Решается задача синтеза оптимального траекторного управления, которая является актуальной на этапе предварительного аэродинамического проектирования сверхзвукового летательного аппарата при определении радиуса полёта в условиях неопределённости, возникающей из-за недостатка статистической информации и знаний. В рамках решения этой задачи предлагается алгоритм оптимизации траектории в фазовом пространстве на основе интеграции метода прямой коллокации (Direct Collocation), обеспечивающего высокую вычислительную эффективность и устойчивость решения для нелинейных динамических моделей, и теории неопределённости, позволяющей учитывать недетерминированность входных параметров, вызванную необходимостью использования неточной экспертной информации при формировании исходных данных. Метод прямой коллокации превосходит традиционные алгоритмы, основанные на решении уравнений Риккати и методе single shooting. Теория неопределённости предоставляет эффективный инструментарий для вычислений с недетерминированными параметрами, которые задаются экспертами. К преимуществам разработанного алгоритма можно отнести универсальность, высокую точность и применимость к сложным нелинейным системам при необходимости использования неточных данных. В работе представлены математическая постановка задачи, в которой недетерминированная целевая функция заменяется её числовой характеристикой, описание разработанного алгоритма и результаты расчётных исследований, демонстрирующие возможность совместного применения метода прямой коллокации и теории неопределённости для формирования надёжных решений по траекторному управлению.