Application of metaheuristic and deterministic algorithms for aircraft reference trajectory optimization

Résumé

L'optimisation de la trajectoire de référence des aéronefs est une méthode alternative pour réduire la consommation de carburant, ainsi que pour réduire la pollution rejetée dans l'atmosphère. La réduction de la consommation de carburant revêt une importance particulière pour deux raisons: premièrement, l'industrie aéronautique est responsable de 2 % du CO2 rejeté dans l'atmosphère et deuxièmement, la réduction du coût du vol est important. Le modèle de carburant de l'avion a été obtenu à partir d'un modèle de performance numérique qui a été créé et validé par notre partenaire industriel à partir des données expérimentales de vol. Une nouvelle méthodologie utilisant ce modèle a été proposée dans cette thèse pour calculer la consommation du combustible pour une trajectoire donnée. Des paramètres météorologiques tels que le vent et la température ont été pris en compte car ils ont un effet important dans la combustion du carburant. Nous avons choisi comme les prévisions météorologiques fournies par Météo Canada comme modèle de l’atmosphère. Une combinaison des interpolations linéaires et bilinéaires dans la base des données fournies par Météo Canada a permis de trouver les données météorologiques requises. L'espace de recherche a été modélisé en utilisant des graphiques différents : un mappage des différentes phases de vol et un mappage de l'espace physique où l’avion effectuait son vol. La trajectoire a été optimisée dans le plan de référence verticale à l'aide d’une combinaison de l'algorithme de recherche en faisceau avec une technique de réduction de l'espace de recherche. La trajectoire a également été optimisée simultanément dans le plan vertical et latéral de référence tout en respectant une contrainte requise d'arrivée en utilisant trois algorithms métaheuristiques différents: la colonie d'abeilles artificielles, et l'optimisation des colonies de fourmis. Les résultats ont été validés en utilisant le logiciel FlightSIM ®, un système de gestion de vol commercial, un algorithme de recherche exhaustif et des vols effectués à partir de flightaware®. L’utilisation de tous les algorithmes a conduit à la réduction des coûts de vol.

Date	6 sept. 2017
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice))