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Nouvelle méthode d’optimisation du coût d’un vol par l’utilisation d’un système de gestion de vol et sa validation sur un avion Lockheed L-1011 TriStar

Gagné, Jocelyn (2013). Nouvelle méthode d’optimisation du coût d’un vol par l’utilisation d’un système de gestion de vol et sa validation sur un avion Lockheed L-1011 TriStar. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ordinairement, la planification et l’optimisation des vols commerciaux s’exécutent au sol, plusieurs heures, voir plusieurs jours à priori de ce dernier. Toutefois, ces tâches ne sont pas toujours possibles, ou certains événements imprévisibles pourraient forcer le pilote à modifier la trajectoire. En de telles circonstances, le pilote ne peut se référer qu’à des chartes ou à son système de gestion de vol (FMS), afin de maintenir un vol économique. Néanmoins, certains FMS font usage de ces mêmes chartes qui ne peuvent prendre en considération avec précision différents paramètres tels que l'indice de coût, la durée du vol ou les facteurs météorologiques. De plus, alors que certains FMS incluent dans leurs calculs les conditions météorologiques, les données pourraient s’avérer insuffisantes lorsque, par exemple, elles doivent être manuellement entrées pour chacun des jalons du vol.

Afin de pallier à ces différents problèmes, le programme qui a été développé a pour fonction de déterminer le profil de vol optimal pour un aéronef, ou plus précisément, au coût global le plus bas, considérant une masse au décollage et les conditions météorologiques. Le coût total est basé à la fois sur la valeur du temps de même que le prix du carburant, ce qui entraîne l'utilisation d'un ratio appelé l'indice du coût. Cet indice permet à la fois de hiérarchiser le temps ou la consommation de carburant en fonction des coûts liés à un vol spécifique et/ou une ligne aérienne. Ainsi, à partir d'un poids, des conditions météorologiques (vents, températures, pressions), et l'indice du coût, le programme va calculer à l’aide de la " Performance Database " (PDB) d'un avion spécifique un profil de vol optimal sur une distance donnée. L'algorithme est basé sur des interpolations linéaires dans les tableaux des performances en utilisant la méthode de Lagrange.

Par ailleurs, afin d'optimiser pleinement le vol, le programme peut, selon la date de départ et les coordonnées, télécharger les dernières prévisions disponibles en format GRIB2 auprès d'Environnement Canada et calculer le vol optimum en conséquence. Parce que toutes les données sont tabulées et non calculées, la puissance d’exécution requise demeure faible, entraînant un temps de résolution court.

Titre traduit

New method for aircraft cost saving using flight management system and its validation on the L-1011 aircraft

Résumé traduit

Usually, flights optimization and planning will take place before flight, on ground. However, it is not always feasible to do such optimization, or sometime unpredictable events may force pilots to change the flight path. In those circumstances, the pilots can only rely on charts or their Flight Management System (FMS) in order to maintain an economic flight. However, those FMS often rely on those same charts, which will not take into consideration different parameters, such as the cost index, the length on the flight or the weather. Even if some FMS take into consideration the weather, they may only rely on manually entered or limited data that could be outdated, insufficient or incomplete.

The alleviate these problems, the function program's that was developed is mainly to determine the optimum flight profile for an aircraft, or more precisely, at the lowest overall cost, considering a take-off weight and weather conditions. The total cost is based on the value of time as well as the cost of fuel, resulting in the use of a ratio called the cost index. This index allows both to prioritize either the time or fuel consumption according to the costs related to a specific flight and/or airline. Thus, from a weight, the weather (wind, temperature, pressure), and the cost index, the program will calculate from the "Performance DataBase" (PDB) of a specific airplane an optimal flight profile over a given distance. The algorithm is based on linear interpolations in the performances tables using the Lagrange method.

Moreover, in order to fully optimize the flight, the current program can, according to departure date and coordinates, download the latest available forecast from environment Canada website and calculate the optimum flight accordingly. The forecast data use by the program take the form of a 0.6 x 0.6 degrees grid in which the effects of wind, pressure and temperature are interpolated according to the aircraft geographical position and time.

Using these tables, performances and forecasts, the program is therefore able to calculate the optimum profile from ground, but also in flight, if any change would occur on the path. Because all data is tabulated and not calculated, the required calculation power remains low, resulting in a short calculation time.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique" Bibliogr. : f. [114]-115.
Mots-clés libres: Algorithmes. Coût. Lockheed (Avions). Optimisation mathématique. Vol. FMS, L-1011, simulation, TRI STAR, VALIDATION.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 20 mars 2013 15:47
Dernière modification: 10 mars 2017 00:40
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1141

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