Création d'un modèle générique d'avions long-courriers pour l'optimisation des trajectoires aériennes commerciales

L'optimisation de trajectoires aériennes est un problème complexe soumis à de multiples contraintes de capacité, de performance et de sécurité. À l'intérieur de cette marge de manœuvre limitée, une meilleure connaissance du comportement de l'avion et des conditions atmosphériques permet de formuler de manière précise le problème d'optimisation. Un modèle générique de performance des avions, les Base of Aircraft Data (BADA), est actuellement publié par l'organisation européenne pour la sécurité de la navigation aérienne, Eurocontrol. Obtenu par régression sur des trajectoires réelles et des données de performance des constructeurs, il fournit un outil pratique pour calculer la consommation d'une trajectoire donnée. Il n'est toutefois pas assez précis sur l'ensemble de l'enveloppe de vol pour être utilisé tel quel comme modèle de l'avion du problème d'optimisation. L'objectif de ce mémoire est, à partir des BADA disponibles, de construire un nouveau modèle d'avion qui puisse être utilisé dans la formulation du problème de recherche opérationnelle. L'approche développée reprend le modèle énergétique des BADA et l'enrichit avec les connaissances actuelles dans le domaine de la dynamique du vol. À partir d'un bilan mécanique sur l'avion en vol, un système d'équations décrivant son état et son évolution est obtenu. Nous posons des hypothèses qui nous permettent de réécrire ce bilan ce sous une forme qui peut être implantée dans le logiciel Matlab/Simulink. Diverses sources de données - logiciels de simulation de vol, données du système de gestion de vol ou Flight Management System (FMS), travaux de recherche en aérodynamique et propulsion - sont utilisées par la suite pour améliorer la formulation initiale. En particulier, l'étude de la traînée aérodynamique et de la consommation moteur permettent d'agrandir le domaine de validité du modèle d'avion développé. D'abord analysé composant par composant, le modèle final est obtenu après sélection des formulations les plus adaptées au problème d'optimisation. Finalement, celui-ci est évalué sur un plan de vol opérationnel Montréal-Paris opéré par Air Canada. La comparaison des consommations de référence et calculée montre que l'erreur du modèle proposé est la moitié de l'erreur obtenue avec le modèle BADA.