BR102019023475A2

BR102019023475A2 - Sistema para uma aeronave

Info

Publication number: BR102019023475A2
Application number: BR102019023475-0A
Authority: BR
Inventors: Magdi A. Essawy; Minh Bui; John D. Gasser
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc.
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2020-06-23
Also published as: EP3671223A1; CA3055392A1; EP3671223B1; US11061080B2; US20200191851A1

Abstract

Um sistema para uma aeronave inclui um aquecedor que compreende um elemento de aquecimento resistivo e isolamento que envolve o elemento de aquecimento resistivo. Uma primeira corrente circula para o elemento de aquecimento resistivo para fornecer calor e uma segunda corrente circula para fora do elemento de aquecimento resistivo. O sistema inclui ainda um sensor de fuga configurado para produzir um sinal de sensor de fuga representando uma corrente de fuga do aquecedor e um processador de predição configurado para predizer a falha do aquecedor com base no sinal do sensor de fuga.

Description

SISTEMA PARA UMA AERONAVE

FUNDAMENTOS

[001] A presente divulgação se refere geralmente a sondas e, em particular, a prognósticos para sondas de dados de ar.

[002] As sondas são utilizadas para determinar as características de um ambiente. Em sistemas de aeronaves, por exemplo, sondas de dados de ar podem ser implementadas nas partes externas da aeronave para auxiliar na determinação de condições, tais como velocidade do ar, altitude e ângulo de ataque, entre outros. Devido às duras condições de voo em altas altitudes, gelo pode acumular em partes da sonda de dados de ar. Para combater isso, aquecedores são implementados na sonda de dados de ar para evitar a formação de gelo que pode afetar a funcionalidade adequada da sonda de dados de ar.

[003] Quando as sondas de dados de ar se quebram, elas precisam ser substituídas, frequentemente antes de uma decolagem subsequente. O aquecedor de uma sonda de dados de ar é geralmente a parte mais limitada em termos de vida. Portanto, as sondas de dados de ar precisam ser substituídas assim que o aquecedor quebrar. E desejável predizer quando a sonda de dados de ar precisará de substituição.

SUMÁRIO

[004] Um sistema para uma aeronave inclui um aquecedor que compreende um elemento de aquecimento resistivo e isolamento que envolve o elemento de aquecimento resistivo. Uma primeira corrente circula para o elemento de aquecimento resistivo para fornecer calor e uma segunda corrente circula para fora do elemento de aquecimento resistivo. O sistema inclui ainda um sensor de fuga configurado para produzir um sinal de sensor de fuga representando uma corrente de fuga do aquecedor e um processador de predição configurado para predizer a falha do aquecedor com base no sinal do sensor de fuga.

[005] Um sistema para uma aeronave inclui um aquecedor que compreende um elemento de aquecimento resistivo e isolamento que envolve o elemento de aquecimento resistivo. Uma primeira corrente circula para o elemento de aquecimento resistivo para fornecer calor e uma segunda corrente circula para fora do elemento de aquecimento resistivo. O sistema compreende ainda um primeiro sensor configurado para produzir um primeiro sinal de sensor representando a primeira corrente, um segundo sensor configurado para produzir um segundo sinal de sensor representando a segunda corrente e um processador de predição configurado para predizer falhas de aquecimento com base no primeiro sinal do sensor e no segundo sinal do sensor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] FIG. 1 é um diagrama que ilustra uma aeronave que inclui uma pluralidade de sondas de dados de ar.

[007] FIG. 2A é um diagrama de uma sonda de dados de ar que inclui um aquecedor e circuitos eletricamente conectados ao aquecedor.

[008] FIG. 2B é uma vista em corte transversal do aquecedor da sonda de dados de ar tomada ao longo da linha B-B da FIG. 2A.

[009] FIG. 3 é uma vista parcial em corte transversal que ilustra o aquecedor com isolamento comprometido.

[0010] FIG. 4 é uma vista parcial em corte transversal que ilustra o aquecedor com um elemento de aquecimento resistivo comprometido.

[0011] FIG. 5 é um diagrama que ilustra as funções de um processador de sinal.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] No geral, a presente descrição descreve a amostragem e a medição da corrente de fuga do isolamento operacional (tempo real) para predizer a falha do aquecedor e a vida útil restante do aquecedor.

[0013] FIG. 1 é um diagrama que ilustra a aeronave 10 que inclui uma pluralidade de sondas de dados de ar 12a-12n. Embora ilustrada como uma aeronave comercial, outros veículos, tais como veículos aéreos não tripulados, helicópteros e veículos terrestres também podem incluir sondas de dados de ar 12a-12n configuradas para detectar características do ambiente. As sondas de dados de ar 12a-12n são componentes de aeronaves. As sondas de dados de ar 12a-12n podem ser qualquer tipo de sonda, tais como, mas não limitado a, sondas pitot, sondas pitot-estáticas, sondas de temperatura total do ar (TAT), sensores de ângulo de ataque (AOA) e quaisquer outras sondas que podem incluir um aquecedor.

[0014] FIG. 2A é um diagrama de uma sonda de dados de ar 12a que inclui um aquecedor 14 e circuito 16 que é eletricamente conectado ao aquecedor 14. Apesar de ilustrada na FIG. 2A como uma sonda TAT 12a, a sonda de dados de ar 12a pode ser qualquer outro tipo de sonda de dados de ar 12a-12n ou elemento de detecção. FIG. 2B é uma vista em corte transversal do aquecedor 14 da sonda de dados de ar 12a tomada ao longo da linha B-B da FIG. 2A. FIG. 3 é uma vista parcial em corte transversal que ilustra o aquecedor 14 com isolamento comprometido 24. FIG. 4 é uma vista parcial em corte transversal que ilustra o aquecedor 14 com um elemento de aquecimento resistivo comprometido 22. As FIGS. 2A, 2B, 3 e 4 serão discutidas juntas.

[0015] A sonda de dados de ar 12a é um componente de aeronave e inclui o aquecedor 14. A sonda de dados de ar 12a está eletricamente conectada ao circuito 16, que inclui a fonte de tensão Vs, primeiro sensor 17A, segundo sensor 17B, sensor de fuga 17C, processador de sinal 18 e processador de predição 20. O aquecedor 14 inclui o elemento de aquecimento resistivo 22, o isolamento 24 e a bainha 26.

[0016] O aquecedor 14, que pode ser um fio aquecedor, por exemplo, é encaminhado através da sonda de dados de ar 12a e é eletricamente conectado ao circuito 16 dentro da aeronave 10. O aquecedor 14 recebe energia da fonte de voltagem conectada eletricamente Vs do circuito 16 para fornecer calor para a sonda de dados de ar 12a. A fonte de tensão Vs pode fornecer energia de corrente contínua (DC) ou energia de corrente alternada (AC) ao aquecedor 14 dependendo do tipo de sonda de dados de ar 12a dentro da qual o aquecedor 14 é posicionado. A primeira corrente I₁é a corrente principal que flui na primeira extremidade do aquecedor 14. A segunda corrente I₂ é a corrente principal que flui na segunda extremidade do aquecedor 14, que é oposta à primeira extremidade do aquecedor 14. Por exemplo, como visto na FIG. 2A, a primeira corrente I₁ (que pode ser corrente DC ou AC) flui para o aquecedor 14 e a segunda corrente I₂ (que pode ser corrente DC ou AC) flui para fora do aquecedor 14. O primeiro sensor 17A é um primeiro sensor de corrente. A primeira corrente I₁ flui através do primeiro sensor 17A para produzir uma tensão detectada ou o primeiro sinal do sensor V₁. Nesta modalidade, o primeiro sensor 17A é o primeiro resistor de sentido R₁. O segundo sensor 17B é um segundo sensor de corrente. A segunda corrente I₂ flui através do segundo sensor 17B para produzir uma tensão detectada ou segundo sinal do sensor V₂. Nesta modalidade, o segundo sensor 17B é um segundo resistor de detecção R₂. O primeiro resistor de detecção R1 e o segundo resistor de detecção R₂ estão em série com o aquecedor 14. Corrente de vazamento I_L é uma corrente que fugiu do aquecedor 14 para o aterramento elétrico. A corrente de fuga I_L flui através do sensor de fuga 17C para produzir uma tensão detectada ou sinal de sensor de fuga V_L. Nesta modalidade, o sensor de fuga 17C é um resistor de detecção de fuga R₁ conectado entre o aquecedor 14 e o aterramento elétrico. Como o primeiro resistor de detecção R₁, o segundo resistor de detecção R₂ e o resistor de detecção de fuga R₁ são resistores conhecidos, o primeiro sinal do sensor V₁, o segundo sinal do sensor V₂ e o sinal do sensor de fuga V₁ têm relações conhecidas com a primeira corrente I₁, a segunda corrente l₂e a corrente de fuga I_L. O primeiro sinal do sensor V₁, o segundo sinal do sensor V₂ e o sinal do sensor de fuga V₁, que representam a primeira corrente I₁, a segunda corrente tea corrente de fuga I_L, respectivamente, variam em função do tempo. Em modalidades alternativas, o primeiro sensor 17A, o segundo sensor 17B e o sensor de fuga 17C podem ser quaisquer sensores adequados.

[0017] O processador de sinal 18 está ligado eletricamente ao aquecedor 14. O primeiro sinal de sensor V₁ variável no tempo, o segundo sinal de sensor V₂e o sinal de sensor de fuga V_L são fornecidos ao processador de sinal 18. O processador de sinal 18 cria uma tensão diferencial variável no tempo V_D subtraindo o segundo sinal do sensor V₂ do primeiro sinal do sensor V₁. O primeiro sinal do sensor V₁ e o segundo sinal do sensor V₂ são representativos da corrente nas extremidades opostas do aquecedor 14 ou da corrente que flui para o aquecedor 14 e da corrente que flui para fora do aquecedor 14. Assim, a tensão diferencial Vd representa a diferença entre a primeira corrente I₁ e a segunda corrente I₂, que é representativa da corrente que fugiu do aquecedor 14 (e é, portanto, igual ao sinal do sensor de fuga V_L), em função do tempo. A tensão diferencial V_D e/ou o sinal do sensor de fuga V_L são amplificados e digitalizados no processador de sinal 18. O processador de sinal 18 emite tensão diferencial V_D e sinal de sensor de fuga V_L no domínio do tempo. A tensão diferencial V_D e/ou o sinal do sensor de fuga V_L em função do tempo indicam se o aquecedor 14 está sendo comprometido.

[0018] O processador de predição 20 é conectado eletricamente ao processador de sinal 18 para receber o sinal do sensor de fuga V_L e/ou a tensão diferencial V_D no domínio do tempo do processador de sinal 18. O processador de predição 20 usa o sinal do sensor de fuga V_L e/ou a tensão diferencial V_D para o estado de saída 21 do aquecedor 14. O aquecedor 14 pode ter um estado 21 de OK, ELEMENTO RESISTIVO DE AQUECIMENTO COMPROMETIDO, ISOLAMENTO COMPROMETIDO e/ou FALHA FUTURA/VIDA ÚTIL RESTANTE.

[0019] Como visto na FIG. 2B, o aquecedor 14 tem um elemento de aquecimento resistivo 22, que é um resistor que recebe a primeira corrente I₁ de um primeiro terminal da fonte de tensão Vs e retoma a segunda corrente I₂ para um segundo terminal da fonte de tensão Vs. A primeira corrente I₁ flui para o elemento de aquecimento resistivo 22 e a segunda corrente I₂ flui para fora do elemento de aquecimento resistivo 22. Como tal, o primeiro resistor de detecção R1 e o segundo resistor de detecção R2 estão em série com o elemento de aquecimento resistivo 22 em uma entrada e saída do elemento de aquecimento resistivo 22. O elemento de aquecimento resistivo 22 pode ser feito de material resistente à oxidação, tal como o Nicromo ou qualquer outro material adequado. O isolamento 24 circunda o elemento de aquecimento resistivo 22. O isolamento 24 pode ser feito de sílica, cerâmica ou qualquer outro material isolante adequado. A bainha 26 é metálica e circunda o isolamento 24 de tal modo que o isolamento 24 esteja entre o elemento de aquecimento resistivo 22 e a bainha 26. A bainha 26 pode ser feita de liga de níquel, liga de cobre ou qualquer outro material resistente à oxidação, condutor de eletricidade. O resistor de detecção de fuga R_L é conectado entre a bainha 26 e o aterramento elétrico.

[0020] O aquecedor 14 evita que o gelo se acumule na sonda de dados de ar 12a quando a sonda de dados de ar 12a é exposta a temperaturas frias quando voam a grandes altitudes. A fonte de tensão Vs fornece energia ao elemento de aquecimento resistivo 22, de modo que a primeira corrente I₁ seja fornecida e acionada através do elemento de aquecimento resistivo 22, produzindo o calor necessário para a sonda de dados de ar 12a e a segunda corrente I₂ flua para fora do elemento de aquecimento resistivo 22.

[0021] O isolamento 24 protege o elemento de aquecimento resistivo 22 e isola eletricamente o elemento de aquecimento resistivo 22. Por exemplo, o elemento de aquecimento resistivo 22 é isolado da bainha metálica 26 pelo isolamento 24. A bainha 26 protege o elemento de aquecimento resistivo 22 e o isolamento 24, por exemplo, evitando que a umidade e os contaminantes comprometam o isolamento 24.

[0022] Se a bainha 26 rachar, oxigênio, umidade, pó, carbono, óleos e outros contaminantes podem vazar através da bainha 26 para o isolamento 24 e depois para o elemento de aquecimento resistivo 22, fazendo com que o material de isolamento 24 e o elemento resistivo de aquecimento 22 se oxidem, mudem as propriedades e/ou de outra forma se quebrem. Quando o isolamento 24 fica contaminado por tais contaminantes, o isolamento 24 fica comprometido, como mostrado na FIG. 2C. Isolamento comprometido 24 conduz a falha de resistência de isolamento e/ou eventual curto-circuito (onde o elemento de aquecimento resistivo 22 faz curto com a bainha 26) e perda de funcionamento do aquecedor 14. O elemento de aquecimento resistivo 22 também pode ficar comprometido, como resultado da bainha 26 rachar e o isolamento 24 ficar comprometido. Os contaminantes podem alcançar o elemento de aquecimento resistivo 22 e fazer com que o elemento de aquecimento resistivo 22 se oxide e acabe rachando, levando a um circuito aberto (uma lacuna no elemento de aquecimento resistivo 22) e perda de função do aquecedor 14. Como tal, o isolamento 24 e o fio de aquecimento resistivo 22 podem ambos ficar comprometidos.

[0023] Adicionalmente, o elemento de aquecimento resistivo 22 pode ficar comprometido, como visto na FIG. 2D e falhar devido ao envelhecimento. Por exemplo, o calor gerado pelo elemento de aquecimento resistivo 22 pode fazer com que o material metálico do elemento de aquecimento resistivo 22 migre, mudando a forma do elemento de aquecimento resistivo 22. O elemento de aquecimento resistivo 22 pode ficar irregular ou algumas partes do elemento de aquecimento resistivo 22 podem se tomar mais estreitas, enquanto outras partes do elemento de aquecimento resistivo podem se tomar mais largas. O elemento de aquecimento resistivo 22 pode eventualmente se deteriorar e/ou rachar, levando a um circuito aberto e perda de funcionamento do aquecedor 14. Como tal, o isolamento 24 pode ainda estar intacto e não comprometido enquanto o elemento de aquecimento resistivo 22 está comprometido.

[0024] Redução da resistência de isolamento, curto-circuito e circuito aberto todos representam falhas do aquecedor 14 quando o aquecedor 14 se toma não funcional. Nos estágios iniciais de falha do aquecedor 14, o isolamento 24 começa a ficar comprometido e a resistência do isolamento 24 diminui, resultando em um aumento na corrente de fuga I_L (e um aumento na diferença entre a primeira corrente I₁e a segunda corrente I₂). O isolamento comprometido 24 se manifesta como um aumento no sinal do sensor de fuga V_L e/ou na tensão diferencial V_D ao longo do tempo. O elemento de aquecimento resistivo comprometido 22 se manifesta como ruído e picos no sinal do sensor de fuga V_L e/ou tensão diferencial V_D ao longo do tempo, quando a corrente começa a desviar os choques ou outras alterações de forma do elemento de aquecimento resistivo 22.

[0025] O processador de sinal 18 amostra e mede o primeiro sinal do sensor V₁, o segundo sinal do sensor V₂e/ou o sinal do sensor de fuga V_L, que representam a primeira corrente I₁, a segunda corrente l₂e a corrente de fuga I_L, respectivamente, do aquecedor 14 durante a operação da aeronave 10. O processador de sinal 18 pode usar uma taxa de amostragem de baixa frequência, como 1 KHz a 10 KHz (dependendo do conteúdo da frequência do primeiro sinal do sensor V₁ e do segundo sinal do sensor V₂). Como a corrente de fuga operacional (representada pelo sinal do sensor de fuga V_L e/ ou tensão diferencial V_D) é um indicador de isolamento comprometido 24 ou elemento de aquecimento resistivo comprometido 22, o processador de predição 20 determina o estado 21 do aquecedor 14 com base nas alterações no sinal do sensor de fuga V_L e/ ou tensão diferencial V_D. Criar e medir a tensão diferencial V_D pode ser um método alternativo para medir a corrente de fuga operacional em vez de medir o sinal do sensor de fuga V_L. A corrente de fuga operacional é indicativa da corrente de fuga de teste. Como tal, um aumento no sinal do sensor de fuga V_L e/ ou tensão diferencial V_D indica isolamento comprometido 24, enquanto ruídos e picos no sinal do sensor de fuga V_L e/ ou tensão diferencial V_D indicam elemento de aquecimento resistivo comprometido 22. O processador de predição identifica o isolamento comprometido 24 ou o elemento de aquecimento resistivo comprometido 22 com base no sinal do sensor de vazamento V_L e/ou na tensão diferencial V_D para determinar a falha futura do aquecedor 14.

[0026] O processador de predição 20 prediz falha do aquecedor 14 com base no primeiro sinal de sensor V₁, segundo sinal de sensor V₂ e/ou sinal de sensor de fuga V_L. O processador de predição 20 identifica que o aquecedor 14 está ok, que o elemento de aquecimento resistivo 22 está comprometido e/ou que o isolamento 24 está comprometido. O processador de predição 20 também determina a vida restante do aquecedor 22. O processador de predição 20 emitirá um estado de OK, indicando que o aquecedor 14 está funcionando corretamente, quando não houver aumento significativo na amplitude do sinal do sensor de fuga V_L e/ ou tensão diferencial V_D e nenhum ruído ou picos no sinal do sensor de fuga V_L e/ ou diferença tensão V_D. O processador de predição 20 emitirá o estado 21 de ELEMENTO DE AQUECIMENTO RESISTIVO COMPROMETIDO, indicando um futuro circuito aberto, quando houver ruído e/ou picos presentes no sinal do sensor de fuga V_L e/ ou tensão diferencial VD. O processador de predição 20 emitirá o estado 21 de ISOLAMENTO COMPROMETIDO, indicando uma falha futura no teste de resistência de isolamento ou um curto- circuito futuro, quando o sinal do sensor de fuga V_L e/ ou a tensão diferencial V_D for elevada ao longo do tempo, identificável por um aumento na amplitude do sinal do sensor de fuga V_L e/ ou diferença de tensão V_D ao longo do tempo. Por exemplo, o comprometimento do isolamento 24 pode levar o sinal do sensor de fuga V_L e/ ou a diferença de tensão V_D a aumentar em 200 vezes. A medida que a resistência do isolamento diminui, o sinal do sensor de fuga V_L e/ou a tensão diferencial V_D aumentam. O processador de predição 20 pode produzir um ou tanto o estado de ELEMENTO RESISTIVO DE AQUECIMENTO COMPROMETIDO quanto ISOLAMENTO COMPROMETIDO 21 em um determinado momento. O processador de predição 20 emitirá um estado de FALHA FUTURA/VIDA ÚTIL RESTANTE, indicando a vida útil restante do aquecedor 14, cujo processador de predição 20 determina com base em assinaturas (formas específicas) e tendências dos dados do sinal de tempo representando o sinal do sensor de fuga V_L e/ ou tensão diferencial V_D. O processador de predição 20 pode fazer as mesmas predições usando apenas o sinal do sensor de fuga V_L (representando corrente de fuga), se o processador de sinal 18 não criar tensão diferencial V_D OU usando apenas a tensão diferencial V_D (representando corrente de fuga), se o sinal do sensor de fuga V_L não for fornecido ao processador de sinal 18.

[0027] O aquecedor 14 garante que a sonda de dados de ar 12a esteja funcionando corretamente. O aquecedor 14 pode falhar abruptamente como resultado de um circuito aberto ou curto-circuito, o que provoca uma perda repentina de funcionalidade da sonda de dados de ar 12a. Adicionalmente, o aquecedor 14 pode falhar no teste de resistência de isolamento quando a corrente de fuga de teste atinge um certo valor, indicando que o aquecedor 14 não está mais apto para operação e causando uma perda de funcionalidade da sonda de dados de ar 12a. Tradicionalmente, a corrente de fuga é medida para testar a resistência de isolamento quando a aeronave não está em operação, como no início do aquecedor ou em intervalos de manutenção preventiva para garantir que os requisitos de segurança operacional sejam atendidos. Como resultado, o elemento de aquecimento resistivo é frio e a alta tensão (como cerca de 400 volts) é enviada através do isolamento durante o teste de resistência de isolamento.

[0028] A perda de funcionalidade da sonda de dados de ar 12a pode ter consequências graves no controle de voo. Como o funcionamento adequado da sonda de dados de ar 12a é necessário para a operação segura da aeronave 10, os prognósticos do aquecedor 14 melhoram a confiabilidade da sonda de dados de ar 12a. A predição de falha futura do aquecedor 14 permite que um usuário substitua o aquecedor 14 quando necessário (como entre voos ou em outro momento conveniente) e evita falhas imprevisíveis do aquecedor 14, o que reduz atrasos de voos e falhas imprevisíveis, melhora a segurança de voo e reduz a manutenção custos de operação de voo. A detecção de comprometimento do elemento de aquecimento resistivo 22 e/ou comprometimento do isolamento 24 do aquecedor 14 usando o sinal do sensor de fuga V_L e/ou a tensão diferencial V_D permite predizer a falha do aquecedor 14 muito antes, por exemplo, muito antes da ocorrência da falha. Adicionalmente, a medição da corrente de fuga (representada pelo sinal do sensor de fuga V_L e tensão diferencial V_D) quando a aeronave 10 está em operação permite a medição enquanto o aquecedor 14 está quente. A resistência de isolamento é menor quando o aquecedor 14 está quente, resultando em uma corrente de fuga mais alta. Assim, a medição da corrente de fuga durante a operação resulta em uma avaliação mais precisa da resistência do isolamento e da futura falha do aquecedor. Além disso, como o sinal do sensor de fuga V_L e a tensão diferencial V_D representam uma corrente de fuga operacional e podem ser analisados para predizer falha no aquecedor, existem várias maneiras de medir a corrente de fuga operacional para predizer falha no aquecedor. Como a tensão diferencial V_D é calculada a partir da primeira corrente I₁ e da segunda corrente I₂, é fácil medir a tensão diferencial V_D durante a operação.

[0029] FIG. 5 é um diagrama que ilustra as funções do processador de sinal 18, que inclui a produção do sinal do sensor de fuga amplificado e digitalizado V_Le a tensão diferencial V_Dem função do tempo. O processador de sinal 18 realiza a amplificação usando os amplificadores 28A-28B e a conversão A/D 30A-30B no sinal do sensor de fuga V_Le tensão diferencial V_D. Adicionalmente, o processador de sinal 18 inclui o comparador 32.

[0030] O processador de sinal 18 aceita o sinal do sensor de fuga V_L. O sinal do sensor de fuga V_L é uma tensão nominal porque a aeronave 10 e, portanto, o aquecedor 14, está em operação. O processador de sinal 18 amplifica o sinal do sensor de fuga V_L usando o amplificador 28A e digitaliza o sinal do sensor de fuga amplificado VL usando o conversor A/D 30A. O processador de sinal 18 produz dados amplificados e digitalizados no domínio do tempo, representando o sinal do sensor de fuga V_L, que representa a corrente de fuga de operação I_L do aquecedor 14.

[0031] O processador de sinal 18 aceita o primeiro sinal do sensor V₁ e o segundo sinal do sensor V₂. O processador de sinal 18 usa o comparador 32 para subtrair o segundo sinal de sensor V₂do primeiro sinal de sensor V₁ para criar tensão diferencial V_D. A tensão diferencial V_D é uma tensão nominal porque a aeronave 10 e, portanto, o aquecedor 14, está em operação. O processador de sinal 18 amplifica a tensão diferencial V_D usando o amplificador 28B e digitaliza a tensão diferencial amplificada VD usando o conversor A/D 30B. O processador de sinal 18 produz dados amplificados e digitalizados no domínio do tempo que representam a tensão diferencial V_D, que representa a diferença entre a primeira corrente I₁ e a segunda corrente I₂ ou a corrente de fuga operacional I_L do aquecedor 14.

[0032] O processador de sinal 18 mostra o primeiro sinal do sensor V₁, o segundo sinal do sensor V₂, o sinal do sensor de fuga V_L e a tensão diferencial V_D a uma taxa de frequência adequada (potencialmente baixa). Em modalidades alternativas, o processador de sinal 18 pode amostrar a qualquer taxa de frequência adequada. O sinal do sensor de fuga V_L e a tensão diferencial V_D são valores nominais porque o sinal do sensor de fuga V_L e a tensão diferencial V_D são medidos da tensão nominal e das correntes que fluem através do aquecedor 14 durante a operação. Como tal, o sinal do sensor de fuga V_L e a tensão diferencial V_D são muito menores que as correntes típicas de fuga de teste e dispositivos de medição de alta resolução e instrumentos de aquisição de dados são usados para medir valores tão pequenos. Por exemplo, a corrente de fuga medida no teste de resistência de isolamento regular usa alta tensão que pode ser uma ordem de magnitude maior que a tensão operacional do aquecedor 14. A amplificação do sinal do sensor de fuga V_L e da tensão diferencial V_D permite a digitalização e o armazenamento do sinal do sensor de fuga V_L e da tensão diferencial V_D para que a unidade de compasso possa ser analisada. A análise das divisões de compasso e níveis de sinal do sinal do sensor de vazamento V_L e da tensão diferencial V_D pode determinar a presença de isolamento comprometido 24 e/ou elemento de aquecimento resistivo comprometido 22, que são indicativos de falha futura do aquecedor devido a circuito aberto ou curto-circuito. Além disso, os valores operacionais do sinal do sensor de fuga V_L e da tensão diferencial V_D se correlacionam com as correntes típicas de fuga de teste e podem ser usados para estimar a corrente de fuga de teste e predizer falhas nos testes de resistência de isolamento. Como resultado, testes típicos de alta tensão, que podem impactar negativamente a vida útil do isolamento 24, não são necessários. Dados no domínio do tempo do sinal do sensor V_L e tensão diferencial V_D são entregues ao processador de predição 20, que determina o estado 21 do aquecedor 14 com base nesses dados, incluindo uma vida útil restante do aquecedor 14.

[0033] Embora descrito em relação a sondas de dados de ar, tal como sonda de dados de ar 12a, o aquecedor 14 pode ser qualquer aquecedor de qualquer componente de aeronave adequado, tal como um aquecedor de proteção contra gelo de asa de aeronave, um aquecedor de água, um painel de piso aquecido ou qualquer outro adequado sistema elétrico.

Discussão de Possíveis Modalidades

[0034] A seguir estão descrições não exclusivas de modalidades possíveis da presente invenção.

[0035] Um sistema para uma aeronave inclui um aquecedor compreendendo: um elemento de aquecimento resistivo; e isolamento em tomo do elemento de aquecimento resistivo; em que uma primeira corrente circula para o elemento de aquecimento resistivo para fornecer calor e uma segunda corrente circula para fora do elemento de aquecimento resistivo; um sensor de fuga configurado para produzir um sinal de sensor de vazamento representando uma corrente de fuga do aquecedor; e um processador de predição configurado para predizer a falha do aquecedor com base no sinal do sensor de fuga.

[0036] O sistema do parágrafo anterior pode incluir opcional, adicional e/ou alternativamente quaisquer um ou mais dos recursos, configurações e/ou componentes adicionais:
O sistema compreende ainda: um primeiro sensor configurado para produzir um primeiro sinal de sensor representando a primeira corrente: e um segundo sensor configurado para produzir um segundo sinal de sensor representando a segunda corrente; em que o processador de predição é configurado para predizer falhas do aquecedor com base no sinal do sensor de fuga, o primeiro sinal do sensor e o segundo sinal do sensor.

[0037] O aquecedor é encaminhado através de um componente de aeronave e o elemento de aquecimento resistivo fornece calor para o componente da aeronave.

[0038] O componente da aeronave é uma sonda de dados de ar.

[0039] Um processador de sinal é configurado para amplificar e digitalizar o sinal do sensor de fuga.

[0040] O processador de predição é configurado para determinar a vida restante do aquecedor.

[0041] O processador de predição é configurado para identificar que o elemento de aquecimento resistivo é comprometido quando há pelo menos um de ruído e picos presentes no sinal do sensor de fuga.

[0042] O processador de predição é configurado para identificar que o isolamento é comprometido quando o sinal do sensor de fuga é elevado com o tempo.

[0043] O sinal do sensor de fuga é um sinal que varia com o tempo.

[0044] O sensor de fuga é um resistor de detecção de fuga conectado entre o aquecedor e um aterramento elétrico.

[0045] O aquecedor compreende ainda uma bainha metálica em tomo o isolamento, de tal modo que o isolamento esteja entre o elemento de aquecimento resistivo e a bainha, em que o sensor de fuga está ligado entre a bainha e o aterramento elétrico.

[0046] Um sistema para uma aeronave inclui um aquecedor compreendendo: um elemento de aquecimento resistivo; e isolamento em tomo do elemento de aquecimento resistivo; em que uma primeira corrente circula para o elemento de aquecimento resistivo para fornecer calor e uma segunda corrente circula para fora do elemento de aquecimento resistivo; um primeiro sensor configurado para produzir um primeiro sinal de sensor representando a primeira corrente; um segundo sensor configurado para produzir um segundo sinal de sensor representando a segunda corrente; e um processador de predição configurado para predizer a falha do aquecedor com base no primeiro sinal do sensor e no segundo sinal do sensor.

[0047] O sistema do parágrafo anterior pode incluir opcional, adicional e/ou alternativamente quaisquer um ou mais dos recursos, configurações e/ou componentes adicionais:
Um processador de sinal configurado para criar uma tensão diferencial subtraindo o segundo sinal do sensor do primeiro sinal do sensor.

[0048] O sistema compreende ainda um sensor de fuga configurado para produzir um sinal de sensor de fuga representando uma corrente de fuga do aquecedor, em que o processador de predição é configurado para predizer a falha do aquecedor com base na tensão diferencial e no sinal do sensor de fuga.

[0049] O processador de sinal está configurado para amplificar e digitalizar a tensão diferencial.

[0050] O processador de predição é configurado para identificar que o elemento de aquecimento resistivo é comprometido quando há pelo menos um de ruído e picos presentes na tensão diferencial.

[0051] O processador de predição é configurado para identificar que o isolamento é comprometido quando a tensão diferencial é elevada ao longo do tempo.

[0052] A tensão diferencial é um sinal que varia com o tempo.

[0053] O aquecedor é encaminhado através de um componente de aeronave e o elemento de aquecimento resistivo fornece calor para o componente da aeronave.

[0054] O processador de predição é configurado para determinar a vida restante do aquecedor.

[0055] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade de exemplo, será compreendido pelos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser usados em lugar de elementos da mesma sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material específico aos ensinamentos da invenção sem desviar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não esteja limitada à modalidade particular (ou modalidades particulares) divulgada, mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

Sistema para uma aeronave, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende:
um aquecedor compreendendo:
um elemento de aquecimento resistivo; e
isolamento em tomo do elemento de aquecimento resistivo;
em que uma primeira corrente circula para o elemento de aquecimento resistivo para fornecer calor e uma segunda corrente circula para fora do elemento de aquecimento resistivo;
um sensor de fuga configurado para produzir um sinal de sensor de fuga representando uma corrente de fuga do aquecedor;e
um processador de predição configurado para predizer a falha do aquecedor com base no sinal do sensor de fuga.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende ainda:
um primeiro sensor configurado para produzir um primeiro sinal de sensor representando a primeira corrente; e
um segundo sensor configurado para produzir um segundo sinal de sensor representando a segunda corrente;
em que o processador de predição é configurado para predizer a falha do aquecedor com base no sinal do sensor de fuga, no primeiro sinal do sensor e no segundo sinal do sensor.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecedor é encaminhado através de um componente de aeronave e o elemento de aquecimento resistivo fornece calor para o componente da aeronave.
Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o componente de aeronave é uma sonda de dados de ar.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um processador de sinal configurado para amplificar e digitalizar o sinal do sensor de fuga.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador de predição é configurado para determinar a vida restante do aquecedor.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador de predição é configurado para identificar que o elemento de aquecimento resistivo é comprometido quando há pelo menos um de ruído e picos presentes no sinal do sensor de fuga.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador de predição é configurado para identificar que o isolamento é comprometido quando o sinal do sensor de fuga é elevado com o tempo.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal do sensor de fuga é um sinal que varia com o tempo.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sensor de fuga é um resistor de detecção de fuga localizado entre o aquecedor e um aterramento elétrico.
Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o aquecedor compreende ainda uma bainha metálica em tomo o isolamento, de tal modo que o isolamento esteja entre o elemento de aquecimento resistivo e a bainha, em que o sensor de fuga está ligado entre a bainha e o aterramento elétrico.
Sistema para uma aeronave, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende:
um aquecedor compreendendo:
um elemento de aquecimento resistivo; e
isolamento em tomo do elemento de aquecimento resistivo;
em que uma primeira corrente circula para o elemento de aquecimento resistivo para fornecer calor e uma segunda corrente circula para fora do elemento de aquecimento resistivo.
um primeiro sensor configurado para produzir um primeiro sinal de sensor representando a primeira corrente;
um segundo sensor configurado para produzir um segundo sinal de sensor representando a segunda corrente; e
um processador de predição configurado para predizer a falha do aquecedor com base no primeiro sinal do sensor e no segundo sinal do sensor
Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um processador de sinal configurado para criar uma tensão diferencial subtraindo o segundo sinal do sensor do primeiro sinal do sensor.
Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de fuga configurado para produzir um sinal de sensor de fuga representando uma corrente de fuga do aquecedor, em que o processador de predição é configurado para predizer a falha do aquecedor com base na tensão diferencial e no sinal do sensor de fuga.
Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processador de sinal é configurado para amplificar e digitalizar a tensão diferencial.
Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processador de predição é configurado para identificar que o elemento de aquecimento resistivo está comprometido quando há pelo menos um de ruído e picos presentes na tensão diferencial.
Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processador de predição é configurado para identificar que o isolamento está comprometido quando a tensão diferencial é elevada ao longo do tempo.
Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a tensão diferencial é um sinal que varia com o tempo.
Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o aquecedor é encaminhado através de um componente de aeronave e o elemento de aquecimento resistivo fornece calor para o componente da aeronave.
Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processador de predição é configurado para determinar a vida restante do aquecedor.