Optimisation des trajectoires d'un système de gestion de vol d'avions pour la réduction des coûts de vol

Sidibé, Souleymane (2014). Optimisation des trajectoires d'un système de gestion de vol d'avions pour la réduction des coûts de vol. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La mise en oeuvre et le suivi des plans de vol opérationnels sont une occupation importante pour un équipage de vols commerciaux. Le but de cette opération est de définir les trajectoires latérales et verticales suivies par l’avion lors de ses phases de vol en montée, en croisière, en descente, etc. Ces trajectoires sont soumises à des contraintes économiques contradictoires : la minimisation du temps de vol, et aussi du carburant consommé ainsi que des contraintes environnementales. Dans sa planification de vol, l'équipage est assisté par le système de gestion de vol (FMS) qui permet de construire la trajectoire à suivre et également de prédire le comportement de l’avion le long du plan de vol. Le FMS considéré dans notre recherche, intègre, en particulier, un modèle d’optimisation de vol calculant uniquement un profil de vitesse optimal qui minimise le coût global de vol synthétisé par un critère d'indice de coût suivant une altitude de croisière constante.

Or, le modèle basé seulement sur l'optimisation du profil de vitesses n’est pas suffisant. Il est nécessaire d’intégrer une optimisation simultanée de l'altitude et de la vitesse afin de déterminer une altitude de croisière optimale qui minimise le coût global lorsque la trajectoire est parcourue avec le profil de vitesse optimal. Ainsi, un nouveau programme a été développé. Ce dernier se base sur la méthode de la programmation dynamique inventée par Bellman pour résoudre les problèmes de chemins optimaux. De plus, l’amélioration passe par la recherche de nouveaux schémas de trajectoires intégrant des croisières ascendantes et l'utilisation du plan latéral sous l'effet de la météo. Enfin, pour une meilleure optimisation, le programme tient compte des capacités des avions qui utilisent le FMS étudié.

Titre traduit

Trajectory optimization of a flight management system for civil aircraft to reduce costs of flight

Résumé traduit

The implementation and monitoring of operational flight plans is a major occupation for a crew of commercial flights. The purpose of this operation is to set the vertical and lateral trajectories followed by airplane during phases of flight: climb, cruise, descent, etc. These trajectories are subjected to conflicting economical constraints: minimization of flight time and minimization of fuel consumed and environmental constraints. In its task of mission planning, the crew is assisted by the Flight Management System (FMS) which is used to construct the path to follow and to predict the behaviour of the aircraft along the flight plan. The FMS considered in our research, particularly includes an optimization model of flight only by calculating the optimal speed profile that minimizes the overall cost of flight synthesized by a criterion of cost index following a steady cruising altitude.

However, the model based solely on optimization of the speed profile is not sufficient. It is necessary to expand the current optimization for simultaneous optimization of the speed and altitude in order to determine an optimum cruise altitude that minimizes the overall cost when the path is flown with the optimal speed profile. Then, a new program was developed. The latter is based on the method of dynamic programming invented by Bellman to solve problems of optimal paths. In addition, the improvement passes through research new patterns of trajectories integrating ascendant cruises and using the lateral plane with the effect of the weather: wind and temperature. Finally, for better optimization, the program takes into account constraint of flight domain of aircrafts which utilize the FMS.

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 de la production automatisée". Bibliographie : pages 99-102.
Mots-clés libres:	Optimisation des trajectoires. Systèmes de commande (Vol) Vol Coût Contrôle. Programmation dynamique. FMS, émissions
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Botez, Ruxandra
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt:	09 juin 2014 18:50
Dernière modification:	09 juin 2014 18:50
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1324

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