerodinaminių paviršių vaizdų duomenų rinkinys, pritaikytos ResNet-18 ir EfficientNet-B0 architektūros, atliktas jų mokymas, validavimas ir testavimas. Modelių veikimas įvertintas pagal klasifikavimo rodiklius, o gauti rezultatai parodė konvoliucinių neuroninių tinklų taikymo galimybes automatizuotam pažaidų atpažinimui vaizduose. Darbe taip pat pristatomas sukurtas sprendimas, leidžiantis pagal pasirinktą aerodinaminio paviršiaus vaizdo fragmentą nustatyti, ar jame yra pažaida, ar jos nėra.

The master’s thesis examines the application of convolutional neural networks for the classification of damage on aircraft aerodynamic surfaces. The thesis analyses the significance of aerodynamic surface damage for the technical condition, operation and flight safety of an aircraft, and discusses traditional inspection methods and their limitations. In the study, an image dataset of aircraft aerodynamic surfaces was prepared, the ResNet-18 and EfficientNet-B0 architectures were applied, and their training, validation and testing were performed. The performance of the models was evaluated using classification metrics, and the obtained results demonstrated the potential of convolutional neural networks for automated damage recognition in images. The thesis also presents the developed solution, which enables the identification of whether damage is present or absent in a selected image fragment of an aerodynamic surface.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjami Europos civilinės aviacijos konferencijos (ECAC) zonoje taikomi oro eismo valdymo procesai, jų efektyvumas bei prognozavimo galimybės, remiantis operatyvinių rodiklių analize. Tyrimo tikslas – sukurti matematinį paklausos ir pasiūlos valdymo (DCB) modelį, kuris, atsižvelgdamas į oro erdvės struktūrą, eismo sąlygas, sektorių konfigūraciją bei skrydžių paklausą, paskirstytų oro srautus taip, kad bendras vėlavimų lygis būtų minimalus. Modelio veikimas grindžiamas mišriųjų sveikųjų skaičių tiesinio programavimo (MILP) metodais, leidžiančiais jį taikyti taktinio lygmens (einamosios dienos) operacijoms planauoti. Sukurtas modelis leidžia efektyviau valdyti oro eismo srautus, įvertinant sistemos apribojimus ir dinamiškas veiklos sąlygas. Tyrimo rezultatai rodo, kad taikomas modelis gali prisidėti prie oro eismo valdymo procesų tobulinimo, mažinant vėlavimus ir gerinant oro erdvės pajėgumų panaudojimą. Darbą sudaro 7 dalys: įvadas, literatūros analizė, metodologija, tyrimo rezultatai, diskusija, išvados, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 63 p. teksto be priedų, 21 iliustracija, 16 lentelių , 36 bibliografiniai šaltiniai.

This master’s thesis examines air traffic management processes applied within the European Civil Aviation Conference (ECAC) area, focusing on their efficiency and forecasting based on the analysis of operational performance indicators. The aim of the research is to develop a mathematical Demand and Capacity Balancing (DCB) model that, considering airspace structure, traffic conditions, sector configurations, and flight demand, allocates air traffic flows in a way that minimizes the overall level of delays. The proposed model is based on Mixed-Integer Linear Programming (MILP) and is designed for application at the tactical level (day-of-operations), enabling real-time or near real-time decision support. The results of the study indicate that the developed model can effectively improve air traffic flow management by reducing delays and enhancing the utilization of available airspace capacity. The findings suggest that such an approach has practical potential for further development and implementation in air traffic management processes. The thesis consists of 7 parts: introduction, literature review, methodology, research results, discussion, conclusions, and references. The total volume of the thesis is 63 p. of text (excluding appendices), including 21 figures, 16 tables, and 36 sources.

Baigiamajame magistro darbe analizuojamas Lietuvos oro eismo valdymo įvykių pranešimo sistemos veiksmingumas. Pirmojoje darbo dalyje sistemingai apžvelgiami aviacijos saugos konceptai bei apžvelgiami naujausi metodai, taikomi įvykių pranešimų sistemose. Metodologijos skyriuje analizuojami esami bei galimi metodai įvykių pranešimo sistemos veiksmingumui gerinti Lietuvoje. Tyrimas atliekamas pasitelkiant „Python“ programavimo kalbą bei transformacinių modelių bibliotekas taikant mašininio mokymosi metodus aviacijos incidentų pranešimams kategorizuoti. Atlikus tyrimą, įvairių mašininio mokymosi modelių našumas palyginamas pagal tikslumą, preciziškumą bei F1 balą ir suformuluojamos išvados dėl efektyviausio modelio automatizuojant aviacijos incidentų pranešimų klasifikavimą. Darbą sudaro 5 dalys: įvadas, literatūros analizė, metodologija, empirinis tyrimas ir išvados. Darbo apimtis –76 p. teksto be priedų, 36 iliustracijos, 11 lentelių ir 66 literatūros šaltiniai.

The final master thesis analyses the effectiveness of the Lithuanian air traffic control event reporting system. The first part of the thesis provides a systematic overview of aviation safety concepts and an overview of the latest methods used in occurrence reporting systems. The methodology analyses existing and potential methods to improve the effectiveness of the occurrence reporting system in Lithuania. The research is carried out using the Python programming language and a library of transformational models, applying machine learning methods to categorise aviation incident reports. The study compares the performance of different machine learning models in terms of accuracy, precision and F1-score, and draws conclusions on the most effective model for automating the classification of aviation incident reports in Lithuanian language. The thesis consists of 5 parts: introduction, literature review, methodology, empirical study and conclusions. Thesis consists of 76 p. of text without appendixes, 36 pictures, 11 tables and 66 references.

Civilinės aviacijos triukšmas išlieka pagrindiniu iššūkiu, ribojančiu šios industrijos augimą. Dėl augančių pasaulinio oro eismo srautų triukšmo tarša tampa vis aktualesne problema. Šiame tyrime kuriamas duomenimis pagrįstas skrydžių tvarkaraščio optimizavimo modelis, siekiant sumažinti nakties triukšmo lygį Vilniaus oro uoste. Tyrimas vykdomas trimis etapais: pirmiausia apžvelgiamos esamos triukšmo mažinimo strategijos ir tvarkaraščio optimizavimo priemonių potencialas. Antrajame etape naudojama EUROCONTROL integruota orlaivių triukšmo ir emisijų modeliavimo platforma, siekiant įvertinti triukšmo lygį kiekvienai skrydžio operacijai, atsižvelgiant į aktualias atmosferos sąlygas. Galiausiai sukuriamas skrydžių tvarkaraščio optimizavimo modelis, atsižvelgiant į pagrindinius kintamuosius, apribojimus ir prielaidas, darančius poveikį oro uosto triukšmui, o vėliau įvertinamas jo veiksmingumas ir efektyvumas. Tyrimo rezultatai rodo, kad veiksmingam triukšmo valdymui būtinas kompleksinis požiūris, derinant operacinius pakeitimus su detaliu industrijos veiksnių supratimu. Darbo apimtis – 80 puslapių teksto be priedų, 26 iliustracijos, 20 lentelės, 70 bibliografinių šaltinių.

Civil aviation noise remains a key challenge that limits the industry’s growth. With the rise in global air traffic, aviation noise pollution is becoming an increasingly pressing concern. This research develops a data-driven flight schedule optimization model to mitigate nighttime noise levels at Vilnius Airport. The research is conducted in three stages: first, existing noise reduction strategies and the potential of scheduling optimization tools are reviewed. Next, EUROCONTROL’s integrated aircraft noise and emissions modelling platform is used to assess noise levels for each flight operation under relevant atmospheric conditions. Finally, a flight schedule optimization model is developed by considering key variables, constraints, and assumptions affecting airport noise, followed by an evaluation of its performance and efficiency. The findings suggest that effective noise management requires a comprehensive approach, integrating operational adjustments with a detailed understanding of industry factors. Scope of the research – 80 pages of text excluding appendices, 26 illustrations, 20 tables, 70 bibliographic sources.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama keleivių asmeninių elektroninių prietaisų elektromagnetinė spinduliuotė ir jos galimas poveikis orlaivio sistemoms. Apžvelgiamos bendros teorijos žinios apie elektromagnetines bangas, apsaugos nuo jos priemones, asmeninius elektroninius prietaisus, trikdžius, orlaivių sistemas, kurios gali būti paveiktos, aviacijos institucijų reguliacijos, analizuojami moksliniai tyrimai, kuriuose atliekami panašūs tyrimai. Naudojantis elektromagnetinių laukų matuokliu ir spektro analizatoriumi atliekami asmeninių elektroninių prietaisų elektromagnetinių charakteristikų ir dominuojančių dažnių matavimai. Atliekama duomenų analizė, kurios metu padarytos išvados panaudojamos atliekant skaičiavimus su MATLAB programine įranga. Sumodeliuota orlaivio A320-200 keleivių kabina ir PIFA antenos, simuliuojami skirtingi scenarijai ir nubraižomi elektrinio lauko sklidimo ir prietaisų sąveikos grafikai. Atlikus asmeninių elektroninių prietaisų elektromagnetinės spinduliuotės tyrimą pateikiamos baigiamojo darbo išvados ir siūlymai. Darbą sudaro 6 dalys: įvadas, bendros teorijos ir kitų mokslinių tyrimų apžvalga, tyrimo metodika, elektromagnetinės spinduliuotės tyrimas, išvados ir rekomendacijos, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 99 p. teksto be priedų, 47 iliustracijos, 9 lentelės, 62 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This Master thesis investigates the electromagnetic radiation emitted by passengers’ personal electronic devices and its potential impact on aircraft systems. The study provides a theoretical overview of electromagnetic waves, protection measures against interference, personal electronic devices, electromagnetic interference, susceptible aircraft systems, aviation authority regulations and review of scientific research related to similar studies. Electromagnetic characteristics and dominant frequencies of personal electronic devices are measured using electromagnetic field meter and a spectrum analyzer. The collected data is analyzed, and the results are used for calculations performed in MATLAB software. A model of the AIRBUS A320-200 passenger cabin and PIFA antennas is created, simulating different scenarios and visualizing electric field propagation and device interaction. Based on the research findings, conclusions are drawn and recommendations for further studies are provided. Thesis structure has 6 parts: introduction, theoretical background and literature review, research methodology, electromagnetic radiation research, conclusions and recommendations, and references. Thesis consists of: 99 p. text without appendices, 47 figures, 9 tables, 62 bibliographical entries. Appendices are provided separately.

Baigiamajame magistro darbe analizuojamas stochastinis dviejų orlaivių konfliktinės situacijos aptikimas horizontalioje plokštumoje. Analitinėje dalyje išdėstomos svarbiausios sąvokos, nagrinėjamos skirtingos orlaivių konflikto aptikimo priemonės, jų privalumai bei trūkumai, analizuojama neapibrėžtumų įtaka orlaivių konflikto aptikimui. Tiriamojoje dalyje aprašoma tyrimo eiga, sąlygos bei matematinis modelis, tinkamas vertinti stochastinių parametrų įtaką dviejų orlaivių konfliktinės situacijos išsidėstymui. Išnagrinėjus tyrimo rezultatus, pateikiamos konfliktų analizės išvados ir rekomendacijos tolesniems tyrimams. Darbą sudaro 5 dalys: įvadas, teorinė dalis, kurioje nagrinėjami orlaivių konflikto aptikimo būdai, metodinė dalis, kurioje aprašomas siūlomas dviejų orlaivių konflikto aptikimo modelis, bendrosios tyrimo išvados ir rekomendacijos, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 81 p. teksto be priedų, 33 iliustracijos, 9 lentelės, 65 bibliografiniai šaltiniai.

In this master’s thesis, the stochastic detection of a conflict situation between two aircraft in the horizontal plane is analyzed. The analytical part presents the key concepts, examines various aircraft conflict detection methods along with their advantages and disadvantages, and analyzes the impact of uncertainties on conflict detection. The research section describes the study process, conditions, and the mathematical model suitable for assessing the influence of stochastic parameters on the spatial distribution of a two aircraft conflict. Based on the analysis of the results, conclusions and recommendations for future research are provided. Structure: introduction, theoretical part discussing conflict detection methods, methodological part presenting the proposed two aircraft conflict detection model, conclusions and recommendations, references. Thesis consists of: 81 pages of text without appendices, 33 illustrations, 9 tables, 65 bibliographical entries.

Baigiamajame magistro darbe yra analizuojama Palangos skrydžių valdymo rajono ir aerodromo skrydžių valdymo zonos, jų atvykimų maršrutai ir skrydžiai jose. Teorinėje dalyje aprašoma oro erdvės klasifikacija, delegavimo principai, atvykimų ir išvykimų koncepcija bei atskrendančių ir išskrendančių orlaivių tęstinio žemėjimo ir aukštėjimo procedūrų nauda. Praktinėje dalyje, pasitelkiant Eurokontrolės NEST įrankį ir 2022 metų skrydžių srautų duomenis, yra nustatomos į Palangą atvykstančių orlaivių trajektorijos ir žemėjimo ypatumų spragos. Atsižvelgiant į pastebėtas dabartinio oro erdvės modelio bei naudojamų atvykimo maršrutų tendencijas ir trūkumus, yra atliekamos horizontalios Palangos TMA oro erdvės ir (STAR) atvykimų maršrutų modifikacijos. Pagrindinis modifikacijų tikslas yra optimizuoti aerodromo bei skrydžių valdymo rajono oro erdvės modelį ir suefektyvinti dabartinius nepatogius ir neefektyvius maršrutus, palaikant tęstinį žemėjimą ir sumažinant aerodrome taikomų procedūrų poveikį aplinkosaugai. Taip pat yra pasiūlomas naujas, efektyvesnis oro erdvės modelis bei STAR maršrutas. Pateikiamos išvados ir rekomendacijos. Darbą sudaro 6 dalys: įvadas, teorinė dalis, kurioje yra aprašomi oro erdvės modelio aspektai, TMA ir SID/STAR maršrutų metodologija, tiriamoji dalis, kurioje yra atliekami oro erdvės modelio ir STAR maršrutų pakeitimai, išvados ir rekomendacijos, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 74 p. be priedų, 40 iliustracijų, 10 lentelių, 49 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This master thesis analyses Palangas terminal maneouvering area and aerodrome air traffic control zone flights and their routes. The theoretical part describes airspace classification, delegation principles, standard arrival and departure concept, as well as the benefit of continous descent and climb operations for arriving and departing traffic. In the practical part, incomming traffic trajectories and their disadvantages are determined using Eurocontrols NEST tool and 2022 flight data. Horizontal Palangas TMA airspace and standard instrument arrival modifications are made, based on the current airspace and (STAR) flaws. The main goal of the modifications is to optimise the current aerodrome and TMA model, as well as the currently used ineffective arrival routes, while maintaining continous descent operations and reducing the currently used procedure environmental impact. Also, a new and more effective airspace model, as well as a new STAR route is made. Conclusions and recommendations are presented. The thesis consists of 6 parts: introduction, theoretical part, which describes airspace aspects, TMA and SID/STAR route methodology, practical part, which shows the airspace and route re-modelling of Palangas TMA, conclusions and recommendations, list of references. The thesis consists of 74 pages without appendixes, 40 pictures, 10 tables, 49 bibliographical references. Appendices are attached seperately.

Baigiamajame magistro darbe tiriama elektra varomų bepiločių orlaivių (dronų) skrydžio laiko priklausomybė nuo skrydžiui naudojamo energijos šaltinio. Tyrime lyginami skirtingų baterijų (Li-Po, Li-ion ir Li-S) efektyvumo rodikliai, tokie kaip energijos ir galios tankis, terminis stabilumas bei iškrovos C reitingas skirtinguose drono skrydžio etapuose: kilimo, horizantaliojo skrydžio ir nusileidimo metu. Naudojant programas Matlab ir Mission Planner buvo atliktos simuliacijos ir empirinės analizės metodu, naudojant išplėstinį Kalmano filtrą (EKF), buvo įvertinta, kaip skirtingi baterijų tipai veikia drono veikimo laiką skrydžio metu taikant įvairius skrydžio pokyčius. Tyrimo rezultatai parodė, kad skirtingi energijos šaltiniai, tokie kaip ličio jonų ir ličio sieros baterijos, turi specifinį efektyvumą tam tikrose misijų fazėse, lyginant su tradicinėmis Li-Po baterijomis. Gauti rezultatai gali būti reikšmingi plėtojant bepiločių orlaivių sprendimus tiek civilinėje, tiek karinėje srityje.

The master’s thesis investigates the dependence of flight time of electrically powered unmanned aerial vehicles (drones) on the energy source used for flight. The study compares the efficiency indicators of different batteries (Li-Po, Li-ion, and Li-S), such as energy and power density, thermal stability, and discharge C rating during different drone flight phases: take-off, horizontal flight, and landing. Using the software programs Matlab and Mission Planner, simulations were performed, and through the empirical analysis method using the Extended Kalman Filter (EKF), the impact of different battery types on drone operation time during flight with various flight changes was evaluated. The results showed that different energy sources, such as lithium-ion and lithium-sulfur batteries, have specific efficiencies in certain mission phases compared to traditional Li-Po batteries. The obtained results may be significant in developing unmanned aerial vehicle solutions in both civilian and military sectors.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama besileidžiančio orlaivio padangos sąveikos su šlapia kilimo ir tūpimo tako danga dinamika tūpimo metu. Padanga modeliuojama kaip elastingas, deformuojantis žiedas. Orlaivio rato padangos ir vandens sluoksnio sąveika aprašoma Reinoldso lygtimi, kuri sprendžiama baigtinių elementų metodu. Baigtinių elementų lygčių sistemą išvedama panaudojant Galiorkino metodą. Skaitinės analizės būdu įvertinta tūpimo tako lygaus paviršiaus ir paviršiaus esančių griovelių įtaka vandens slėgio pasiskirstymui.

This master’s thesis investigates the dynamics of an aircraft tire interacting with a wet runway surface during landing. The tire is modeled as an elastic, deformable ring. The interaction between the aircraft tire and the water layer is described by the Reynolds equation, which is solved using the finite element method. The system of finite element equations is derived through the application of the Galerkin method. Numerical analysis is conducted to evaluate the influence of both a smooth runway surface and a grooved surface on the distribution of water pressure.

Tyrimo tikslas – ištirti sraigtasparnio „Cabri G2“ apledėjimo įtaką skrydžio charakteristikoms. Tyrimo objektas – „Cabri G2“ aerodinaminis profilis – OA209 esant įvairioms ledo susidarymo sąlygoms. Tyrime taikyti baigtinių tūrių metodai: skaitiniai skysčių dinamikos modeliavimai ANSYS aplinkoje, ledo kaupimo simuliacijos FENSAP-ICE programa, o gauti rezultatai validuoti remiantis literatūros ir eksperimentiniais duomenimis. Analizė rodo, kad įvairios ledo formos labai keičia aerodinamikos parametrus: ant ledo dengto profilio keliamoji jėga smarkiai sumažėja, o pasipriešinimo jėga padidėja, kritinis atakos kampas sumažėja. Gauti rezultatai patvirtina literatūros ir eksperimentų duomenis. Išvadoje pažymima, kad šie duomenys leidžia geriau suprasti sraigtų aerodinamikos pokyčius apledėjusių sąlygų atvejais ir gali padėti optimizuoti rotorių konstrukciją bei eksploatavimą, siekiant didinti skrydžio saugą apledėjimo sąlygomis.

The aim of the study is to investigate the impact of icing on the flight characteristics of the “Cabri G2” helicopter. The object of the research is the “Cabri G2” aerodynamic profile – OA209 – under various ice formation conditions. The study applies the finite volume method: computational fluid dynamics (CFD) simulations in the ANSYS environment and ice accretion modeling using the FENSAP-ICE software. The obtained results were validated based on literature and experimental data. The analysis shows that different ice formations significantly alter aerodynamic parameters: lift on the iced profile is considerably reduced, drag increases, and the critical angle of attack decreases. The results confirm trends reported in the literature and experiments. It is concluded that these findings enhance the understanding of rotor aerodynamic changes under icing conditions and can contribute to optimizing rotor design and operation to improve flight safety in such environments.