Vertical and lateral flight optimization algorithm and missed approach cost calculation

Résumé

L’optimisation de trajectoires de vol des aéronefs est vue comme une possibilité pour réduire le coût de vol, le carburant consommé, et les émissions des particules qui en découler. L’objective du travail présenté ici est de trouver la trajectoire optimale entre deux points. Pour trouver la trajectoire optimale, les paramètres qui doivent être fournis à l’algorithme sont le poids de décollage de l’avion, les coordonnées initiales et finales de la trajectoire, et l’information météo en la route. L’algorithme donne la trajectoire dans laquelle le coût global de vol est le minimum. Le coût global est un compromis entre le carburant consommé dans une trajectoire et le temps de vol. Il est déterminé avec l’indice de coût, lequel donne un coût en kilogrammes de carburant au temps de vol. L’optimisation dans l’algorithme est réalisée en calculant un profil candidat optimal de trajectoire en croisière. Ce profil est trouvé en réalisant des calculs à l’aide de la « Performance Database » de l’avion. Avec le profil candidat comme référence, différentes croisières sont calculées, et le coût global est déterminé avec l’influence du coût de montée et de descente. Pendant la croisière, des « step climbs » sont évalués pour optimiser le coût de cette phase de vol. Les différentes trajectoires calculées sont comparées et la plus économique est déterminée comme la trajectoire optimale pour le profil vertical. Avec le profil vertical optimal, différentes trajectoires latérales sont évaluées. En considérant les effets météo, les coûts des routes latérales sont évalués et la route latérale avec le coût global le plus économique est choisie comme la route latérale optimale. L’information météo a été obtenue du site internet de météo Canada. La nouvelle façon d’obtenir les données du grillage de météo Canada proposée ici aide à économiser les temps de calcul contre des méthodes comme l’interpolation bilinéaire. L’algorithme développé a été évalué avec deux avions différents : le Lockheed L-1011 et le Sukhoi Russian regional jet. L’algorithme a été développé avec le logiciel MATLAB, et la validation a été effectuée avec l’aide de Flight-Sim de Presagis, et le FMS CMA-9000 de CMC Electronics – Esterline. À la fin de ce mémoire, la nouvelle méthode pour calculer le carburant consommé pendant les « missed approaches » et ses émissions est développée et expliquée. Les calculs sont faits avec l’aide d’une basse de données et d’un code de Visual Basic développé en Excel.

Date	4 juin 2013
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice))