В статье рассматривается отраслевой образовательный кластер гражданской авиации, который включает в себя учебные заведения гражданской авиации Российской Федерации, имеющие в своем составе обособленные структурные подразделения (филиалы), реализующие подготовку специалистов как по программам высшего, так и программам среднего профессионального образования. Инновационные требования к подготовке специалистов в сфере эксплуатации воздушного транспорта требуют реализации комплекса модернизационных мероприятий, направленных на обеспечение соответствия образовательной системы потребностям авиапредприятий. Для формулирования мероприятий в работе выделены основные структурные компоненты образовательного кластера, изменяющиеся в ходе модернизации с учетом влияния внешней среды. Предложена модель иерархического управления модернизационным процессом образовательного кластера. На основе принципов экспертно-мониторингового анализа разработана структурно-функциональная модель образовательной организации в виде иерархических отношений объектов отраслевого образовательного кластера. Учитывая, что элементы этих отношений находятся в неоднозначном взаимодействии, приводящем к неопределенности свойств системы, показана необходимость алгоритмизации интегральной оценки качества образовательной системы. На основе сравнительного анализа интегральных оценок для режимов функционирования и модернизации предложен механизм принятия решений по выбору комплекса мероприятий. Делается вывод, что модель-ориентированный подход позволяет поэтапно для каждого нового календарного периода выбирать вариант модернизационных мероприятий, с одной стороны, синхронизированных с текущим функционированием, а с другой – обеспечивающим инновационное развитие образовательного кластера ГА.