Calculs pour la mise à jour de plans de vol

Nous présentons dans ce mémoire des techniques de calcul pour la mise à jour des plans de vol pour la phase de croisière. Nous déterminons de nouvelles trajectoires en mettant à jour les paramètres de vol. Pour le calcul, nous avons utilisé le modèle BADA proposé par Eurocontrol qui est basé sur l'équation de l'énergie totale. Le calcul du coût total de la trajectoire optimale est basé sur le calcul du coût de chaque arc de cette trajectoire et ne tient pas compte du coût du temps. Le coût du carburant est le seul coût qu'on a considéré dans l'optimisation des trajectoires. La précision du calcul de ces coûts dépend de la qualité des paramètres du modèle BADA. Notre premier objectif pour le calcul de la mise à jour des plans de vol est d'implanter les algorithmes de calcul dans le sens du vol. La précision de ces calculs est comparée avec une autre méthode de calcul qui se fait dans le sens inverse du vol (méthode de calcul à rebours). Dans cette comparaison, nous vérifions que l'altitude est le paramètre le plus important des calculs. Les calculs de la mise à jour des plans de vol doivent être précis et rapides. Nous vérifions ces calculs à l'aide de la discrétisation des équations différentielles de la modélisation présentée. Cette analyse est basée sur le choix de la taille des pas d'intégration et sur le choix des schémas numériques utilisés pour le calcul des coûts des trajectoires. La phase de croisière permet de bien étudier le compromis entre le temps de calcul et la précision des calculs. Parmi les paramètres qui influencent les calculs de la mise à jour des plans de vol, il y a les paramètres liés à la météo. Ils peuvent être obtenus de différentes sources : du modèle atmosphérique ISA (International Standard Atmosphere) ou des fichiers de prévisions météorologiques. La précision de ces données influencent le calcul des trajectoires. Nous analysons les calculs de consommation et les profils des trajectoires pour déterminer les données météo qui permettent d'optimiser la précision des calculs tout en donnant une trajectoire réaliste du point de vue du pilotage et de la gestion du trafic aérien.

Abstract

In this project, we propose techniques for computing flight plan updates for the cruise phase. We determine new flight paths by updating the flight parameters. Our approach is based on the BADA model proposed by Eurocontrol which is based on the total energy equation. The cost of the trajectories is computed using the cost of each arc of the path. The total cost of the optimal path does not include the cost of time. The cost of fuel is the only cost we consider for optimizing trajectories. The accuracy of the cost computations depends on the quality of the parameters of the BADA model. Our forward approach for computing flight plan updates is to implement the algorithms in the direction of the flight. The accuracy of this method is compared with another method which is performed in the opposite direction of the flight (backward calculation method). In this comparison, we verify that the altitude is the most important parameter for these calculations. The computation of a flight plan update is characterized by its accuracy and its execution time. We verify these calculations by discretizing the differential equations of the proposed model. This analysis is based on the choice of the time-step size and on the choice of the numerical methods for the computation of the cost of fuel. The cruise phase allows the study of the compromise between computation time and the accuracy of the computations. Among the parameters that influence flight path update calculations, we denote the parameters related to weather conditions. Weather data can be obtained from different sources : from the ISA atmospheric model (International Standard Atmosphere) or from weather forecast files. The accuracy of the data influence computed trajectories. We analyze fuel consumption calculations and the computed trajectories to determine the weather data that will optimize the accuracy of the calculations and that will give realistic flying trajectories, acceptable to pilots and to air Traffic Management.