BR102015029154A2 - método e sistema para identificar uma falha em uma aeronave - Google Patents
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Abstract
método e sistema para identificar uma falha em uma aeronave. a presente invenção trata de um sistema e método para identificar uma falha em uma aeronave que tem pelo menos um sistema monitorado, que inclui receber dados operacionais para o pelo menos um sistema monitorado durante pelo menos uma porção de um voo, receber dados de entrada de usuário a partir de uma entrada de usuário correspondente à operação de pelo menos um sistema monitorado, identificar uma condição de falha real, por meio de um controlador, quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada.
Description
“MÉTODO E SISTEMA PARA IDENTIFICAR UMA FALHA EM UMA AERONAVE” Antecedentes da Invenção [001] As aeronaves contemporâneas têm vários sistemas e componentes que são utilizados a fim de operar a aeronave. Atualmente, as companhias de aviação e funcionários de manutenção esperam até que uma falha ou problema ocorra com a aeronave e, então, tentam identificar a causa e consertar a mesma durante a manutenção agendada ou, mais provavelmente, não agendada, a qual é altamente indesejável, na medida em que a aeronave deve ser retirada de serviço. As ocorrências de falha são também registradas manualmente, com base na opinião do piloto.
Breve descrição das Realizações da Invenção [002] Em uma realização, a invenção se refere a um método para identificar uma falha em uma aeronave que tem pelo menos um sistema monitorado, que inclui recepção de dados operacionais a partir de uma pluralidade de sensores para pelo menos um sistema monitorado durante pelo menos uma porção de um voo, que recebe dados de entrada de usuário a partir de uma entrada de usuário correspondente à operação de pelo menos um sistema monitorado, que identifica uma condição de falha possível com base na comparação dos dados operacionais recebidos a pelo menos um limiar correspondente, que analisa os dados de entrada de usuário correspondentes à condição de falha possível identificada para determinar quando os dados de entrada de usuário são sintomáticos da condição de falha possível identificada, que identifica uma condição de falha real, por meio de um controlador, quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada e que fornece uma indicação da condição de falha identificada.
[003] Em outra realização, a invenção se refere a um sistema para identificar uma falha em uma aeronave que tem pelo menos um componente de aeronave que tem pelo menos um sensor que emite dados operacionais para pelo menos um componente de aeronave, pelo menos um dispositivo de entrada de usuário localizado na aeronave e que fornece dados de entrada de usuário correspondentes à operação de pelo menos um componente de aeronave, um controlador que recebe os dados de entrada de usuário e os dados operacionais, em que o controlador executa um programa de computador que implanta um algoritmo que identifica uma condição de falha possível de pelo menos um componente de aeronave com base nos dados operacionais, monitora os dados operacionais correspondentes à condição de falha possível identificada para usos múltiplos de pelo menos um componente de aeronave, analisa os dados de entrada de usuário correspondentes à condição de falha possível identificada para determinar quando os dados de entrada de usuário são sintomáticos da condição de falha possível identificada, identifica uma condição de falha real quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada e que fornecem uma indicação da condição de falha identificada.
Breve Descrição das Figuras [004] Nas figuras: - A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma aeronave e um sistema terrestre 52 nos quais as realizações da invenção podem ser implantadas; e - A Figura 2 é um fluxograma que mostra um método para identificar uma falha de acordo com uma realização da invenção.
Descrição das Realizações da Invenção [005] A Figura 1 ilustra uma aeronave 8 que tem um sistema 10 para identificar uma falha na aeronave 8. Como ilustrado, a aeronave 8 poderá incluir múltiplos motores 12 acoplados a uma fuselagem 14, uma cabine de piloto 16 posicionada na fuselagem 14 e conjuntos de asa 18 que se estendem para fora da fuselagem 14. Embora uma aeronave comercial tenha sido ilustrada, é contemplado que as realizações da invenção podem ser usadas em qualquer tipo de aeronave, por exemplo, sem limitação, de asa fixa, de asa giratória, foguete, aeronave pessoal e aeronave militar. Adicionalmente, embora dois motores 12 tenham sido ilustrados, em cada conjunto de asa 18, será compreendido que qualquer número de motores 12, o que inclui um motor 12 único, pode ser incluído.
[006] Vários sistemas podem ser incluídos na aeronave 8, o que inclui um sistema de ar condicionado 20, apenas uma porção dos quais foi ilustrada para propósitos de clareza. O sistema de ar condicionado 20 pode formar uma porção do sistema de controle de ambiente da aeronave 8 e pode incluir vários subsistemas. Por exemplo, dentre outros, um sistema de ar de escorrimento 21, um ou mais alojamentos de ar condicionado 22 e um sistema de ar de distribuição que tem vários dutos 24 ou um sistema de controle de temperatura de cabine 26 podem ser incluídos no sistema de ar condicionado 20. O sistema de ar de escorrimento 21 pode ser conectado a cada um dos motores 12 e o ar pode ser suprido para o sistema de ar condicionado 20 ao ser escorrido a partir de um estágio de compressor de cada motor 12, a montante do combustor. Várias portas de escorrimento 16 podem ser conectadas a várias partes do motor 12 para fornecer um ar altamente comprimido ao sistema de ar de escorrimento 21. A temperatura e a pressão desse ar de escorrimento variam amplamente dependendo do estágio de compressor e da RPM do motor 12. O sistema de controle de temperatura de cabine 26 pode atuar como um mecanismo de controle e pode controlar as temperaturas no interior da aeronave 8, assim como uma variedade de outros aspectos do sistema de ar condicionado 20. Vários sensores podem ser incluídos e podem emitir sinais relacionados a vários aspectos do sistema de ar condicionado 20, que incluem temperaturas no interior da aeronave 8, pressões no interior do sistema de ar condicionado 20, temperaturas das porções físicas do sistema de ar condicionado 20 que incluem temperaturas de duto, posições de válvulas de ar de ajuste, mais conhecidas como válvulas de ar quente, antes da mistura com ar de emissão de alojamento frio, etc.
[007] Um sistema de direção de roda de nariz ou sistema de roda de nariz 30 também foi ilustrado como incluído, e é ilustrado de modo que inclui um trem de aterrissagem de roda de nariz 32, sensores múltiplos 34, e um mecanismo de controle 36, o qual pode incluir um leme ou qualquer outro mecanismo de controle adequado. O mecanismo de controle 36 pode ser acoplado diretamente ao trem de aterrissagem de roda de nariz 32 ou pode ser operacionalmente acoplado através um controlador. Os sistemas de direção de roda de nariz podem ser hidraulicamente atuados e podem ser controlados elétrica ou mecanicamente. O direcionamento da aeronave pode ser executado por meio do giro da porção inferior da roda de nariz.
[008] Adicionalmente, uma pluralidade de sistemas de aeronave adicionais 40 que permitem uma operação apropriada da aeronave 8 também podem ser incluídos na aeronave 8 e foram ilustrados esquematicamente. Vários sensores 42 relacionados aos sistemas da aeronave e a quaisquer subsistemas ou componentes também podem ser incluídos na aeronave 8. Será compreendido que qualquer número de sensores 42 pode ser incluído e que qualquer tipo adequado de sensores 42 pode ser incluído. Os sensores 42 podem transmitir vários sinais de saída e informações relacionadas a qualquer um dos sistemas no interior da aeronave 8.
[009] Um controlador 44 e um sistema de comunicação com uma ligação de comunicação sem fio 45 também podem ser incluídos na aeronave 8. O controlador 44 pode ser acoplado operacionalmente ao sistema de ar condicionado 20, ao sistema de roda de nariz 30, à pluralidade de outros sistemas de aeronave 40, assim como vários sensores, mecanismos de controle, etc. O controlador 44 pode também ser conectado a outros controladores da aeronave 8. O controlador 44 pode incluir uma memória 46, a memória 46 pode incluir memória de acesso aleatória (RAM), memória só de leitura (ROM), uma memória do tipo flash, ou um ou mais tipos diferentes de memória eletrônica portátil, tais como discos ópticos, DVDs, CD-ROMs, etc., ou qualquer combinação adequada desses tipos de memória. O controlador 44 pode incluir um ou mais processadores 48, que podem executar quaisquer programas adequados. O controlador 44 pode ser uma porção de um Sistema de Gerenciamento de Voo ou pode estar acoplado de modo operacional ao Sistema de Gerenciamento de Voo. Alternativamente, o controlador 44 pode ser um controlador dedicado. Adicionalmente, o controlador 44 pode ser um controlador único ou controladores múltiplos nos sistemas múltiplos que trabalham juntos.
[010] Um banco de dados de informações possível de ser buscada por um computador pode ser armazenada na memória 46 e acessível por meio do processador 48. O processador 48 pode rodar um conjunto de instruções executáveis para exibir um banco de dados ou acessar um banco de dados. Alternativamente, o controlador 44 pode ser acoplado de modo operacional a um banco de dados de informações. Por exemplo, tal banco de dados pode ser armazenado em um computador alternativo ou controlador. Ficará entendido que um banco de dados pode ser qualquer banco de dados adequado, incluindo um banco de dados único que tem conjuntos múltiplos de dados, bancos de dados discretos múltiplos ligados entre si, ou ainda uma tabela de dados simples. Contempla-se que um banco de dados pode incorporar vários bancos de dados ou que um banco de dados pode, na verdade, ser várias bancos de dados separados. O banco de dados podem armazenar dados que podem incluir o histórico de dados de sistema de ar condicionado para a aeronave 8 e serem relacionados a uma esquadra de aeronaves. O banco de dados pode também incluir valores de referência que incluem valores de limiar, valores de histórico ou valores agregados e dados relacionados à determinação de tais valores de referência.
[011] Alternativamente, contempla-se que um banco de dados possa ser separado do controlador 44, mas estar em comunicação com o controlador 44 de modo que possa ser acessado pelo controlador 44. Por exemplo, contempla-se que o banco de dados pode ser contido em um dispositivo de memória portátil e, em tal caso, a aeronave 8 pode incluir uma porta para receber o dispositivo de memória portátil e uma tal porta estaria em comunicação eletrônica com o controlador 44 de modo que o controlador 44 possa estar apto a ler os conteúdos do dispositivo de memória portátil. Também é observado que um banco de dados pode ser atualizado através da ligação de comunicação sem fio 45 e que, dessa maneira, informações em tempo real podem ser incluídas no banco de dados e podem ser acessadas pelo controlador 44.
[012] Adicionalmente, contempla-se que tal banco de dados pode estar localizado fora da aeronave 8 em uma localização tal como o centro de operações das linhas aéreas, o departamento de controle de operações de voo, ou outra localização. O controlador 44 poderá ser acoplado de modo operacional a uma rede sem fio pela qual as informações do banco de dados podem ser fornecidas ao controlador 44.
[013] Embora uma aeronave comercial tenha sido ilustrada, contempla-se que porções das realizações da invenção podem ser implantadas em qualquer lugar, inclusive em um computador ou controlador 60 em um sistema terrestre 62. Adicionalmente, o(s) banco(s) de dados como o descrito acima pode(m) também estar localizado(s) em um servidor de destino ou um computador 60, o qual pode ficar localizado em um sistema terrestre 62 designado e ao mesmo tempo inclui-lo. Alternativamente, o banco de dados pode ficar em uma localidade em localização terrestre alternativa. O sistema terrestre 62 pode se comunicar com outros dispositivos, incluindo o controlador 44 e bancos de dados localizadas de forma remota a partir do controlador 60 por meio de uma ligação de comunicação sem fio 64. O sistema terrestre 62 pode ser qualquer tipo de sistema terrestre de comunicação 62, tal como um controle de linha aérea ou departamento de operações e voo.
[014] Será entendido que o controlador 44 e o controlador 60, meramente representam duas realizações exemplificativas que podem ser configuradas para implantar realizações ou porções de realizações da invenção. Durante a operação, o controlador 44 e/ou o controlador 60, o controlador 44 e o controlador 60 podem ser configurados para receber os dados de entrada de usuário e os dados operacionais, em que o controlador executa um programa de computador que implanta um algoritmo que identifica uma condição de falha possível de pelo menos um componente de aeronave com base nos dados operacionais, analisa os dados de entrada de usuário correspondentes à condição de falha possível identificada para determinar quando os dados de entrada de usuário são sintomáticos da condição de falha possível identificada, identifica uma condição de falha real quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada e fornece uma indicação da condição de falha identificada.
[015] A título de exemplo não limitador, um ou mais sensores relacionados a qualquer um dos componentes ou sistemas pode transmitir dados relevantes a várias características do sistema. O controlador 44 e/ou o controlador 60 podem utilizar entradas a partir dos mecanismos de controle, sensores, outros sistemas de aeronave, do(s) banco de dados(s) e/ou informações a partir do controle de linha aérea ou departamento de operações de voo para identificar uma condição de falha possível. Dentre outras coisas, o controlador 44 e/ou o controlador 60 podem analisar os dados ao longo do tempo para determinar desvios, tendências, etapas ou picos na operação do sistema monitorado. O controlador 44 e/ou o controlador 60 também pode analisar os dados do sensor e identificar condições de falha possíveis no sistema com base nisso.
[016] Uma vez que uma condição de falha possível no interior do sistema tenha sido identificada, o controlador 44 e/ou o controlador 60 podem analisar dados de entrada de usuário relacionados à condição de falha possível identificada para determinar se os dados de entrada de usuário são sintomáticos da condição de falha possível identificada. Nesse momento, o controlador 44 e/ou o controlador 60 podem identificar uma condição de falha real quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada. Uma indicação da condição de falha real pode, então, ser fornecida na aeronave 8 e/ou no sistema terrestre 62. Será considerado que uma identificação da condição de falha real pode ser feita durante o voo, pode ser feita após o voo ou pode ser feita após qualquer número de voos. Tanto a ligação de comunicação sem fio 45 quanto a ligação de comunicação sem fio 64 podem ser utilizadas para transmitir dados, de modo que a condição de falha possível e/ou a condição de falha real possam ser identificadas por meio do controlador 44 e/ou o controlador 60.
[017] Um dentre o controlador 44 e o controlador 60 podem incluir o todo ou uma porção de um programa de computador que tem uma configuração de instrução executável para identificar a condição de falha possível e/ou identificar a condição de falha real na aeronave 8. As condições de falha reais podem incluir a operação inadequada de componentes, assim como falha de componentes do sistema monitorado. Independente de o controlador 44 ou o controlador 60 executarem o programa para identificar a condição de falha real, o programa pode incluir um produto de programa de computador que pode incluir mídias com capacidade para serem lidas por máquinas para levar ou armazenar instruções executáveis por máquinas ou estruturas de dados nesses programas.
[018] Será compreendido que detalhes dos ambientes que podem implantar realizações da invenção são apresentados a fim de fornecer um entendimento completo da tecnologia descrita no presente documento. Será evidente para uma pessoa versada na técnica, no entanto, que as realizações exemplificativas podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. As realizações exemplificativas são descritas em referência às Figuras. Essas figuras ilustram certos detalhes das realizações específicas que implantam um módulo ou método ou produto de programa de computador descrito no presente documento. No entanto, as figuras não devem ser interpretadas como impondo quaisquer limitações que podem estar presentes nas Figuras. O método e o produto de programa de computador podem ser fornecidos em quaisquer mídias com capacidade para serem lidas para executar suas operações. As realizações podem ser implantadas com uso de um processador de computador existente ou por um processador de computador de propósito específico incorporado para esse ou outro propósito ou por um sistema conectado. Adicionalmente, computadores ou processadores múltiplos podem ser utilizados, incluindo o fato de que o controlador 44 e/ou o controlador 60 podem ser formados a partir de controladores múltiplos. Será compreendido que o controlador que identifica a condição de falha real pode ser qualquer controlador adequado, o que inclui que o controlador pode incluir controladores múltiplos que se comunicam entre si.
[019] Conforme notado acima, as realizações descritas no presente documento podem incluir um produto de programa de computador que compreende mídias com capacidade para serem lidas por máquina para levar ou ter instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados armazenados no mesmo. Tais mídias com capacidade para serem lidas por máquina poderão ser qualquer mídia disponível que possa ser acessada por um computador de propósito geral ou específico, ou por outra máquina com um processador. A título de exemplo, tais mídias com capacidade para serem lidas por máquina podem compreender RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM ou outro armazenamento de disco óptico, armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético ou qualquer outro meio que possa ser usado para levar ou armazenar código de programa desejado na forma de instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados e que possa ser acessado por um computador de propósito geral ou propósito específico ou outra máquina com um processador. Quando as informações são transferidas ou fornecidas em uma rede ou outra conexão de comunicação (com fio, sem fio, ou em uma combinação de ambos) para uma máquina, a máquina visualiza corretamente uma conexão como uma mídia com capacidade para ser lida por máquina. Assim, qualquer conexão é corretamente denominada como meios com capacidade para serem lidos por máquina. As combinações acima estão também incluídas dentro do escopo de mídias com capacidade para serem lidas por máquina. As instruções executáveis por máquinas compreendem, por exemplo, instruções e dados, os quais fazem com que um computador de propósito geral, um computador de propósito específico, ou máquinas processadoras de propósitos específicos realizem uma determinada função ou grupo de funções.
[020] As realizações serão descritas no contexto geral das etapas do método que podem ser implantadas em uma realização por um produto de programa que inclui instruções executáveis por máquina, como códigos de programa, por exemplo, na forma de módulos de programa executados por máquinas em ambientes conectados em rede. Geralmente, os módulos de programa incluem rotinas, programas, objetos, componentes, estruturas de dados, etc. que têm o efeito técnico de realizar determinadas tarefas ou implantar determinados tipos de dados abstratos. As instruções executáveis por máquina, as estruturas de dados associadas e os módulos de programa representam exemplos de códigos de programa para executar as etapas do método revelado no presente documento. A sequência particular de tais instruções executáveis ou de estruturas de dados associadas representam exemplos de atos correspondentes para implantar as funções descritas em tais etapas.
[021] As realizações podem ser praticadas em um ambiente conectado em rede com uso de conexões lógicas a um ou mais computadores remotos que têm processadores. As conexões lógicas podem incluir uma rede de área local (LAN) e uma rede de área ampla (WAN) que estão presentes no presente documento a título de exemplo e não de limitação. Tais ambientes em rede são corriqueiros em rede de computador de escritórios e de empresas, em intranets e na Internet e podem usar uma ampla variedade de diferentes protocolos de comunicação. Aqueles versados na técnica irão verificar que tais ambientes de computação de rede irão abranger tipicamente muitos tipos de configurações de sistema de computador, que inclui computadores pessoais, dispositivos portáteis, sistemas de multiprocessadores, eletrônicos de consumo programáveis ou baseados em microprocessadores, PCs de rede, minicomputadores, computadores principais e similares.
[022] As realizações também podem ser praticadas em ambientes de computação distribuídos em que as tarefas são realizadas por dispositivos de processamento remoto e local que estão articulados (tanto por ligações com fio, ligações sem fio ou por uma combinação de ligações com fio ou sem fio) através de uma rede de comunicação. Em um ambiente de computação distribuído, os módulos de programa podem estar localizados tanto em dispositivos de armazenamento de memória remota quanto local.
[023] De acordo com uma realização da invenção, a Figura 2 ilustra um método 100, que pode ser usado para identificar uma condição de falha real na aeronave 8; sendo que uma condição de falha real identificada pode incluir uma falha. Entretanto, será compreendido que a condição de falha real identificada pode não ser uma falha, mas em vez disso pode ser uma condição que alerta a equipe de manutenção para verificar um problema identificado. Desse jeito, a condição de falha real identificada pode indicar que uma condição de falha está presente, mas não é uma garantia de que uma falha real exista.
[024] O método 100 inicia em 102 recebendo-se dados operacionais a partir de uma pluralidade de sensores para pelo menos um sistema monitorado durante pelo menos uma porção de um voo. Será compreendido que tais dados operacionais podem ser recebidos passivamente por meio do controlador 44 ou que o controlador 44 pode obter de modo ativo os dados a partir dos sensores associados ao sistema monitorado. Os dados operacionais podem ser recebidos durante qualquer uma das fases de voo, o que inclui aquelas em terra e no ar. Os dados operacionais também podem ser recebidos para qualquer número de fases de voo, o que inclui uma fase única e fases múltiplas. As fases de voo incluem taxiamento, decolagem, subida, cruzeiro, descida e aterrissagem.
[025] Será considerado que os dados recebidos podem incluir dados inalterados dos quais uma variedade de outras informações podem ser derivadas ou então extraídas para definir a saída de sensor. Ficará entendido que independente de a saída de sensor ser recebida diretamente ou derivada a partir da saída recebida, a saída pode ser considerada dados recebidos. Por exemplo, uma saída de sensor pode ser agregada ao longo do tempo para definir dados de um sensor agregado. Agregar uma saída de sensor recebida ao longo do tempo pode incluir agregar uma saída de sensor recebida durante fases de voo múltiplas e/ou durante múltiplos voos. Tais dados de sensor agregados podem ser redefinidos após um evento de manutenção. Por exemplo, uma condição de falha possível pode ser baseada em dados derivados tais como valores medianos, mínimos e máximos, desvios-padrão, contagens acima ou abaixo de limiares, mudança de estado, correlações, etc. que podem ser calculados a cada fase de um voo da aeronave ou ao longo de fases múltiplas de voo.
[026] Em 104, os dados de entrada de usuário podem ser recebidos a partir de uma entrada de usuário correspondente à operação de pelo menos um sistema monitorado. Isso pode também incluir a recepção de dados a partir de um ou mais sensores relacionados aos mecanismos de controle ou outras entradas de usuário relacionadas ao sistema monitorado durante pelo menos uma porção de um voo. Como com os dados operacionais, os dados de entrada de usuário podem ser recebidos durante qualquer fase de voo, o que inclui fases de voo múltiplas.
[027] É contemplado que os dados de entrada de usuário podem ser normalizados de qualquer modo adequado. Exemplos podem incluir: normalizar a escala de tempo para variar de -0 a 1, de modo que os voos em que uma duração de fase de voo variou possam ser comparados juntamente; normalizar por meio de cancelamento de um deslocamento devido à outra configuração de controle, normalizar por meio de cancelamento de um deslocamento devido a fatores externos; com uso de um parâmetro de controle, com um parâmetro de controle como o eixo geométrico x em vez do tempo; etc. Por exemplo, em um perfil de decolagem, plotar vários parâmetros com a velocidade terrestre no eixo geométrico x em vez do tempo; de modo que diferentes voos em que a duração da aceleração de decolagem variou possam ser comparados entre si.
[028] Em 106, uma condição de falha possível pode ser identificada com base na comparação dos dados operacionais recebidos a pelo menos um limiar correspondente. Será compreendido que os dados operacionais não podem ser comparados diretamente ao limiar; em vez disso, os dados operacionais podem ser processados por meio de um primeiro algoritmo e a saída do algoritmo pode ser comparada ao limiar correspondente. Isso ainda será considerado como os dados operacionais recebidos que são comparados a um limiar correspondente. Um exemplo de algoritmos adequados pode incluir calcular um mediano, mínimo, máximo, meio, diferença com outro parâmetro, atraso entre eventos em diferentes parâmetros, identificação de mudanças, ruído, qualquer combinação desses, etc. Pelo menos um limiar correspondente pode ser qualquer limiar adequado relacionado à saída de sensor que inclui limiares predeterminados, histórico de valores de referência, etc. Adicionalmente, pelo menos um limiar correspondente pode incluir valores que tenham sido determinados durante o voo, como outro a leitura de outro sensor. Desse modo, será compreendido que pelo menos um limiar correspondente pode ser definido durante operação. Alternativamente, pelo menos um limiar correspondente pode ser armazenado em um do(s) banco(s) de dado, conforme descrito acima.
[029] Desse modo, a saída de sensor pode ser comparada aos limiares correspondentes e pode ser feita qualquer comparação adequada. Por exemplo, a comparação pode incluir a determinação de uma diferença entre a saída de sensor e o limiar correspondente. Como exemplo não limitante, uma comparação pode incluir a comparação entre uma saída de sinal recente e um valor de histórico. As comparações podem ser feitas a cada voo ou os dados podem ser processados pelo decorrer de uma série de usos do sistema ou em uma série de voos.
[030] Uma condição de falha possível pode ser identificada quando a comparação indica que os dados operacionais satisfazem o limiar correspondente. O termo “satisfaz” o limiar é usado neste contexto para dizer que os dados operacionais satisfazem o limiar predeterminado, de forma que seja igual, menor, ou maior que o valor do limiar. Ficará entendido que tal determinação poderá facilmente ser alterada para ser satisfeita por uma comparação positiva/negativa ou uma comparação verdadeira/falsa. Por exemplo, um valor menor do que o limiar pode ser facilmente satisfeito ao aplicar um maior que o teste quando os dados são numericamente invertidos. Ficará entendido que qualquer número de falhas possíveis poderá ser identificado com base em qualquer número de comparações.
[031] Em 108, os dados de entrada de usuário correspondentes à condição de falha possível identificada podem ser analisados para determinar quando os dados de entrada de usuário são sintomáticos da condição de falha possível identificada. Desse modo, o método utiliza tanto os dados operacionais quanto as entradas de tripulação reais para determinar uma condição de falha real. Ou seja, os dados operacionais fornecem uma primeira verificação para identificar áreas a serem examinadas quanto a uma condição de falha. A segunda verificação, com entrada de usuário, determina se existem condições de falha nas áreas que são monitoradas. Mais especificamente, em 110, uma condição de falha real pode ser identificada por meio do controlador 44 e/ou o controlador 60 quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada. Dessa forma, em 106, os dados operacionais são usados para determinar possíveis “candidatos” a uma condição de falha. Tais candidatos são, então, monitorados juntamente com os dados de entrada de usuário para determinar se existe uma condição de falha para um dentre os candidatos monitorados. Desse modo, os dados operacionais são como um primeiro filtro de nível. Isso permite ignorar aqueles itens que podem ter uma condição de falha, mas quanto aos quais não é feita uma determinação final a respeito de uma condição de falha real existir de fato até que os dados de entrada de usuário sejam considerados em uma etapa de confirmação.
[032] Na implantação, os valores de limiar para os dados, comparações e informações operacionais relativos a quando os dados de entrada de usuário são sintomáticos de uma falha podem ser convertidos em um algoritmo para identificar as condições de falha reais no sistema monitorado da aeronave. Tal algoritmo pode ser convertido em um programa de computador que compreende uma série de instruções executáveis, o qual pode ser executado pelo controlador 44 e/ou o controlador 60. Vários outros parâmetros registrados por meio de sistemas a bordo, tais como altitude, configurações de válvula, etc., podem também ser utilizados por meio de tal programa de computador para identificar as condições de falha reais no sistema monitorado da aeronave. Alternativamente, o programa de computador pode incluir um modelo, o qual pode ser usado para identificar as condições de falha reais no sistema monitorado da aeronave. Um modelo pode incluir o uso de redes de raciocínio, fluxogramas, ou árvores de decisão. O modelo pode ser implantado no software comum algoritmo, como um ou mais algoritmos matemáticos. A identificação das condições de falha reais ou possíveis pode ser baseada na compreensão do sistema e nos padrões dos dados comparados a falhas prévias. O modelo pode assegurar que todas as informações disponíveis sejam usadas e podem descontar falsos positivos.
[033] No 112, o controlador 44 e/ou o controlador 60 podem fornecer uma indicação da condição de falha real na aeronave 8 identificada em 110. A indicação pode ser fornecida de qualquer forma adequada, em qualquer localização adequada, inclusive na cabine de piloto 16 e no sistema terrestre 62. Por exemplo, a indicação pode ser fornecida em um Visor Principal de Voo (PFD) em uma cabine de piloto 16 da aeronave 8. Se o controlador 44 tiver executado o programa, então a indicação adequada pode ser fornecida na aeronave 8 e/ou pode ser carregada no sistema terrestre 62. Alternativamente, se o controlador 60 tiver executado o programa, então uma indicação pode ser carregada ou repassada para uma aeronave 8. Alternativamente, a indicação pode ser repassada de forma que a mesma possa ser fornecida em outro local, como um controle de linha aérea ou departamento de operações de voo.
[034] Ficará entendido que o método de identificação da condição de falha real é flexível e o método ilustrado é para propósitos meramente ilustrativos. Por exemplo, a sequência de etapas demonstrada é apenas para fins ilustrativos, e sem a intenção de limitar o método 100 de forma alguma, de maneira a ficar entendido que as etapas poderão ser seguidas de outra forma lógica ou adicional ou poderão ser incluídas etapas que intervenham sem se desviarem das realizações da invenção. Por exemplo, o método pode incluir monitorar os dados operacionais correspondentes à condição de falha possível identificada para usos múltiplos de pelo menos um sistema monitorado. A condição de falha possível pode então ser confirmada em relação a vários usos do sistema. Isso inclui a possibilidade de a condição de falha possível ser identificada caso seja identificada uma determinada quantidade de vezes dentro de um número definido de usos e, de outro modo, seria descartada como uma condição de falha possível. Adicionalmente ainda, os dados operacionais podem ser recebidos para uma pluralidade de voos, e a identificação da condição de falha possível pode incluir identificar a condição de falha possível quando a comparação indica que limiares são satisfeitos em relação aos voos múltiplos. É contemplado que a recepção de dados de entrada de usuário pode incluir a recepção ou a detecção do comportamento da tripulação durante usos múltiplos do sistema. O comportamento da tripulação pode então ser ponderado para definir uma ponderação do comportamento da tripulação ou pode ser, do contrário, estatisticamente manipulado. O(s) comportamento(s) da tripulação pode(m) também ser normalizado(s) antes da ponderação.
[035] Diversos exemplos específicos podem fornecer detalhes úteis adicionais quanto às realizações da invenção. Com respeito ao sistema de roda de nariz 30, a recepção de dados operacionais pode incluir que um ângulo de direção da roda de nariz e deslocamentos de sensor podem ser monitorados para identificar anomalias no desempenho do sistema ou na integridade baseados nos regimes de voo tanto em voo quanto sobre a terra. A recepção de dados de entrada de usuário a partir de uma entrada de usuário correspondente à operação de pelo menos um sistema monitorado pode incluir a recepção de dados, como as posições das rodas e pedais de direção. Tais dados de entrada de usuário podem ser analisados durante o rolamento de decolagem para detectar padrões comportamentais de tripulação consistentes que podem indicar um deslocamento de direção. Será compreendido que o padrão médio de comportamento de aeronave pode ser analisado ao longo de grandes números de voos a fim de cancelar qualquer efeito de ventos laterais ou um efeito de uma pista de decolagem particular.
[036] Os dados operacionais que podem ser monitorados podem incluir uma posição da roda de nariz de acordo com um ou mais sensores, o que inclui a partir de um canal de controle ou monitoramento, de uma posição do leme, de uma velocidade de guinada de corpo da aeronave, de uma velocidade terrestre da aeronave, de um estado do trem de aterrissagem de nariz (isto é, se estiver em estado aterrissado ou não), uma posição do trem de aterrissagem de nariz (isto é, retraído ou não). Identificar uma condição de falha possível com base na comparação de dados operacionais recebidos a pelo menos um limiar correspondente pode incluir identificar uma condição de falha possível quando existe discrepância entre os dois sensores que fazem a leitura da posição da roda de nariz em pré-voo, cruzeiro, e/ou pós-voo.
[037] Uma condição de falha possível pode ser identificada com base nos dados operacionais que inclui uma posição da roda de nariz quando a velocidade de guinada for zero e a velocidade terrestre está em uma certa faixa (5 a 20 km), em pré-voo e pós-voo. Uma condição de falha possível pode ser identificada com base em uma posição da roda em viagem e/ou uma posição da roda durante aceleração de decolagem. Mais especificamente, o supracitado pode realçar algumas anomalias no sistema de roda de nariz 30, de modo que os sensores 34 não estejam em acordo. Isso pode significar que o sensor de monitor está deslocado ou o sensor de controle está deslocado. Desse modo, o método pode identificar condições de falha possíveis múltiplas com base nos dados operacionais recebidos.
[038] Os requerentes determinaram que ter um deslocamento no sensor de controle significaria que, durante a aceleração na decolagem, o piloto teria que aplicar o pedal de leme em velocidades baixas para manter a roda reta. Conforme a velocidade da aeronave aumenta, esse efeito reduziría na medida em que as rodas têm menos influência e o leme assume o controle; de modo que a entrada de piloto no leme deva diminuir na medida em que a velocidade aumenta. Desse modo, os dados de direção são os dados de entrada de usuário que correspondem à condição de falha possível identificada. Quando, em voos múltiplos, os pilotos têm que aplicar direcionamento na mesma direção para manter o avião reto, independente do piloto individual, do aeroporto e dos ventos contrários, então os dados de entrada de usuário (o direcionamento descrito acima) são sintomáticos da condição de falha possível identificada. No exemplo acima, a condição de falha real é identificada como uma condição de falha com o sensor de controle. Mais especificamente, a falha pode ser identificada como um descolamento do sensor de comando de direcionamento. Isso também possibilita que efeitos que tal falha pode causar sejam previstos, incluindo uma vibração de roda de nariz potencial.
[039] Outro exemplo será explicado com respeito ao sistema de ar condicionado 20. A recepção de dados operacionais pode incluir temperaturas de cabine em diferentes áreas da aeronave, uma temperatura nos dutos 24, posição de válvulas de ar de ajuste, uma temperatura nas partes diferentes do sistema de ar condicionado 20, como um extrator de água, uma emissão de alojamento, etc., uma posição de válvulas no alojamento de ar condicionado, por exemplo, válvula de desvio, válvula de entrada, uma temperatura ambiente, etc. Múltiplas leituras de sensor de temperatura podem ser transmitidas a partir dos sensores de temperatura 42 acoplados ao sistema de ar condicionado 20. Isso pode incluir sequencialmente e/ou simultaneamente a transmissão de dados a partir dos sensores 42. Os dados transmitidos podem ser recebidos por meio de qualquer dispositivo adequado, o que inclui um banco de dados ou o controlador 44 e/ou o controlador 60. Estatísticas, o que inclui valores medianos, podem ser derivadas para cada um dos parâmetros acima durante as fases de voo, como pré-voo, cruzeiro e pós-voo.
[040] Adicionalmente ainda, a comparação de dados operacionais a um valor ou limiar de referência pode incluir a determinação de uma diferença entre as temperaturas relacionadas no sistema de ar condicionado 20 e, então, a comparação da diferença a um valor de diferença de referência. Por exemplo, as deltas entre temperaturas relacionadas e/ou adjacentes podem ser usadas para realçar medidas de temperatura anômala. As deltas permitem a normalização das temperaturas de compartimento de cabine uma vez que presume-se que as temperaturas de cabine reais em diferentes compartimentos não irão variar de maneira significativa em nenhum momento. Isso reduzirá o efeito da variabilidade observada nas temperaturas de compartimento de cabine em operação normal, por exemplo, a variabilidade observada em certas fases, por exemplo, pré-voo, devido a variações sazonais. Qualquer variação significativa entre uma temperatura de compartimento e outra pode identificar uma condição de falha possível nesse sensor\sistema.
[041] A recepção de dados de entrada de usuário a partir de uma entrada de usuário correspondente à operação do sistema de ar condicionado 20 pode incluir a recepção de dados, como a seleção de configuração de temperatura por meio da tripulação. A tripulação pode compensar a o desempenho inadequado do sistema de ar condicionado aumentando-se ou reduzindo-se as temperaturas de ajuste de cabine. Tais dados de entrada de usuário podem ser analisados durante qualquer fase de voo, o que inclui todas as fases de voo. Por exemplo, a entrada de usuário pode mostrar uma alteração nas configurações de temperatura que varia bastante durante o voo, devido à tripulação não ser apta a alcançar a temperatura correta, alternativamente muito quente ou muito fria. Isso pode depender de dada tripulação, de modo que será compreendido que o comportamento da tripulação pode ser analisado ao longo de um grande número de voos a fim de normalizar quaisquer anomalias. Outro tipo de comportamento é que a tripulação ajusta de modo consistente a temperatura para um valor mínimo em uma tentativa de trazer a temperatura para um nível normal. Caso um alojamento tenha trabalhado propriamente, a tripulação nunca deve selecionar um valor mínimo, dado que isso resultaria em uma temperatura de cabine muito baixa. Logo, pode ser identificada uma condição de falha em um dos alojamentos. Desse modo, os indicadores de desempenho derivados a partir de dados operacionais do sistema de ar condicionado registrados podem ser combinados aos padrões comportamentais da tripulação associados às configurações de temperatura de cabine para identificar falhas no sistema de ar condicionado. Através da utilização tanto dos parâmetros operacionais quanto dos padrões comportamentais da tripulação, os quais podem também ser derivados a partir de dados de voos registrados, aprimoram-se as capacidades de identificação de falha de sistema.
[042] Embora fosse possível derivar o comportamento da tripulação de um modo não automatizado, como através de entrevistas, em oposição à derivação da mesma a partir de entradas de usuário, isso seria limitado às ações de modo consciente tomadas por meio da tripulação. Isso também exigiría que a tripulação lembrasse e relatasse tais ações. Ao receber automaticamente as entradas de usuário, os comportamentos da tripulação que são inconscientes, mas indicativos de uma falha de aeronave, podem ser recebidos e analisados.
[043] Os efeitos técnicos das realizações descritas acima incluem que a detecção de falha de sistema analítico pode ser combinada com análise de comportamento de tripulação para identificar condições de falha reais e/ou possíveis de sistema e componente de aeronave com segurança aumentada. Existem muitas causas originárias potenciais de falhas de aeronave e, frequentemente, uma detecção insuficiente dos sistemas de aeronave para permitir a diferenciação entre as múltiplas causas possíveis dessas falhas. Por exemplo, manuais atualmente existentes de solução de problemas podem incluir uma lista de múltiplas causas possíveis. As realizações descritas acima levam em consideração tanto os dados de sistema quanto os padrões comportamentais de tripulação ponderados, o que resulta na diferenciação de falha melhorada de modo significativo em comparação à possível com técnicas existentes. Os dados não são combinados atualmente desse modo. Agregar e ponderar o comportamento de tripulação ao longo de voos múltiplos para solucionar problemas de falhas de aeronave fornece benefícios adicionais. As realizações descritas acima permitem que as causas originárias sejam identificadas diretamente, o que por sua vez economiza esforços e custos associados com solução de problemas e manutenção estendidas. Isso reduz o tempo de manutenção e o impacto operacional de falhas e problemas em uma aeronave. Particularmente pode existir uma redução no tempo exigido para identificar um problema e problemas podem ser identificados de modo preciso. Isso permite a economia de gastos ao reduzir custo de manutenção, custo de remarcações e minimiza impactos operacionais, assim como minimiza o tempo que as aeronaves ficam aterrissadas.
[044] Quanto a pontos ainda não descritos, as funções e estruturas diferentes das várias realizações podem ser usadas em combinação entre si conforme desejado. Algumas funções podem não ser ilustradas em todas as realizações, mas podem ser implantadas se desejado. Assim, as várias funções das diferentes realizações podem ser misturadas e combinadas conforme desejado para formar novas realizações, independentemente de as novas realizações estarem expressamente descritas. Todas as combinações ou permutações de funções descritas no presente documento são cobertas por essa revelação.
[045] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, inclusive o melhor modo, e também possibilita que qualquer pessoa versada na técnica pratique a invenção, inclusive produza e use quaisquer dispositivos ou sistemas e execute quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido por meio das reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações se os mesmos tiverem elementos estruturais que não se diferem da linguagem literal das reivindicações ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais das linguagens literais das reivindicações.
Reivindicações
Claims (17)
1. MÉTODO PARA IDENTIFICAR UMA FALHA EM UMA AERONAVE, caracterizado pelo fato de que tem pelo menos um sistema monitorado, em que o método compreende: - receber dados operacionais de uma pluralidade de sensores para pelo menos um sistema monitorado durante pelo menos uma porção de um voo; - recepção de dados de entrada de usuário a partir de uma entrada de usuário correspondente à operação de pelo menos um sistema monitorado; - identificar uma condição de falha possível com base na comparação dos dados operacionais recebidos a pelo menos um limiar correspondente; - analisar os dados de entrada de usuário correspondentes à condição de falha possível identificada para determinar quando os dados de entrada de usuário são sintomáticos da condição de falha possível identificada; - identificar uma condição de falha real por meio de um controlador, quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada; e - fornecer uma indicação da condição de falha real identificada.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente monitorar os dados operacionais correspondentes à condição de falha possível identificada para usos múltiplos do pelo menos um sistema monitorado.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a recepção de dados operacionais compreende a recepção de dados operacionais para uma pluralidade de voos.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que identificar a possível falha compreende identificar a possível falha quando a comparação indica que os limiares são satisfeitos em voos múltiplos.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a recepção de dados de entrada de usuário durante usos múltiplos do sistema.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente ponderar os dados de entrada de usuário recebidos para definir os dados de entrada de usuário ponderados.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente normalizar os dados de entrada de usuário recebidos antes da ponderação.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente normalizar os dados de entrada de usuário recebidos antes da identificação da falha.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema monitorado é um sistema de roda de nariz da aeronave e os dados operacionais compreendem ao menos um dentre as posições de uma roda de nariz, uma posição de um leme, uma velocidade de guinada de corpo da aeronave, uma velocidade terrestre da aeronave, um estado de trem de aterrissagem de nariz ou uma posição de trem de aterrissagem de nariz.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a recepção de dados de entrada de usuário compreende detectar uso do pedal de leme em velocidades múltiplas.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema monitorado é um sistema de ar condicionado da aeronave e os dados operacionais compreendem pelo menos uma dentre as temperaturas de cabine em diferentes áreas da aeronave, uma temperatura em um duto do sistema de ar condicionado, uma posição de válvulas de ar de ajuste, uma temperatura em um extrator de água ou emissão de alojamento do sistema de ar condicionado.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a recepção de dados de entrada de usuário compreende detectar as configurações de temperatura selecionadas pela tripulação.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a recepção de dados de entrada de usuário compreende detectar o fato de a tripulação configurar a temperatura a um valor mínimo.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados são adquiridos durante fases múltiplas de voo.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador utiliza um algoritmo para identificar a falha.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a indicação é um alerta relativo à falha identificada fornecida em um visor no interior da aeronave.
17. SISTEMA PARA IDENTIFICAR UMA FALHA EM UMA AERONAVE, caracterizado pelo fato de que compreende: - pelo menos um sistema ou componente de aeronave que tenha pelo menos um sensor que emite dados operacionais para o pelo menos um sistema ou componente de aeronave; - pelo menos um dispositivo de entrada de usuário localizado na aeronave e que fornece dados de entrada de usuário correspondentes à operação do pelo menos um componente da aeronave ou sistema; - um controlador que recebe os dados de entrada de usuário e os dados operacionais, em que o controlador executa um programa de computador que implanta um algoritmo que: - identifica uma condição de falha possível do pelo menos um sistema ou componente de aeronave com base nos dados operacionais; - monitora os dados operacionais correspondentes à condição de falha possível identificada para usos múltiplos do pelo menos um sistema ou componente de aeronave; - analisa os dados de entrada de usuário correspondentes à condição de falha possível identificada para determinar quando os dados de entrada de usuário são sintomáticos da condição de falha possível identificada; - identifica uma condição de falha real quando os dados de entrada de usuário são determinados como sintomáticos da condição de falha possível identificada; e - fornece uma indicação da condição de falha identificada.
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