CN103979112A - 用于预测后缘襟翼故障的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于预测后缘襟翼故障的方法(100)，方法(100)包括：从位置传感器接收指示后缘襟翼的至少一个的位置的位置信号(102)；将位置信号与参考位置值进行比较，以定义位置比较(104)；定义变化比较(108)；以及基于变化比较来提供后缘襟翼故障的预测的指示(112)。

Description

用于预测后缘襟翼故障的方法
技术领域
本发明涉及一种预测飞机中的后缘襟翼（trailing edge flap）故障的方法。
背景技术
当代飞机可包括增升装置，其中包括机翼的后缘上的后缘襟翼。后缘襟翼的使用改变机翼的剖面，其能够增加起飞期间的提升力，或者通过降低失速速度并且增加飞机用于着陆的阻力。当前，如果后缘襟翼之一发生故障，则结果多半是，系统将停止进一步移动、闭锁，以便防止对襟翼的损坏，并且防止造成更大的不对称提升力条件。此外，可通知飞行员关于此故障以及后缘襟翼系统的关闭。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及一种预测飞机中的后缘襟翼故障的方法，所述飞机具有包括多个后缘襟翼和襟翼位置传感器的后缘襟翼系统，该方法包括：从襟翼位置传感器接收位置信号，其指示后缘襟翼的至少一个的位置；将位置信号与参考位置值进行比较，以定义位置比较；从位置比较来确定变化参数，其指示位置信号与参考位置值的差异；将变化参数与变化参考值进行比较，以定义变化比较；基于变化比较来预测后缘襟翼系统中的故障；以及提供预测故障的指示。
按照本公开的一个方面，提供一种预测飞机中的后缘襟翼故障的方法，所述飞机具有包括多个后缘襟翼、用于设置所述后缘襟翼的位置的襟翼手柄和襟翼位置传感器的后缘襟翼系统，所述方法包括：
从所述位置传感器接收指示所述后缘襟翼的至少一个的位置的位置信号；
将所述位置信号与参考位置值进行比较，以定义位置比较；
从所述位置比较来确定指示所述位置信号与所述参考位置值的差异的变化参数；
将所述变化参数与变化参考值进行比较，以定义变化比较；
基于所述变化比较来预测所述后缘襟翼系统中的故障；以及
提供所述预测故障的指示。
按照该一个方面的方法，其中，接收所述位置信号包括接收多个位置信号，其中各位置信号对应于不同的后缘襟翼。
按照该一个方面的方法，其中，所述位置比较包括比较所述多个位置信号的至少两个，其中所述多个位置信号之一被当作所述参考位置值。
按照该一个方面的方法，其中，所述位置比较包括比较不同机翼上的后缘襟翼的所述位置信号。
按照该一个方面的方法，其中，所述参考位置值包括与所述后缘襟翼的所述至少一个的所述位置有关的历史信息。
按照该一个方面的方法，还包括确定襟翼手柄位置，其控制所述后缘襟翼的角度。
按照该一个方面的方法，其中，所述参考位置值包括所述襟翼手柄位置。
按照该一个方面的方法，其中，所述位置信号指示机翼上的全部所述后缘襟翼的集合位置。
按照该一个方面的方法，其中，所述参考位置值包括另一个机翼上的所述后缘襟翼的集合位置。
按照该一个方面的方法，其中，所述参考位置值包括襟翼手柄位置。
按照该一个方面的方法，其中，所述参考位置值包括与所述机翼上的全部所述后缘襟翼的所述集合位置有关的历史信息。
按照该一个方面的方法，其中，所述变化参考值包括所述位置信号的至少一个阈值。
按照该一个方面的方法，还包括当所述变化比较大于阈值时，确定所述后缘襟翼故障的预测。
附图说明
图1是具有示范后缘襟翼系统的飞机的示意图；
图2是其中可实现本发明的实施例、图1的飞机和地面站的透视图；以及
图3是示出按照本发明的一个实施例、预测飞机中的后缘襟翼故障的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意示出飞机10的一部分，其可执行本发明的实施例，并且可包括耦合到机身14的一个或多个推进发动机12、定位在机身14中的驾驶舱16和从机身14向外延伸的机翼组件18。后缘襟翼系统20包含在飞机10中，并且包括机翼组件18的每个上的多个后缘襟翼22。多个后缘襟翼22可包括铰接表面，其安装在机翼组件18的每个的后缘上，以便降低飞机10的速度，增加飞机用于着陆的角度，改变机翼剖面，并且产生起飞期间的提升力。存在许多不同类型的后缘襟翼22，并且其使用可取决于它们在其上将被使用的飞机10的尺寸、速度和复杂度。这类不同后缘襟翼类型与本发明的实施例没有密切关系，并且本文中将不作进一步描述。此外，虽然在机翼组件18的每个上示出了四个后缘襟翼22，但是可以理解，机翼组件18的每个上可存在任何数量的后缘襟翼22。
襟翼手柄（flap handle）24可包含在驾驶舱16中，并且可由飞行员操作，以设置多个后缘襟翼22的位置。襟翼手柄24可将输入提供给后缘襟翼驱动器26，其可用于使多个后缘襟翼22进入襟翼手柄24所设置的位置。更具体来说，多个后缘襟翼22的每个由襟翼手柄24设置成特定设定。将会理解，虽然多个后缘襟翼22设置成相同位置，但是多个后缘襟翼22的每个所处的角度可以不相等。例如，对于5个襟翼设定，第一襟翼可处于72度，第二襟翼可处于127度，第三襟翼可处于142度，以及第四襟翼可处于89度。将会理解，本说明书提到后缘襟翼的角度可使用术语“位置”。如本描述所使用的术语“襟翼手柄”并不局限于物理手柄，它而是涉及用于设置襟翼的位置的控制装置。在航空的整个早期，这个控制装置是手柄，以及术语“襟翼手柄”现在对用于设置襟翼位置的控制装置是普遍的，而不管控制装置是实际的手柄还是触摸屏用户界面上的按钮。因此，特定驱动器机构可改变，以及为了清楚起见而未示出。襟翼手柄传感器25或者其它适当机构可用于确定襟翼手柄24的位置；即，设置襟翼的位置。在大多数飞机中，襟翼具有预定数量的设置位置。虽然襟翼能够是可变地、甚至无限可调整的，但是襟翼通常具有预定数量的固定位置。
此外，一个或多个襟翼位置传感器28可包含在后缘襟翼系统20中，并且各可输出位置信号，其指示多个后缘襟翼22的至少一个的位置。例如，倾斜传感器可在操作上耦合到多个后缘襟翼22的每个，并且指示多个后缘襟翼22的每个的角度。此外，可对机翼组件18的每个包含位置发射器传感器，并且其可指示机翼组件18的每个上的多个后缘襟翼22的总角度。
现在参照图2，可更易于看到，实现飞机10的正确操作的多个附加飞机系统29以及控制器30和具有无线通信链路32的通信系统 也可包含在飞机10中。控制器30可在操作上耦合到多个飞机系统29，其中包括后缘襟翼系统20。例如，后缘襟翼驱动器26、襟翼手柄24、襟翼手柄传感器25和一个或多个襟翼位置传感器28可在操作上耦合到控制器30。此外，自动驾驶仪可包含在控制器30中，并且自动驾驶仪可设置多个后缘襟翼22的位置。
控制器30还可与飞机10的其它控制器连接。控制器30可包括存储器34，存储器34可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器或者一个或多个不同类型的便携电子存储器，例如磁盘、DVD、CD-ROM等或者这些类型的存储器的任何适当组合。控制器30可包括一个或多个处理器36，其可运行任何适当的程序。控制器30可以是FMS的一部分，或者可在操作上耦合到FMS。
信息的计算机可搜索数据库可存储在存储器34中，并且是处理器36可访问的。处理器36可运行可执行指令集，以显示数据库或者访问数据库。备选地，控制器30可在操作上耦合到信息的数据库。例如，这种数据库可存储在备选计算机或控制器上。将会理解，数据库可以是任何适当数据库，包括具有多个数据集的单个数据库、链接在一起的多个离散数据库或者甚至简单的数据表。预期数据库可结合多个数据库，或者数据库实际上可以是多个独立数据库。
数据库可存储数据，其包括与飞机10的多个后缘襟翼22相关的历史数据以及与飞机机队相关的历史后缘襟翼数据。数据库还可包括参考值，其中包括当襟翼手柄24处于多种位置时对于多个后缘襟翼22的角度的预定参考位置值以及变化参考值。
备选地，预期数据库可与控制器30分离，但是可与控制器30进行通信，使得它可由控制器30来访问。例如，预期数据库可包含在便携存储器装置上，并且在这种情况下，飞机10可包括用于接收便携存储器装置的端口，以及这种端口与控制器30进行电子通信，使得控制器30可以能够读取便携存储器装置的内容。还预期，数据库可通过无线通信链路32来更新，以及按照这种方式，实时信息、例如与历史机队范围的数据有关的信息可包含在数据库中，并且可由控制器30来访问。
此外，预期这种数据库可位于飞机10之外的位置，例如航空公司运营中心、飞行操作部门控制或者另一个位置。控制器30可在操作上耦合到无线网络，通过无线网络可将数据库信息提供给控制器30。
虽然示出商业飞机，但是预期本发明的实施例的部分可在任何位置实现，包括在地面系统42的计算机40中。此外，如上所述的数据库也可位于目的地服务器或计算机40中，其可位于并且包括所指定地面系统42。备选地，数据库可位于备选地面位置。地面系统42可经由无线通信链路44与其它装置(其中包括远离计算机40而定位的控制器30和数据库)进行通信。地面系统42可以是任何类型的通信地面系统42，例如航空公司控制或者飞行操作部门。
控制器30和计算机40之一可包括计算机程序(其具有用于预测飞机10中的后缘襟翼故障的可执行指令集)的全部或者一部分。这类故障可包括部件的不正确操作以及部件的故障。与控制器30或者计算机40是否运行用于预测故障的程序无关，该程序可包括计算机程序产品，其可包括机器可读介质，用于携带或者其上存储了机器可执行指令或者数据结构。这类机器可读介质可以是任何可用介质，其能够由通用或专用计算机或者具有处理器的其它机器来访问。一般来说，这种计算机程序可包括例程、程序、对象、部件、数据结构、算法等，其具有执行特定任务或者实现特定抽象数据类型的技术效果。机器可执行指令、关联数据结构和程序表示用于执行如本文所公开的信息交换的程序代码的示例。机器可执行指令可包括例如指令和数据，其使通用计算机、专用计算机或者专用处理机来执行某个功能或者某组功能。
将会理解，飞机10和计算机40只表示两个示范实施例，其可配置成实现本发明的实施例或者实施例的部分。在操作期间，飞机10和/或计算机40均可预测后缘襟翼故障。作为非限制性示例，在操作飞机10时，襟翼手柄24可用于设置多个后缘襟翼22的位置。襟翼手柄传感器25可输出指示襟翼手柄24的位置的信号，以及襟翼位置传感器28可输出指示多个后缘襟翼22的位置的位置信号。当襟翼手柄24设置多个后缘襟翼的位置时，后缘襟翼22的每个应当表现一致，因为不可能以不同方式来设置后缘襟翼22。将会理解，各襟翼的角度可以不同，虽然它们全部设置成相同位置。
控制器30和/或计算机40可利用来自控制襟翼手柄传感器25、襟翼位置传感器28和数据库的输入和/或来自航空公司控制或者飞机操作部门的信息，来预测后缘襟翼故障。控制器30和/或计算机40尤其还可分析由襟翼位置传感器28随时间所输出的数据，以便确定后缘襟翼系统20的操作中的漂移、趋势或步进。数据中的这类漂移、趋势和步进对日常比较可能过于细微而无法对故障进行这类预测。控制器30和/或计算机40还可分析后缘襟翼数据，以便确定后缘襟翼22的移动之间的差以及襟翼手柄24设置位置的位置与多个后缘襟翼22的实际角度或位置之间的差异，以预测后缘襟翼系统20中的故障。一旦预测了后缘襟翼故障，则可在飞机10上和/或在地面系统42提供指示。预期后缘襟翼故障的预测可在飞行期间进行，可在飞行后进行，或者可在预定义时间期间或数量或者在所定义飞行次数结束时进行。无线通信链路32和无线通信链路44均可用于传送数据，使得故障可由控制器30和/或计算机40来预测。
按照本发明的一个实施例，图3示出方法100，其可用于预测后缘襟翼故障(其能够包括故障)。方法100在102开始于从位置传感器接收位置信号，其指示多个后缘襟翼22的至少一个的位置。这可包括从襟翼位置传感器28之一接收位置信号。备选地，这可包括从襟翼位置传感器28接收多个位置信号，其中各位置信号对应于多个后缘襟翼22的不同后缘襟翼。此外，位置信号可指示机翼组件18之一上的全部多个后缘襟翼22的集合位置。
在104，位置信号可与参考位置值进行比较，以定义位置比较。参考位置值可包括与后缘襟翼系统20相关的任何数量的参考值。例如，参考位置值可包括与多个后缘襟翼22的任一个的位置相关的值、机翼组件18之一上的多个后缘襟翼22的集合位置、与多个后缘襟翼22的至少一个的位置有关的历史信息以及与机翼组件18之一上的多个后缘襟翼22的集合位置有关的历史信息。此外，参考位置值可包括襟翼手柄位置。在这种情况下，该方法可包括例如通过接收来自襟翼手柄传感器25的输出以定义参考位置值，来确定襟翼手柄24的位置。备选地，参考位置值可存储在如上所述的数据库之一中。
这样，从襟翼位置传感器28所接收的位置信号可与参考值进行比较，以定义位置比较。例如，位置比较可包括比较多个位置信号的至少两个，其中多个位置信号之一被当作参考位置值。位置比较备选地可包括比较不同机翼组件18上的后缘襟翼22的位置信号。任何数量的比较可进行，以及可从位置比较来确定变化参数，如106所示。变化参数指示位置信号与参考位置值的差异。
在108，如在106所确定的变化参数可与变化参考值进行比较，以定义变化比较。变化参考值可包括用于比较的至少一个阈值。这种变化参考值可以是任何适当值。例如，用于位置比较的变化参考值可基于所比较的各种部件的容差、包括所使用的传感器的容差来定义。例如，如果位置比较包括将多个后缘襟翼22之一的位置信号与参考值进行比较，则变化参考值可通过该后缘襟翼22和/或襟翼位置传感器28的容差来定义。备选地，如果控制器30和/或计算机40正跟踪每个所预定襟翼位置与所感测襟翼位置随时间的变化，则变化参考值可与随时间变化的可接受变更相关。再者，如果所比较的位置信号又是随时间的最大襟翼位置或者随时间的最大襟翼位置其中之一，则变化参考值可与可接受变更相关，以确定襟翼是否缓慢地限制其随时间的移动。
在110，后缘襟翼系统中的故障可基于变化比较来预测。例如，当变化比较确定为满足预定阈值时，可预测后缘襟翼系统20中的故障。这样，控制器30和/或计算机40可确定变化比较是否可接受。术语“满足”阈值在本文中用于表示变化比较满足预定阈值，例如等于、小于或大于阈值。将会理解，这种确定可易于改变成通过肯定/否定比较或者真/假比较来满足。例如，当数据经过数值反转时，能够易于通过应用大于测试来满足小于阈值。在实现中，参考值和比较可转换成预测后缘襟翼系统20中的故障的算法。这种算法可转换成包括可执行指令集的计算机程序，可执行指令集可由控制器30和/或计算机40来运行。
在112，控制器30和/或计算机40可提供关于在110所预测的后缘襟翼系统20中的故障的指示。指示可按照任何适当方式、在任何适当位置来提供，其中包括在驾驶舱16中以及在地面站42。例如，如果控制器30运行程序，则适当指示可在飞机10上提供，和/或可上传到地面系统42。备选地，如果计算机40运行程序，则指示可上传到或者以其它方式转发给飞机10。备选地，可转发指示，使得它可在诸如航空公司控制或者飞行操作部门之类的另一个位置来提供。
将会理解，预测后缘襟翼故障的方法是灵活的，并且所示方法只是为了便于说明。例如，所示的步骤序列仅为了便于说明，而不是要以任何方式来限制方法100，因为要理解，步骤可按照不同的逻辑顺序进行，或者可包含附加或中间步骤，而没有背离本发明的实施例。作为非限制性示例，多个位置信号可与多个参考位置值进行比较，以定义多个位置比较。例如，该方法可将襟翼的位置与另一个襟翼的位置进行比较，并且可将襟翼的位置与襟翼手柄位置进行比较。另外，该方法可将单个机翼上的多个传感器信号与理论参考位置进行比较，或者将机翼上的多个传感器信号与另一机翼上的多个传感器进行比较等。通过这些比较，多个变化参数可从其中确定，并且与多个变化参考值进行比较，以定义多个变化比较。随后，后缘襟翼故障可基于多个变化比较来预测。
上述实施例的有益效果包括，飞行期间由飞机所采集的数据可用于预测后缘襟翼故障。这允许在后缘襟翼系统因所确定故障而被闭锁之前，来矫正这类预测故障。当前，故障发生的记录是任意的，并且要求将故障手动输入到数据库中，这是高成本的，并且可能没有得到所有相关信息。此外，当前不存在预测后缘襟翼的故障的方式。上述实施例可产生许多有益效果，包括改进的飞行性能，其对操作成本和安全性均能够具有正面影响。上述实施例允许进行与后缘襟翼系统故障有关的精确预测。通过降低维护成本、重新计划成本，并且使操作影响为最小、包括使飞机停飞时间为最小，这允许成本节省。
本书面描述使用示例来公开本发明，其中包括最佳模式，以及还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构要素，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构要素，则它们意在落入权利要求的范围之内。

Claims (10)

1. 一种预测飞机中的后缘襟翼故障的方法，所述飞机具有包括多个后缘襟翼、用于设置所述后缘襟翼的位置的襟翼手柄和襟翼位置传感器的后缘襟翼系统，所述方法包括：
从所述位置传感器接收指示所述后缘襟翼的至少一个的位置的位置信号；
将所述位置信号与参考位置值进行比较，以定义位置比较；
从所述位置比较来确定指示所述位置信号与所述参考位置值的差异的变化参数；
将所述变化参数与变化参考值进行比较，以定义变化比较；
基于所述变化比较来预测所述后缘襟翼系统中的故障；以及
提供所述预测故障的指示。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，接收所述位置信号包括接收多个位置信号，其中各位置信号对应于不同的后缘襟翼。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，所述位置比较包括比较所述多个位置信号的至少两个，其中所述多个位置信号之一被当作所述参考位置值。
4. 如权利要求2或3中的任一项所述的方法，其中，所述位置比较包括比较不同机翼上的后缘襟翼的所述位置信号。
5. 如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述参考位置值包括与所述后缘襟翼的所述至少一个的所述位置有关的历史信息。
6. 如以上权利要求中的任一项所述的方法，还包括确定襟翼手柄位置，其控制所述后缘襟翼的角度。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，所述参考位置值包括所述襟翼手柄位置。
8. 如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述位置信号指示机翼上的全部所述后缘襟翼的集合位置。
9. 如权利要求8所述的方法，其中，所述参考位置值包括另一个机翼上的所述后缘襟翼的集合位置。
10. 如权利要求8或9中的任一项所述的方法，其中，所述参考位置值包括襟翼手柄位置。
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