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

帕累托最优计划：coát du carburant 与 durée du vol

• 批准号: 538402-2018
• 负责人: Soumis, François
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: École Polytechnique de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Collaborative Research and Development Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=720523
• 关键词: Plans; de; vols; Pareto; optimaux

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.

L'optimization d'un plan de vol doit faire un compromis entre le cout du carbonant et la durée du vol. Par palace si un vol part en retard de quelques minutes，ce qui est souvent le cas，il faut déterminer combien de carbonant doit être utilisé pour augmenter la vitesse et réduire les couts résultant d'une arrivée en retard.这种妥协实际上是在最小限度地减少增碳剂的成本加上成本指数，因为这种方法存在两个不方便的地方。首先，成本指数由规划师确定，在找到一个令人满意的价值之前，必须有多个尝试。第二，渗碳剂在体积的最大持续时间内不会对所有持续时间的价值产生影响。 托盘、关税区或中间区或不利区的变化可能会导致持续时间或形状的间隔不凸。它似乎不存在成本指数的价值，而成本指数在一个时间间隔内渗透。他有可能在这段时间内完成一个计划。该项目提出了一种新的问题提法和一种新的解决办法，渗透到所有最佳方案的计划中。这两个系统是相互依赖的，一个用于计划的计划在开始时确定渗碳剂的数量，另一个用于计划的计划在开始时确定渗碳剂的数量，并且必须在具有最小渗碳剂保留量的时间范围内通过某些点。目的是使新的系统达到高度成熟，以便使其能够在工业中迅速使用。L'objectif est de les coupler avec les logiciels de pilotage automatique des avions et aux systèmes de control aériens commercialisés par Thales. (cr)#（lf）飞行计划优化必须在燃料成本和飞行时间之间进行权衡。例如，如果航班延误几分钟-这是经常发生的情况-就必须确定应该使用多少燃料，以提高飞机的速度，从而减少因延误抵达而产生的费用。目前，通过最小化燃料成本加上成本指数乘以飞行时间来获得这种权衡。这种方法有两个缺点。首先，成本指标必须由计划者确定，在找到满意的值之前，往往需要多次尝试;其次，燃料成本作为飞行时间的函数，并不是对所有的持续时间值都是凸的。飞行高度层变化、收费区、禁飞空域或不利的风况可能导致函数不凸的时间间隔。结果，没有成本指数的值使得可以获得这样的间隔中的飞行时间。然而，有可能有一个飞行计划对应于这个飞行时间。这个项目开发了一个新的公式，这个问题和一个新的解决方法，最佳的飞行计划，可以在几秒钟内获得所有的持续时间。开发了两个系统：一个用于飞行计划，其中必须确定要带上飞机的燃料量，另一个用于更新飞行计划，其中燃料量是固定的，并且必须在最小燃料供应的时间窗口内通过一些点。除了包括关于飞行计划优化的基本研究目标之外，该项目旨在使新开发的系统达到高度成熟，以便工业最终用户快速使用。