Plans de vols Pareto-optimaux : coût du carburant vs durée du vol

点击翻译按钮获取中文摘要

L'optimisation d'un plan de vol doit faire un compromis entre le cout du carburant et la durée du vol. Par exemple si un vol part en retard de quelques minutes, ce qui est souvent le cas, il faut déterminer combien de carburant doit être utilisé pour augmenter la vitesse et réduire les couts résultant d'une arrivée en retard. Ce compromis est actuellement obtenu en minimisant le cout du carburant plus le cost index fois la durée du vol. Cette méthode présente deux inconvénients. Premièrement, le cost index doit être déterminé par le planificateur et il faut souvent plusieurs essais avant de trouver une valeur satisfaisante. Deuxièmement, le cout du carburant en fonction de la durée du vol n'est pas convexe pour toutes les valeurs de la durée. Les changements de paliers, les zones tarifées ou interdites ou de vent défavorable peuvent créer des intervalles de durée ou la fonction n'est pas convexe. Il s'en suit qu'il n'existe pas de valeur du cost index permettant d'obtenir une durée de vol dans un tel intervalle. Il est pourtant possible d'avoir un plan de vol de cette durée. Ce projet développe une nouvelle formulation de ce problème et une nouvelle méthode de résolution permettant d'obtenir des plans de vols optimaux pour toutes les durées en quelques secondes. Deux systèmes sont développés, l'un pour la planification du plan de vol où l'on doit déterminer la quantité de carburant à embarquer, l'autre pour la mise à jour du plan de vol où la quantité de carburant est fixée et qu'il faut passer à certains points dans une fenêtre de temps avec une réserve minimum de carburant.Le projet comprend en plus des objectifs de recherche fondamentale sur l'optimisation des plans de vols, les objectifs de porter les nouveaux systèmes développés à un haut degré de maturité pour qu'ils soient rapidement utilisable dans l'industrie. L'objectif est de les coupler avec les logiciels de pilotage automatique des avions et aux systèmes de controle aériens commercialisés par Thales.#(cr)#(lf)Flight plan optimization has to make a trade-off between fuel cost and flight time. For example, if a flight is delayed by a few minutes, as is often the case, one has to determine how much fuel should be used in order to increase the speed of the aircraft and, thus, reduce the costs resulting from a delayed arrival. This trade-off is currently obtained by minimizing the fuel cost plus the cost index times the flight time. This method has two drawbacks. First, the cost index has to be determined by the planner, and often many attempts are necessary before a satisfactory value is found. Second, fuel cost as a function of flight time is not convex for all duration values. Flight level changes, tariffed zones, prohibited airspace or adverse wind conditions can lead to time intervals where the function is not convex. As a result, no value of the cost index makes it possible to obtain a flight time in such an interval. Yet it is possible to have a flight plan corresponding to this flight time.This project develops a new formulation of this problem and a new solving method with which optimal flight plans can be obtained for all durations in a few seconds. Two systems are developed: one for flight planning, where the quantity of fuel to be taken on board has to be determined, the other one for updating the flight plan, where the quantity of fuel is fixed, and one has to go through some points within a time window with minimum fuel supply.In addition to including the fundamental research objectives on flight plan optimization, this project aims at bringing the new developed systems to a high level of maturity so that they quickly become usable by industrial end users.