Economie de vol

Définition de l’indice de coût

Tandis que de nombreux facteurs influencent les coûts d’un vol, tels que les frais d’assurance, achat/location, frais d’aéroport ou le contrôle du trafic aérien (ATC), ce mémoire va se concentrer exclusivement sur ceux ayant un effet direct sur le coût du vol, soit ceux relatifs à l’indice de coût. La raison de cette exclusion est simplement que l’algorithme présenté ici fut conçu pour un FMS et non pas comme logiciel d’analyse de frais d’exploitation d’une entreprise de transport.
À propos de l’indice de coût (CI), il est à savoir que les frais d’exploitation d’un avion de transport ne se limitent non seulement au carburant, mais aussi à une série d’autres frais tels que les : Coûts fixes; Coûts reliés aux cycles; Coûts reliés au temps de vol; Coûts en carburant.

Description d’un vol typique

L’importante législation encadrant l’industrie des vols commerciaux permet de facilement découper les vols en différentes phases typiques . Les phases de décollage et d’atterrissage sont néanmoins omises par le programme. Différentes raisons expliquent cette omission, mais notons, entre autres, la complexité de ces phases, qui dans leur calcul réciproque, doivent tenir compte de la longueur de la piste, du poids de l’avion, de la position du centre de gravité, des obstacles, de l’état de la piste, etc. Considérant ces facteurs, en plus du cadre législatif, ces phases deviennent impossibles à optimiser. Fort heureusement, ces dernières n’auront que peu d’impact sur le coût total du vol. Conséquemment, les calculs d’optimisation débuteront et se termineront à 2000 pi, soit l’altitude minimale des tables de montée et de descente (PDB).

Prévision météorologique sur le FMS CMA-9000

Le FMS CMA-9000 ne considère actuellement qu’un nombre limité de points météorologiques. C’est-à-dire que les prévisions doivent être manuellement tapées avant le vol dans le FMS par le pilote pour chacun des jalons (waypoints) et ce, sur seulement 4 niveaux d’altitude. Par la suite, le FMS fera une interpolation entre ces points pour calculer les effets du vent et de la température.
Cette méthode est à la fois peu pratique, celle-ci exigeant une fastidieuse manipulation pouvant ajouter des erreurs, en plus de ne permettre qu’un nombre limité de points météorologiques. Ainsi, plutôt que de se limiter à cette méthodologie, le programme va plutôt prendre en compte la météo selon des cartes plus précises fournies par Environnement Canada. Pour ce faire, à partir d’un plan de vol quelconque, le programme va télécharger les fichiers de prédictions météorologiques desquels il créera des tables de référence lisible par l’application Matlab. La section suivante décrit les données qui sont fournies par Environnement Canada en plus de décrire leur utilisation par le programme.

Format GRIB2

Le format GRIB est un format universel de fichier utilisé pour le stockage et la transmission de données météorologiques sur des points de grilles. Il est conçu afin d’être autodescripteur, compact et utilisable sur différentes architectures informatiques. Le standard GRIB fut conçu et est actuellement maintenu par l’Organisation Météorologique Mondiale (OMM). Jusqu’à maintenant, l’OMM a publié trois mises à jour du standard GRIB, soit le GRIB0, GRIB1 et GRIB2. Les deux premiers sont aujourd’hui désuets. Ainsi, c’est sous le format GRIB2 qu’Environnement Canada rend disponible pour les météorologistes des secteurs privés et académiques de même qu’au grand public ses différents modèles et analyses.

Des divers modèles disponibles, seul le global haute résolution sera utilisé par l’algorithme. Ce modèle fut choisi pour sa précision accrue comparativement à celui de basse résolution de même que pour sa couverture mondiale comparativement au modèle régional. Les champs de données GRIB2 du modèle haute résolution sont construits sur une grille latitude-longitude de 600×301 points divisée en coordonnées cartésiennes (i,j), avec 0.6×0.6 degré de résolution, ce qui correspond à une résolution effective d’environ 66 km près de l’équateur. À noter que cette distance diminue avec la latitude. La grille est tronquée à 90 degrés nord et 90 degrés sud.

Reproductibilité des tests sur Flightsim

Les premiers tests qui furent accomplis sur Flightsim visèrent à priori à vérifier la méthodologie de même que la reproductibilité des résultats. Ainsi, un même vol fut effectué sur le logiciel à plus d’une reprise afin de déterminer l’erreur de manipulation. Un total de douze vols furent effectués pour cinq paramètres différents, nommés série I .
Tous les vols de la série I furent effectués entre Montréal et Toronto. Le choix de ces aéroports s’explique essentiellement par la courte distance entre ceux-ci, Flightsim étant un simulateur en temps réel. Ainsi, il devient possible d’effectuer un plus grand nombre de tests lors d’une même journée. À noter que le programme Flightsim utilise exclusivement le système international d’unités.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 ÉCONOMIE DE VOL
1.1 Définition de l’indice de coût
1.2 Description d’un vol typique
1.2.1 La montée
1.2.2 Croisière
1.2.3 Phase de descente
CHAPITRE 2 POSITIONNEMENT DE L’AVION
2.1 Méthode de Vincenty
CHAPITRE 3 ÉFFETS MÉTÉOROLOGIQUE
3.1 Effets de la météorologie sur le vol de l’avion
3.2 Prévision météorologique sur le FMS CMA-9000
3.3 Format GRIB2
3.3.1 Nomenclature des fichiers GRIB2
3.3.2 Sélection de la zone météo
3.3.3 Logiciel Wgrib2
CHAPITRE 4 DESCRIPTION DE LA BASE DE DONNÉES DE PERFORMANCE
4.1 Interpolation dans les tables
CHAPITRE 5 DESCRIPTION DE L’ALGORITHME
5.1 Interpolations des données météorologiques
5.2 Définition des vitesses en aéronautique
5.3 Description par étapes de l’algorithme
5.3.1 Liste et descriptions des sous-fonctions principales
5.3.2 Étape 1 : Entrée des valeurs et génération des tables
5.3.3 Étape 2 : Phase de montée
5.3.4 Étape 3 : Estimation de la descente
5.3.5 Étape 4 : Phase de croisière
5.3.6 Étape 5 : Recherche du coût minimum
5.3.7 Étape 6 : Révision de la descente
CHAPITRE 6 RÉSULTATS
6.1 Méthode de test sur Flightsim
6.2 Reproductibilité des tests sur Flightsim
6.3 Évaluation de la précision de calcul de l’algorithme
6.4 Recherche des paramètres de vol optimaux
6.5 Comparaison entre l’algorithme et le CMA-9000 sur Flightsim
6.6 Tests avec prédictions météorologiques GRIB2
6.6.1 Test sans interpolation des conditions météorologiques
6.6.2 Tests avec interpolation des conditions météorologiques
CONCLUSION