Altitude optimization algorithm for cruise, constant speed and level flight segments

Dancila, Bogdan Dumitru (2011). Altitude optimization algorithm for cruise, constant speed and level flight segments. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In this thesis, the development of an algorithm is presented. The algorithm determines the optimal cruise altitude for flying an aircraft at a constant speed and altitude on a given segment of the flight route. The optimization criteria corresponds to the minimization of the total costs, and, if possible, fuel consumption, associated with flying the cruise segment. The main objective is the development of a new algorithm, for a functionality of the FMS platform, that will display for the pilots the advisory information on a segment’s cruise altitude yielding the minimal cost.

The algorithm, developed in MATLAB, is using a new method for computing the fuel burn, for the level flight cruise segments, based on the aircraft’s performance data. Three aircraft models were considered, one whose cruise modeling uses the center of gravity position, and two that do not use the center of gravity position.

The algorithm was developed for normal flight conditions, and does not consider the costs associated with the initial and final changes of altitude, necessary to reach the optimal altitude and, at the end of the segment, needed to return to the initial cruise altitude.

Algorithm performances were evaluated on three aircraft models – Airbus A310, Sukhoi RRJ and Lockheed L1011. The validation data were generated based on the information produced on a CMC Electronics – Esterline FMS platform that used an identical aircraft model, and performance data, for identical flight conditions.

Résumé traduit

Dans ce mémoire le développement d’un algorithme est présenté. Dans cet algorithme, nous déterminons l’altitude optimale pour un vol de croisière, à une vitesse et altitude constantes, sur un segment donné de la trajectoire de vol. Le critère d’optimisation correspond à la minimisation des couts totaux, et, si possible, de la consommation de combustible, pour parcourir le segment de croisière spécifié. Le but principal est de prouver le concept d’un algorithme, pour une fonctionnalité du FMS, informant les pilotes sur l’altitude de vol optimale pour le segment de croisière considéré.

L’algorithme a été développé en MATLAB, en utilisant une nouvelle méthode de calcul de la consommation de combustible pour les vols de croisière, à une vitesse et altitude constantes, en utilisant les données de performance de l’avion. Trois modèles d’avion ont été considérées, un pour lequel le modèle du vol de croisière prend en compte la position du centre de gravité, et deux modèles qui ne le font pas.

L’algorithme a été développé pour des conditions normales de vol, et il ne prend pas en compte les couts correspondent aux changements d’altitude, au début et à la fin du segment, requises pour atteindre l’altitude optimale et revenir à l’altitude de croisière initiale.

Les performances de l’algorithme ont été évaluées sur trois modèles d’avion – Airbus A310, Sukhoi RRJ et Lockheed L1011. Les données de validation ont été générées à partir des informations produites sur une plate-forme FMS de CMC Electronics – Esterline, qui utilise les mêmes modèles d’avion, et les mêmes données de performance, pour les mêmes conditions de vol.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for a master's degree in engineering". Bibliogr. : f. [67]-68.
Mots-clés libres:	Vol d'avion. Altitudes Mesure. Algorithmes. Optimisation mathématique. Coût-efficacité. Avions Combustibles Consommation. Airbus A310 (Avion de transport à réaction), Lockheed (Avions), Croisière, L1011, MATLAB, RRJ, Sukhoi, Trajectoire,Vol, Flight Management System, Altitude optimale de croisière, Coût minimal.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Botez, Ruxandra
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	14 mars 2012 14:30
Dernière modification:	20 févr. 2017 20:39
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/960

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