Décollage en cas de panne moteur : conception automatisée de trajectoire optimale / Bastien Talgorn ; directeurs de thèse, Christian Bes et Stéphane Segonds

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Catalogue Worldcat

Circulation aérienne -- Contrôle

Systèmes de guidage (vol)

Bes, Christian (19..-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Segonds, Stéphane (19..-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Université Toulouse 3 Paul Sabatier (1969-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Résumé / Abstract : En cas de panne moteur durant le décollage d'un avion, il existe une vitesse jusqu'à laquelle l'avion peut freiner. Au-delà de cette vitesse, l'avion est obligé de poursuivre le décollage le long de la trajectoire SID (Standard Instrument Departure) malgré la perte de poussée induite par la panne. Les paramètres de décollage doivent être choisis de façon à assurer la sécurité de l'avion dans chacune de ces deux situations. En terrain montagneux, les contraintes d'obstacles peuvent sévèrement pénaliser la masse maximale admissible au décollage de l'avion (MMD). Il est alors possible d'utiliser une trajectoire alternative, l'EOSID (Engine Out SID) dont la trace au sol est différente de la SID. Elle n'est utilisée qu'en cas de panne moteur et survole un relief moins pénalisant. Cela permet de réduire les contraintes réglementaires de passage des obstacles en cas de panne moteur et d'augmenter la masse de l'avion au décollage. La conception d'une EOSID est un processus itératif, réalisé manuellement au sol et nécessitant l'usage de plusieurs outils informatiques différents. L'objectif de cette thèse est de formaliser et d'automatiser ce processus afin d'améliorer la qualité de la trajectoire obtenue et de réduire la charge de travail nécessaire à sa conception. Pour ce faire, le processus de conception a été analysé puis modélisé sous la forme d'un problème d'optimisation dont l'objectif est de maximiser la MMD, tout en conservant une trajectoire suffisamment simple. Une méthode d'estimation de la complexité de la trajectoire a donc été définie puis intégrée avec la masse au sein d'un critère unique. Le problème est ensuite résolu à l'aide d'un algorithme génétique ad hoc.

Résumé / Abstract : In case of engine failure during aircraft takeoff, there is a speed until which the aircraft can still break to abort the takeoff (Rejected takeoff procedure). Above this speed, the aircraft shall continue the takeoff along the SID trajectory (Standard Instrument Departure) despite the lack of thrust caused by the engine failure. The takeoff parameters must be chosen so that the security of the aircraft is guaranteed in both situations. In mountainous landscape, the obstacle clearance constraints can severely penalise the maximum takeoff weight of the aircraft. In this situation, it is possible to use an alternate trajectory: the EOSID (Engine Out Standard Instrument Departure). The ground track of the EOSID is different from the SID. This trajectory, which is only used in case of engine failure, flies over a relief that is less penalizing. This allows to reduce the regulatory obstacle clearance constraints in engine failure case and to increase the aircraft takeoff weight. The conception of an EOSID is an iterative manual on-ground process that needs several softwares. The aim of this thesis is to formulate and automate this process so as to improve the trajectory quality and to reduce the conception workload. In this aim, the conception process has been analysed and modelled as an optimization problem the objective of which is to maximise the maximum takeoff weight and to minimize the trajectory complexity. A trajectory complexity estimation method has hence been defined and integrated along with the weight within a single criterion. Then the problem is solved with a genetic algorithm that has been developed specifically to handle the trajectory definition format.