CN103597504A - 用于推荐直升机发动机维护的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于规定属于同样的发动机类别并由随时间变化的零件形成的直升机发动机的维护的系统，这些零件的变化依赖于其技术条件、发动机之间的部件的标准置换和部件被不同的部件置换，所述系统包含：存储与下列项相关的操作数据的中央数据库：（i）工作条件，其概括每个发动机的一个或多个工作条件指标的历史，（ii）发动机的可能的改良和授权的改良；（iii）根据工作条件指标的预定值对发动机维护计划的定义；（iv）根据与可能的改良和授权的改良相关的数据和工作条件数据进行的计划外事件的可能原因的描述；（v）应用的维护，其概括应用于每个发动机的维护操作的性质和历史；以及（vi）实例化的配置，其概括应用于每个发动机的配置改良的性质和历史；获得每个发动机的工作条件指标和根据每个发动机的指标的获得值更新工作条件数据的装置；根据数据库中的操作数据确认将应用于每个发动机的维护操作的装置；用于为将进行的每个确认的维护操作产生持续的警报的装置；用于根据应用于每个发动机的每个维护操作对应用的维护数据和实例化的配置数据进行数字签名更新的装置；以及用于如果至少进行了来自与警报相关的已确认的应用的维护操作的数据的数字签名更新，则解除已激活的警报的装置。

Description

用于推荐直升机发动机维护的系统

发明领域

本发明涉及直升机发动机，更具体地涉及其维护。

现有技术

直升机发动机是所谓的“关键”系统，其零件、部件和部件的功能组件具有非常高的可变性。

首先，就像任何机械系统，每个部件和部件的每个功能组件，或“模块”，经受磨损、污垢、润滑剂的老化等，或更通常地经受使它们偏离其预期行为的其特征的改变。在直升机发动机的情况下，确保飞行安全性的技术限制使得维护操作的次数和维护频率都高，例如，特别是比飞机发动机的维护操作的次数和维护频率高得多。

因此，对于同样的发动机定义，所述工作条件比飞机发动机的工作条件要可变得多。班机的发动机通常进行的航线飞行的90%的飞行时间在具有稳定和恒定的参数的巡航模式，而同样类别的直升机发动机可能用于进行具有各种各样压力的任务：连续地和重复地要求高功率和在近地面因此接近灰尘和其它悬浮颗粒的负载吊起任务，具有在高海拔的大量巡航阶段的乘客运输任务，具有大量时间暴露于盐雾的海上营救任务，具有极高可变性的战斗任务……

因此，直升机发动机制造商对这种系统进行不断的研究以提高其性能。因此，直升机发动机的制造商可能对发动机规定多达几百种改良，特别是部件特征的改良。例如，对改良Turbomeca的“ARRIEL”直升机发动机的规定数目现在多于300种，这个数目相当于对于这个类别的发动机的大于2³⁰⁰的理论上可能的配置，虽然在可能的配置中，只有给定的那些在改良之间由严格的蕴含和/或排除规则限定的配置被允许航行。的确，由于其设计限制，例如显著多于飞机发动机，发动机是高度优化的系统。例如，“ARRIEL”发动机为109-kg的重量给予700马力，这个结果是通过将每个部件和每个模块互相之间最大程度地优化而获得。因此，即使制造商可能发布改良规定，这并不意味着所述改良一定被发动机的用户实施。此外，能观察到每个发动机具有通常对其特定的且与同样类别的其它发动机的配置明显不同的配置。

因此，直升机发动机是关键系统，具有可能采取非常高的数量的可能配置的高度相互依赖的零件，并经受高数量的维护操作，这些操作直接影响发动机性能和安全性，至少与其它类型商业发动机（包括班机发动机）相比是不成比例的。

人工维护操作者不能应对整合所有细节的复杂性。因此，应用的维护观念使水平1和水平2维护操作者针对发动机工作条件和配置的简化和合成模型工作：工作条件参数具有有限的数目（通常2到3个参数），配置管理通过减少在水平1和水平2可见的改良数目被限制在命名的第一阶段。为了确保在任何发动机操作条件（这不能被合成参数详细反映）下的飞行安全性，显著的安全裕度被应用于维护规定。因此，直升机发动机的维护实际上是显著亚优化的，并且因为它本质上依赖于维护发动机的不同维护操作者的技能，维护还可能是不稳定的。

发明讨论

本发明的目标是提供一种考虑了已经实施的维护复杂性、飞行中的操作条件和特定的发动机配置的维护规定系统，以为直升机发动机确定维护操作。

出于此目的，本发明致力于为属于同样的发动机类别并由随时间变化的零件形成的直升机发动机规定维护的系统，这些零件的变化依赖于其技术条件、发动机之间的部件的标准置换和部件与不同部件的置换，所述系统包含：

·存储与下列项相关的操作数据的中央数据库：

o工作条件，其描述每个发动机的一个或多个工作条件指标的历史，

o发动机的可能的改良和授权的改良；

o根据工作条件指标的预定值对发动机维护计划的定义；

o根据与可能的改良和授权的改良相关的数据和工作条件数据进行的计划外事件的可能原因的描述；

o应用的维护，其描述应用于每个发动机的维护操作的性质和历史；以及

o实例化的配置，其描述应用于每个发动机的配置改良的性质和历史；以及

·用于获得每个发动机的工作条件指标和根据每个发动机的指标的获得值更新工作条件数据的装置；

·用于根据数据库中的操作数据确认将应用于每个发动机的维护操作的装置；

·用于为将进行的每个确认的维护操作产生持续的警报的装置；

·用于根据应用于每个发动机的每个维护操作来数字签名更新应用的维护数据和实例化的配置数据的装置；以及

·用于如果至少进行了由与警报相关的已确认的应用的维护操作导致的数据的数字签名更新则解除已激活的警报的装置。

“操作性工作条件数据”意思是描述在发动机操作中在飞行中和地面上发动机所经受的条件的客观数据，并基于所述数据做出维修发动机的决定。例如，一条工作条件数据是直升机的飞行小时数，直升机发动机的大修，例如每飞行3,000小时进行一次。

“与可能的发动机改良相关的操作数据”表示描述属于同一类别的发动机可能的所有改良或配置的数据。

“与授权的发动机改良相关的操作数据”表示描述属于同一类别的发动机的可能的配置的所有授权的或“可导航的”配置的数据。

“操作维护计划定义数据”表示描述对同一类别的发动机的可预见地被触发的所有维护的数据，这些维护独立于发动机的特定配置，并基于发动机的工作条件指标的值。

“计划外事件的可能原因的描述的操作性数据”表示描述发生于发动机的计划外事件特别是发动机故障的可能的原因的数据，可能的原因优选具有相关的概率。

“维护操作”在这里表示对发动机采取的任何性质的措施。维护操作包括发动机故障援助和修理、设置、大修、控制和检查的措施。

“与应用的维护相关的操作性数据”在这里表示描述实施于发动机的所有维护操作的数据。

“与实例化配置相关的操作性数据”在这里表示描述在例如制造商的改良规定后，在配置改良后的发动机的特定配置的数据。

首先，根据本发明的系统绘制了属于同样类别的所有发动机的所有数据，这允许对每个发动机进行特定的跟进。

另外，与特定发动机相关的所有数据形成了“发动机电子记录表”，该记录表包含应用于发动机的所有维护操作的历史、工作条件操作数据以及其特定配置，并代替手写的发动机记录表。因此基于这些数据进行飞行指标的分析以及维护规定，这些数据包含应用于发动机的所有维护操作的历史、飞行中或地面上的操作条件以及所有配置的历史，这样使得能够考虑直升机发动机的维护复杂性。另外，所述数据的历史也使得能够实施趋势分析，并因此更正和/或改善特别是维护计划的定义和计划外事件的原因的定义的数据。

然后，系统实施警报激活/解除系统。至少对将在发动机上立即实施的每个维护操作激活警报。警报的用途不仅旨在警告维护操作者应对发动机进行维护操作，而且首先迫使操作者更新数据库，这确保库中的数据总是完整和相关的。更具体地说，根据本发明的系统起到纸质维护记录本的作用，其迫使维护操作者必须使用系统并因此更新它。技术警报管理和使用本系统的法律义务的结合因此提供了完整的数据库的技术效果。

根据该系统的一种变体，只要尚未通过更新数据进行相应的解除程序，警报也阻止与引起警报被激活的发动机相关的系统进行任何措施。

本发明也致力于用于规定属于同样的发动机类别并由随时间变化的零件形成的直升机发动机的维护的方法，这些零件的变化依赖于其技术条件，发动机之间的部件的标准置换，以及部件被不同的部件置换，其包括：

·存储与以下项相关的操作数据：

o工作条件，其描述每个发动机的一个或多个工作条件指标的历史，

o发动机的可能的改良和授权的改良；

o根据工作条件指标的预定值对发动机的维护计划的定义；

o根据与可能的改良和授权的改良相关的数据和工作条件数据进行的计划外事件的可能原因的描述；

o应用的维护，其描述应用于每个发动机的维护操作的性质和历史；以及

o实例化的配置，其描述应用于每个发动机的配置改良的性质和历史；以及

·获得每个发动机的工作条件指标和根据每个发动机的指标的获得值更新工作条件数据；

·根据数据库中的操作数据确认将应用于每个发动机的维护操作；

·为将进行的每个确认的维护操作产生持续的报警；

·根据应用于每个发动机的每个维护操作，使用数字签名更新应用的维护数据和实例化的配置数据；以及

·如果至少进行了由与警报相关的已确认的应用的维护操作导致的数据的数字签名更新则解除已激活的警报。

附图简述

当阅读以下作为仅与附图有关的实施例提供的描述时，将更好理解本发明，其中：

·图1是根据本发明的维护规定系统的简化图；

·图2是根据本发明的存储在系统数据库中的随时间变化的工作条件的第一个指标的绘图；

·图3和图4分别是存储在数据库中的第二个工作条件指标和其时间漂移的绘图；以及

·图5和图6是用于确认可能的故障原因的概率树的实例。

详述

在图1中，根据本发明的在整体参考数字10下的维护规定系统被图示。系统10包含中央服务器12，其实施收集与直升机队16的发动机相关数据的数据库14、管理访问服务器12和其安全性的软件单元18、和用于处理包含在库14中的数据的软件单元20。

数据库14收集直升机队中发动机的所有数据，这允许对这些发动机的可航行性进行连续的跟进，因此允许特别是根据它们的特定配置和对其应用的操作历史规定对其的维护操作。

对中央服务器12的访问由对用户可用的任何计算机装置22，办公室计算机、手提电脑、平板电脑、“智能电话”、或其它，通过一种或几种远程通信网络24，例如因特网、局部网络、虚拟专用网等来进行。与中央服务器12相反，对用户可用的计算机装置22被称作“本地站”。

优选地，本地站22包含使用访问和安全性管理单元18实施网络客户端/服务器类型的软件体系结构的软件单元，这样允许为所有用户通过单个门户网站与中央服务器12连接。

与中央服务器12的连接由认证来进行，希望连接到中央服务器12的用户在其上具有账户，通过键入至少用户名和密码来访问中央服务器12。

访问管理和安全性单元18还实施与服务器12连接的安全性和机密性的功能，特别是反病毒、反入侵、反吸取（anti-aspiration）、异常流量检查和其它功能，并跟踪每个连接和在数据库14上通过中央服务器12进行的每个活动。而且，每个用户账户根据用户的性质（维护操作者、发动机拥有者/租赁组织、发动机制造商等）与特定的权限相关，这些权限定义用户可在数据库14上从事的活动类型和用户可访问的库14中的数据类型。

根据用户的权限可进一步实施不同的认证水平。有利地，对于与库14的数据的修正有关的权限，要求基于数字签名或电子签名的严格认证。

数据库14特别包含与下列项有关的操作数据：

·工作条件，描述每个发动机的工作条件的一个或几个示值的历史，例如，每个发动机的飞行小时数或循环数。循环数是一个描述发动机的速度完整地描述飞行中的给定速度范围的次数的指标。工作条件指标也可包含影响发动机的工作条件的直升机的飞行条件，例如在多沙、含盐或其它环境中的飞行；

·发送机的可能改良和授权改良。有利地，数据库14不仅包含授权的或“可导航的”发动机改良，也包括所有可能的发动机改良。授权的配置可从严格的蕴含和/或排除规则中导出。这使得能够比较特定的发动机配置和授权的配置，前者可以是可能的但非授权的配置，例如因为维护错误。因此可检测配置改良错误；

·根据工作条件指标的预定值的发动机的维护计划的定义。例如，这涉及到发动机每飞行X小时，或当发动机的循环数超过预定的阈值，或当发动机在特定环境中飞行时等等，将应用的维护操作；

·根据与可能的和授权的改良相关的数据和工作条件数据，对于计划外事件特别是故障的可能原因的描述。优选地，根据可能的发动机改良以概率树的形式组织描述数据，这将在以后进一步详细解释；

·应用的维护，描述应用于每个发动机的维护操作的性质和历史；以及

·实例化配置，描述应用于每个发动机的配置改良的性质和历史。

数据库14也包含描述每个维护操作的操作方案的操作性数据，也就是说，维护操作者应该做什么以正确实施维护操作，例如，以参考技术文献的形式。

因为维护计划定义数据、定义可能原因的数据和操作性数据能够随时间而变化（更新、维护计划的优化、操作模式的优化、改进的故障原因识别等），数据库14包含这些数据的所有版本，特别是参考技术文献的所有版本，以及所述版本的时间标记，也就是说，这些版本被用于维护和配置改良操作的时间期间，以将每个应用的操作和进行的改良与数据版本相联系。

所述数据库也包含表征事件（特别是故障）的一组时间签名，其与存储在库14中的工作条件指标相比较，特别是确认发动机上的计划外事件，因此触发维护操作，这将在以后进一步详细解释。

软件处理单元20包含来自库14的数据的电子咨询的第一单元26，使得能够以制造商发行的维护手册、或故障诊断手册、备用配件目录、工具目录、时事通讯（特别是关于配置或其它的变更的时事通讯）的形式交互地展示数据，这针对由系统10来管理的发动机的每个系列或类别。对该文档的存取由咨询单元26来管理，优选根据分配给用户的权限、发动机的实例化配置或任何其它感兴趣的标准来进行。

软件处理单元20包含用于处理飞行中产生的数据的第二单元28，该数据通常称为“飞行数据”，单元28使得能够收集发动机工作条件指标，处理它们并将之整合进数据库14。

更具体地说，处理单元28包含用于收集工作条件指标的第一子单元。指标和其它飞行数据由中央服务器12从不同的采集通道收集，特别是从飞行记录器30，从手动输入装置32，例如对于未装备机上记录器的发动机，以及从例如首先采集所述数据的其它计算机系统34收集。优选由用户从其本地工作站22来监视采集，使得用户能在数据下载至中央服务器12之前查看数据并且如果需要，修正数据。

单元28还包含用于验证和保存收集数据的第二子单元。第二子单元在收集的数据被保存在库14之前核实收集数据的一致性。特别是，第二子单元核实数据格式与这些数据被要求的一种或几种格式的一致性，核实数据未在传送（例如，通过中央服务器12和本地工作站22之间的数据交换）中毁坏以核实收集的数据的完整性。在数据缺乏一致性的情况下，向子单元28发出警报信号。

也可提供用于预处理收集的数据的子单元，例如，从下载入中央服务器12的工作条件指标值产生复合工作条件指标。而且，作为发动机的工作条件的合成的指标值，可通过计算产生，例如，根据飞行中持续或定期记录的原始飞行数据产生。可选地，原始飞行数据可直接下载至中央服务器12且预处理子单元实施产生指标值的计算。

软件单元20也包含第三维护规定单元36，一旦发动机的工作条件的指标的新值被记录到数据库14，或根据授权用户的命令独立于新数据收集，来执行维护规定单元36。特别是，发动机工作条件指标的最新值与操作维护计划数据中定义的预先确定的值相比较，以决定是否应对发动机应用维护操作。维护计划特别对应于根据工作条件指标的当前值可预测的维护操作。例如，每飞行X小时执行一次维护操作。

然而，因为数据库14包含工作条件指标的历史、配置改良的历史和应用于每个发动机的维护操作的历史，实施比数值与触发阈值的简单比较更复杂的检验是可能的，以确认是否应该应用维护操作。特别的，可由单元36实施工作条件指标的趋势分析，因为所述指标随时间的变化是已知的，具有将这种分析用实例化的发动机配置和/或已经对其应用的维护操作加权与否的可能性。

当确认了将被应用于发动机的维护操作时，由第三单元36发出警报信号。而且，第三单元36根据实例化的发动机配置，以及可选地，根据已经对其应用的维护操作，确认描述将被实施的操作方案的数据，以实施确认的维护操作，这样的数据对于负责所述操作的维护操作者是可用的。

第三单元36也被配置为确认是否不可预测事件已经发生。特别是，存储在数据库14中的工作条件指标与表征触发维护操作的事件的时间签名的库相比较。例如，已知一些指标在正常的发动机操作中采用其值的有限变化，例如，如图2和图3所示，这些图示出了工作条件指标的值的突然变化。因此，这些指标的时间变化与被视为异常的变化曲线之间的比较使得能够确认除了维护计划中规定的可预测操作外，很有可能必须应用维护操作。

当与签名库的比较是肯定的时，通过第三单元36对应用的维护操作性数据和实例化的配置数据进行分析，以查明对发动机以前进行的活动是否能解释有关的工作条件指标的异常变化。例如，图2的指标的突然增加可以通过发动机配置中的变化来解释，而图3和图4中示出的指标的突然变化可通过发动机模块的两个连续置换来解释，也就是说，其发电机，这样的信息在库14中被存储且特别被时间标记。由该分析确认的可能原因被第三单元36列出和传送至授权的用户。而且，时间签名也可能与确认的故障相关。因此由第三单元36规定了维护操作。同时，所述单元也发出警报信号。

应该注意到配置变化、应用的维护和工作条件指标的历史的存储使得能够进行考虑了直升机发动机复杂性的分析。确实，如前所述，直升机发动机是一个其操作被其所经历的所有维护操作和工作条件影响的超关键的系统。特别是，发动机的工作条件不仅仅依赖于应用的最近的维护操作，或依赖于最近的配置改良。因此，与更早的操作相联系的维护操作或配置改良可能引起不合时宜的事件，该事件可仅被根据存储在数据库14中的历史的分析检测到。

而且，在由第三单元36检测到的事件是故障的情况下，或在由用户将表征故障的数据手动输入后，第三单元36根据应用的维护操作、实例化的发动机配置、工作条件指标和授权的配置改良来实施确认故障的可能原因的算法。

特别地，数据库14中与可能的故障原因相关的数据以概率树的形式被组织。图4和图5中示出了概率树的两个简单实例，图4示出了来自发动机转矩传感器的信息丢失的可能原因，图5示出了发动机性能损耗的可能原因。根据实例化的发动机配置特别检查了概率树，并通过贝叶斯型算法浏览了概率树。第三单元36在其分析的末尾传送故障可能原因的列表及相关的维护规定，优选每个故障原因与一个概率相联系。同时，第三单元36传送一个警报信号。应该注意的是，图4和图5中示出的树是非常简单的，在实践中，可能的配置的数目非常大，概率树也非常复杂。

最后，处理单元20包含从其它单元接收警报信号的第四警报管理单元40。警报管理单元40保存与每个警报-产生事件相关的警报信号的最新列表，以及对数据库14采取的解除警报措施的列表。

特别地，当维护操作者已经进行了维护操作，并且他/她已经用数字签名下载了他/她已经进行的维护操作或配置变化的描述和时间标记时，警报被解除。优选地，在故障的情况下，当操作者也用数字签名填入与他/她已经确认的故障相关的信息时，警报被解除，这通过重新编译与可能的故障原因相关的数据，使得能够细化所述数据。在本发明的变体中，只要对发动机的维护操作或配置变化的描述尚未被下载，单元40也可阻止与发动机相关的对库14的数据的任何操作。

Claims (6)

1.一种用于规定对属于同样的发动机类别并由随时间变化的零件形成的直升机发动机的维护的系统，所述零件随时间的变化依赖于其技术条件、发动机之间的部件的标准置换和用不同的部件置换部件，所述系统包含：

·存储与下列项相关的操作数据的中央数据库：

o工作条件，其描述每个所述发动机的一个或多个工作条件指标的历史，

o所述发动机的可能的改良和授权的改良；

o根据所述工作条件指标的预定值关于所述发动机的维护计划的定义；

o根据与可能的改良和授权的改良相关的数据和所述工作条件数据进行的计划外事件的可能原因的描述；

o应用的维护，其描述应用于每个所述发动机的维护操作的历史；以及

o实例化的配置，其描述应用于每个所述发动机的配置改良的历史；以及

·获取和更新装置，其用于获取每个所述发动机的所述工作条件指标和根据每个发动机的所述指标的获取值更新所述工作条件数据；

·用于根据所述数据库中的所述操作数据来确认将应用于每个所述发动机的维护操作的装置；

·生成装置，其用于为将进行的每个确认的维护操作生成持续的警报；

·更新装置，其用于根据应用于每个所述发动机的每个维护操作对应用的维护数据和实例化的配置数据进行数字签名更新；以及

·解除装置，其用于如果至少进行了对由与所述警报相关的所确认的应

用的维护操作导致的数据的所述数字签名更新则解除已激活的警报。

2.根据权利要求1所述的系统，其中用于确认将应用的维护操作的所述装置包含：

·用于通过将每个发动机的工作条件数据与所述中央数据库的表征触发维护操作的事件的时间签名库相比较而确认触发维护操作的条件的装置；

·分析装置，其用于根据所述可能的和授权的发动机改良数据和所述工作条件数据来分析与应用的维护和实例化的配置相关的数据以确认在触发条件发生之前应用的一个或几个维护操作是否可能已影响其发生；以及

·传送装置，其用于传送与将应用的所确认的维护操作和已应用的所确认的维护操作相关的信息。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中将应用的所述确认装置包含：

·用于通过将每个发动机的工作条件数据与所述中央数据库的表征触发维护操作的事件的时间签名库相比较而确认触发维护操作的条件的装置；

·解析装置，其用于当所确认的触发条件表征计划外事件时解析触发的计划外事件，并根据应用的维护操作数据、实例化的配置数据、所述工作条件数据、与可能原因的描述相关的数据和与授权的配置改良相关的数据来确认所述计划外事件的可能原因；以及

·用于传送与所确认的可能原因相关的信息的装置。

4.根据权利要求3所述的系统，包含根据针对每个计划外事件确认的原因来对描述计划外事件的可能原因的数据进行数字签名更新的装置，且其中如果描述计划外事件的可能原因的数据根据计划外事件的所确认的原因被更新，则所述解除装置能够解除与该事件相关的警报。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包含能够分析所述发动机工作条件数据和根据所述分析来修正所述维护计划定义数据的趋势分析装置。

6.一种规定属于同样的发动机类别并由随时间变化的零件形成的直升机发动机的维护的方法，所述零件的变化依赖于其技术条件，发动机之间的部件的标准置换，以及部件被不同的部件置换，所述方法包含：

·存储与以下项相关的操作数据：

o工作条件，其描述每个所述发动机的一个或多个工作条件指标的历史，

o所述发动机的可能的改良和授权的改良；

o根据所述工作条件指标的预定值对所述发动机的维护计划的定义；

o根据与可能的改良和授权的改良相关的数据和所述工作条件数据进行的对计划外事件的可能原因的描述；

o应用的维护，其描述应用于每个所述发动机的维护操作的性质和历史；以及

o实例化的配置，其描述应用于每个所述发动机的配置改良的性质和历史；以及

·获得每个所述发动机的工作条件指标和根据每个发动机的所述指标的获得值更新所述工作条件数据；

·根据数据库中的所述操作数据确认将应用于每个所述发动机的维护操作；

·为将进行的每个确认的维护操作产生持续的警报；

·根据应用于每个所述发动机的每个维护操作使用数字签名更新应用的维护数据和实例化的配置数据；以及

·如果至少进行了对由与所述警报相关的所确认的应用的维护操作导致的数据的所述数字签名更新，则解除已激活的警报，

·根据所述发动机类别的可能的和授权的配置描述每个维护计划的维护程序的维护程序数据；

·用于根据所述工作条件指标的值和所述定义数据确认对每个所述发动机将要实施的维护计划或将要修理的故障的手段；

·根据所确认的维护操作的数据和实例化的配置数据描述维护程序的手段。

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