Algorithme d'optimisation du profil vertical pour un segment de vol en croisière avec une contrainte d'heure d'arrivée requise

Résumé

Ce mémoire présente le développement d'un algorithme qui détermine le profil optimal de navigation verticale (VNAV) pour un segment de vol en croisière, au long d'un profil donné de navigation latérale (LNAV), ayant une contrainte d'heure d'arrivée requise (RTA). L'algorithme est destiné à être implémenté dans un Système de Gestion de Vol (FMS) en tant que nouvelle fonctionnalité offrant des informations consultatives sur le profil optimal de VNAV. L'objectif de l'optimisation est la minimisation du coût total associé au vol sur le segment de croisière alors que l'heure d'arrivée à la fin du segment se trouve dans un intervalle de temps imposé. Pour les profils verticaux de navigation ayant l'heure d'arrivée dans les limites imposées le degré de réalisation de la contrainte de RTA est quantifié par un coût proportionnel à la valeur absolue de la différence entre l'heure d'arrivée réelle et la RTA. Les profils de VNAV évalués dans ce mémoire sont caractérisés par des altitudes identiques au début et à la fin du profil, ils contiennent au maximum un pas d'altitude relatif à l'altitude au point de début du profil et le vol est réalisé à une vitesse constante. Les segments d'accélération et de décélération ne sont pas pris en compte. Les gammes d'altitudes et de vitesses à utiliser pour les profils de VNAV sont fournies comme des paramètres à l'appel de l'algorithme. L'algorithme présenté dans ce mémoire est développé en MATLAB. À chaque altitude, dans la gamme d'altitudes à utiliser pour les profils de VNAV, une recherche binaire est effectué pour identifier le domaine de vitesses qui rendent une heure d'arrivée compatible avec la contrainte de RTA et le profil ayant le coût total minimal est retenu. Les paramétrés de performance qui déterminent le coût total pour le vol au long d'un profil de VNAV, la consommation de combustible et le temps de vol, sont calculés à partir des tableaux de performance et de la configuration de l'avion, de son profil de montée et de descente, de l'altitude initiale au début du profil VNAV, des profils de VNAV et de LNAV, et des conditions atmosphériques. Ces calculs ont été validés avec des données générées par une plate-forme FMS produite par CMC Electronics - Esterline pour un avion Airbus A310. Les performances de l'algorithme ont été évaluées avec deux modèles d'avion, l'Airbus A310 et le Sukhoi RRJ, trois profils de LNAV et trois profils de vents.

Date	26 août 2013
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice))