CN106662866A - 诊断飞机座舱温度控制系统中故障的方法 - Google Patents

Abstract

一种诊断飞机的空调系统的座舱温度控制系统中故障的方法(100)，包括传送(102)来自温度传感器的多个温度传感器读数，所述温度传感器可操作地耦合到空调系统；比较(104)所传送的多个温度传感器读数与相关参考值；由控制器基于所述比较来诊断(108)座舱温度控制系统中的故障。

Description

诊断飞机座舱温度控制系统中故障的方法

背景技术

现代飞机具有空调系统，所述空调系统从飞机发动机取得热空气以在飞机内使用，包括在飞机座舱内使用。座舱温度控制系统可以用于控制座舱内的温度。目前，航空公司和维修人员等到座舱温度控制系统内出现故障或问题时，然后才试图找出原因并且在定期维护或更可能在非定期维护时进行修理。故障事件还基于飞行员的判断进行手动记录。

发明内容

在一个实施例中，本发明涉及一种诊断座舱温度控制系统中故障的方法，包括传送来自温度传感器的多个温度传感器读数，所述温度传感器可操作地耦合到空调系统，比较所传送的多个温度传感器读数与相关参考值，由控制器基于所述比较来诊断座舱温度控制系统中的故障，以及提供诊断故障的指示。

附图说明

在附图中：

图1是其中可实施本发明实施例的飞机和地面系统的透视图；

图2是部分示例性空调系统的示意图；

图3是部分示例性空调系统的示意图；以及

图4是示出了相据本发明实施例的诊断飞机中座舱温度控制系统故障的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了飞机8，其可以包括空调系统10，为了清楚起见仅已示出了所述空调系统10的一部分，并且可以执行本发明的实施例。如图所示，飞机8可以包括耦合到机身14的多个引擎12，设置在机身14中的驾驶舱16，以及从机身14向外延伸的机翼组件18。虽然已经示出了商用飞机，可以预期的是，本发明的实施例可以被用于任何类型的飞机，例如，但不限于，固定翼飞机、旋转翼飞机、火箭、私人飞机、和军用飞机。此外，虽然已经示出了在每个机翼组件18上有两个引擎12，可以理解的是，包括单个引擎12的任何数量的引擎12可以包含在内。

空调系统10可以形成飞机8的环境控制系统的一部分，并且可以包括各种子系统。例如，其中，排放空气系统20、一个或多个空调组件22、以及空气分配或座舱温度控制系统24(图3)可以包括在空调系统10中。排放空气系统20可以连接到每个引擎12，并且空气可以在燃烧室上游由每个引擎12的压缩机级排放出而被供应给空调系统10。各个排放空气口可以连接到引擎12的各个部分以提供高度压缩的空去给排放空气系统20。根据压缩机级和引擎12的RPM，这个排放空气的温度和压力变化很大。下面将参照图2和3，对空调系统组件22和座舱温度控制系统24进行更详细地描述。

多个附加飞机系统30还可以包括在飞机8中，所述附加飞机系统30使飞机8能够适当的操作。与空调系统10相关的多个传感器32、其子系统，以及附加飞机系统30还可以包含在飞机8中。可以理解是，可以包括任何数量的传感器32，以及可以包括任何适当类型的传感器32。传感器32可以传送各种输出信号和信息。

控制器34和具有无线通信链路35的通信系统还可以包括在飞机8中。控制器34可以可操作地耦合到空调系统10、多个飞机系统30、以及传感器32。控制器34还可以与飞机8的其他控制器相连接。控制器34可以包括存储器36，所述存储器36可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、或者一个或多个不同类型的便携式电子存储器(例如，光盘、DVD、CD-ROM等)、或者这些类型存储器的任何适当组合。控制器34可以包括一个或多个处理器38，其可以运行任何适当程序。控制器34可以是FMS的一部分或者可以可操作地耦合到FMS。

信息的计算机检索数据库可以被存储在存储器36中并且可由处理器38进行访问。处理器38可以运行一组可执行指令以显示数据库或访问数据库。或者，控制器34可以可操作地耦合到信息的数据库。例如，这样的数据库可以被存储在其他计算机或控制器上。可以理解的是，所述数据库可以是任何适当的数据库，包括具有多个数据集的单个数据库、连接在一起的多个离散数据库，或者甚至简单的数据表。可以预期的是，所述数据库可以包括多个数据库或者所述数据库实际上可以是多个单独的数据库。所述数据库可以存储数据，所述数据可以包括与飞机编队相关的飞机8的历史空调系统数据。所述数据库还可以包括参考值以及与确定这些参考值相关的数据，所述参考值包括阈值、历史值、或聚合值。

备选地，可以预期的是，所述数据库34可以独立于控制器34，但是可以与控制器34通信，使得其可以由控制器34进行访问。例如，可以预期的是，数据库可以被包含在便携式存储设备上，并且在这种情况下，飞机8可以包括用于接收便携式存储设备的端口，并且这样的端口将与控制器34进行电子通信，使得控制器34或许可以读取便携式存储设备的内容。还可以预期的是，数据库可以通过无线通信链路35进行更新，同时以这种方式，实时信息可以被包括在数据库中，并且可以由控制器34进行访问。

此外，可以预期的是，这样的数据库可以位于飞机8之外的位置，例如在航空公司运营中心、飞行运营部门控制、或其他位置。控制器34可以可操作地耦合到无线网络，通过所述无线网络，数据库信息可以被提供给控制器34。

虽然已经示出了商用飞机，但是可以预期的是，本发明的实施例部分可以被实现在任何地方，包括在地面系统62的计算机或控制器60中。此外，如上所述，数据库(多个)还可以位于目标服务器或控制器60中，其可以位于并且包括指定的地面系统62。或者，数据库可以位于其他地面位置。地面系统62可以通过无线通信链路64与包括控制器34和远离控制器60的数据库的其他装置进行通信。地面系统62可以是任何类型通信地面系统62，例如航空公司控制或飞行运营部门。

图2示出了冷空气单元的示例性示意图，也被称为空调组件22，具有主热交换器70、初级热交换器72、压缩机73、流量控制阀74、涡轮机75、防冰阀76、冲压空气入口挡板致动器77、以及控制器78，其可以位于飞机8的驾驶舱16内并且可以可操作地耦合到控制器34。此外，已经示出了在空调组件22内包括多个传感器32。传感器32可以输出各种数据，所述数据包括与空调组件22的温度、空调组件22的压力、或阀位置相关的数据。例如，一些传感器32可以输出各种参数，包括指示阀设置和/或位置的二进制标志，例如包括阀的状态(例如，完全打开、打开、在过渡、关闭、完全关闭)。

应当理解的是，任何适当的部件可以包括在空调组件22中，使得其可以作为冷却装置。通过流量控制阀74来调节流到空调组件22的排放空气量。排放空气进入初级热交换器72，在这里由冲压空气、膨胀或其组合进行冷却。然后冷空气进入压缩机73，在这里进行再次加压，其把空气再加热。通过主热交换器70的通道使空气冷却同时保持高压。然后空气通过涡轮机75，所述涡轮机75使空气膨胀以进一步减少热量。

图3示出了座舱温度控制系统24的示例性框图，具有混合器单元80、再循环风扇82、歧管84和喷嘴86，以及控制机构90，所述喷嘴86将空气分发到飞机8的座舱89内的区域88。如图所示，从空调组件22排出的空气可以在混合器单元80中与从再循环风扇82过滤的空气混合，并且被送入歧管84。从歧管84出来的空气可以被引导通过管道到达飞机8的各个区域88中的架空配置喷嘴86。控制机构90可以控制每个区域88以及座舱温度控制系统24的各种其他方面中的温度。应当理解的是，控制机构可以可操作地耦合到控制器34。可以包括多个传感器32，并且所述传感器32可以输出与座舱温度控制系统24的各种方面相关的信号，包括区域88内的温度、座舱温度控制系统24内的压力、座舱温度控制系统24的物理部分的温度(包括管道温度)、调节空气阀的位置、a/k/a热空气阀、与冰袋出口空气混合之前，等。

应当理解的是，控制器34和控制器60仅表示两个示例性实施例，其可以被配置为实现本发明的实施例或部分实施例。在操作期间中，无论控制器34和/或控制器60都可以诊断出座舱温度控制系统24具有故障。通过非限制性示例的方式，一个或多个传感器32可以传送与座舱温度控制系统24的各种特征相关的数据。控制器34和/或控制器60可以利用来自控制机构、传感器32、飞机系统30的输入、数据库(多个)和/或来自航空公司控制或飞行运营部门的信息来诊断出座舱温度控制系统24具有故障。在其他方面，控制器34和/或控制器60可以随着时间分析数据以确定在机舱温度控制系统24操作中的漂移、趋势、步骤或尖峰。控制器34和/或控制器60还可以分析传感器数据，并且在此基础上诊断座舱温度控制系统24中的故障。一旦已经诊断出座舱温度控制系统24具有故障，指示可以被提供在飞机8上和/或在地面系统62。可以预期的是，座舱温度控制系统24具有故障的诊断可以在飞行期间完成，可以在飞行后完成，可以在任何数量的航班后完成。无线通信链路35和无线通信链路64都可以被用于传送数据，使得故障可以由控制器34和/或控制器60来诊断。

控制器34和控制器60中的一个可以包括所有或部分计算机程序，所述计算机程序具有用于诊断飞机8中座舱温度控制系统故障的可执行指令集。这种诊断的故障可以包括部件的不当操作以及座舱温度控制系统24的部件故障。如本文所使用的术语诊断是指在故障已经发生后的确定，与预测形成对比，预测是指在故障发生之前使故障已知的前瞻性确定。随着诊断控制器34和/或控制器60可以诊断出故障。不管控制器34和/或控制器60是否运行诊断故障的程序，所述程序可以包括计算机程序产品，其可以包括用于携带或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。

应当理解的是，可以实现本发明实施例的环境细节被阐述以提供本文所述技术的透彻理解。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，示例性实施例可以在没有这些特定细节的情况下实现。示例性实施例参照附图进行描述。这些附图示出了具体实施例的某些细节，其实现本文所述的模块、方法、或计算机程序产品。然而，附图不应被解释为强加可以出现在附图中的任何限制。方法和计算机程序产品可以被提供在用于实现其操作的任何机器可读介质上。实施例可以使用现有计算机处理器、或者通过用于这种或其他目的内装的专用计算机处理器、或者通过硬连线系统来实现。此外，多个计算机或处理器可以被利用，包括控制器34和/或控制器60可以由多个控制器来形成。应当理解的是，诊断故障的控制器可以是任何适当的控制器，包括所述控制器可以包括互相通信的多个控制器。

如上所述，本文所述的实施例可以包括计算机程序产品，其包括用于携带或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质，这种机器可读介质可以是任何可用介质，其可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器来进行访问。以举例的方式，这种机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储，磁盘存储或其它磁存储设备，或可用于携带或存储机器可执行指令或数据结构形式的所需程序代码并且可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器来进行访问的任何其它介质。当信息通过网络或其他通信连接(硬连线、无线、或者硬连线或无线的组合)被传送或提供到机器时，所述机器适当地将所述连接视为机器可读介质。因此，任何这样的连接被适当地称为机器可读介质。上述组合还被包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括，例如，指令和数据，其使得通用计算机、专用计算机或专用处理机器来执行特定的功能或一组功能。

实施例将在方法步骤的通用上下文中进行描述，所述方法步骤可以在一个实施例中通过包括机器可执行指令(例如，程序代码)的程序产品以由网络环境中的机器执行的程序模块的形式来实现。一般情况下，程序代码包括例程、程序、对象、部件、数据结构等，其具有实现特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果。机器可执行指令、相关数据结构、以及程序模块表示用于执行本文所述方法步骤的程序代码的示例。这种可执行指令或相关联数据结构的特定序列表示用于实现在这些步骤中所描述功能的相应示例。

实施例将在使用逻辑连接到一个或多个具有处理器的远程计算机的网络环境中实现。逻辑连接可以包括局域网(LAN)和广域网(WAN)，其在这里以举例的方式提出而不是限制。这种网络环境在办公室范围或企业范围的计算机网络、内联网和互联网中是常见的，并且可以使用多种不同的通信协议。本领域技术人员可以理解的是，这种网络计算环境将通常包含很多类型的计算机系统配置，包括个人计算机、手持设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机等。

实施例还可以在分布式计算环境中实现，其中任务由通过通信网络连接(硬连线链路、无线链路、或者硬连线或无线链路的组合)的本地和远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备中。

根据本发明的实施例，图4示出了方法100，其可以用于诊断座舱温度控制系统24中的故障；这样的诊断故障可以包括诊断失效。方法100通过从一个或多个传感器32传送与包括座舱温度控制系统24的空调系统10有关的数据开始于102。更具体地，多个温度传感器读数可以从耦合到空调系统10的温度传感器32发出。这个可以包括从传感器32顺序地和/或同时地传送数据。所传送的数据可以由任何适当设备(包括数据库或者控制器34和/或控制器60)来接收。

可以预期的是，传感器输出可以包括原始数据，从所述原始数据可以衍生或以其他方式提取出各种其他信息以限定传感器输出。应当理解的是，不管传感器输出是否被直接接收或源自接收的输出，所述输出可以被认为是传感器输出。例如，传感器输出可以随着时间聚合以限定聚合的传感器数据。聚合随着时间接收到的传感器输出可以包括聚合在多个飞行阶段和/或在多个航班接收的传感器输出。这种聚合的传感器数据可以在维护事件后被重置。例如，故障可以基于导出数据(例如，中位数、最小值、最大值、标准偏差、高于或低于阈值的计数、状态的改变、相关性等)，其可以在飞机的每个飞行阶段或多个飞行阶段进行计算。例如，可以预期的是，多个温度传感器读数可以在飞行阶段内随着时间传送。例如，多个温度传感器读数可以在飞行前、巡航、或飞行后期间传送。在这种情况下，在飞行阶段内传送的多个温度降感器读数的中位数、最大值、最小值、标准偏差可以从多个温度传感器读数来确定。还可以预期的是，多个温度传感器读数可以在多个飞行阶段内传送。在这种情况下，可以为多个飞行阶段中的每一个或在多个飞行阶段内确定多个温度传感器读数的中位数、最大值、最小值、标准偏差。

在104，所传送的多个温度传感器读数可以同与多个温度传感器读数有关的参考值进行比较。所述参考值可以是与传感器输出有关的任何适当参考值，包括预定阈值、历史参考值等。此外，参考值可以包括在飞行期间已经确定的值，例如多个温度传感器读数中的一个。以这种方式，应当理解的是，所传送读数(多个)的参考值可以在操作期间限定。例如，参考值可以是由飞机的可替代部分确定的温度。备选地，参考值可以被存储在如上所述的数据库(多个)中的一个。

以这种方式，温度传感器读数可以与参考值进行比较，并且可以进行任何适当的比较。例如，所述比较可以包括确定传感器输出和参考值之间的差。通过非限制性示例的方式，所述比较可以包括将最近的信号输出与历史值进行比较。所述比较可以包括确定在给定阈值上最大温度的量度。或者所述比较可以包括确定在同一架飞机8上引擎之间的压力差。比较可以在每个飞行基础上进行，或者数据可以在一系列航班上的每个单独引擎来处理。还可以预期的是，由于指示风扇速度上温度变化的依赖关系，比较可以被限定在各种指示风扇速度范围内。比较可以进一步测量两个参数之间的相关性变化，包括相关性超过给定阈值。

在106，座舱温度控制系统24中的故障可以基于在104的比较进行诊断。例如，当比较指示传感器满足预定阈值时，座舱温度控制系统24中的故障可以被诊断。本文所使用的术语“满足”阈值是指变化比较满足预定阈值，例如等于、小于、或大于阈值。应当理解的是，这种确定可以容易地被改变以通过正/负比较或真/假比较来满足。例如，当数据是数值反转时，小于阈值的值可以通过施加比测试更大的数据来满足。

座舱温度控制系统24中任何数量的故障可以被确定。通过非限制性示例的方式，可以诊断座舱空气温度传感器具有故障。例如，检测和诊断座舱空气温度传感器32具有故障可以依赖于由特定传感器32生成的特征，以非限制性示例的方式包括巡航期间的中位数、最大值、最小值和标准偏差。为包括飞行前、巡航和飞行后的不同飞行阶段计算的特征可以一起使用以确定所记录值中的明显误差是真实的而不是瞬时的异常。不同阶段的计算特征允许在稳定一致的范围内进行比较。这个减少了比较的多变性，并且使比较中的诊断故障更可靠和易于检测。此外，对于不同的阶段运转状态可能是不同的，并且当在不同阶段上或之间进行比较时有助于诊断。例如，在地面上空调试图冷却座舱，特别是在炎热的气候，而在巡航高度时空调试图加热座舱。这些不同的运行状态意味着系统在不同的阶段操作方式不同，并且将导致不同的故障诊断。应当理解的是，任何数量的故障可以基于任何数量的比较进行诊断。这些比较还可以用于提供与故障严重程度有关的信息。

通过进一步示例的方式，可以预期的是，在102传送的多个温度传感器读数可以包括区域88内至少一个空气温度以及供给区域88的管道温度。在这种情况下，通过非限制性示例的方式，当多个比较指示所传送的空气温度测量超出界限而所传送的管道温度在规定的界限内时，在106诊断故障可以包括诊断用于区域88的空气温度传感器32的故障。备选地，在102传送的多个温度传感器读数可以包括来自多个区域88的空气温度读数。在这种情况下，当比较指示在区域88之一中所传送的空气温度测量超出界限时，在106的诊断故障可以包括诊断温度传感器32的一个的故障。可进一步预期的是，对于要诊断的温度传感器32的故障，在104的比较还必须指示在相邻区域88中的空气温度测量在界限内。因此，应当理解的是，诊断空气温度传感器32具有故障还可以基于相邻区域的其他相关测量、供给该区域的管道温度的温度、该区域的设定温度等来确定。备选地，诊断传感器故障可以仅基于传感器的运行状态，与参考值进行比较，例如其他传感器。传感器的不切实际变化或绝对值足以指示传感器中的故障。对于座舱温度传感器，在正操操作过程中座舱内的温度小于0℃或高于50℃是不切实际的并且将指示故障。

在实施中，用于传感器输出和比较的参考值可以被转换成诊断座舱温度控制系统24中的故障的算法。这种算法可以被转换成包括一组可执行指令的计算机程序，其可以由控制器34和/或控制器60来执行。由机载系统记录的各种其他参数(例如高度、阀设置等)还可以被这种计算机程序利用以诊断座舱温度控制系统24中的故障。或者，计算机程序可以包括模型，其可以用于诊断空调系统10的座舱温度控制系统24中的故障。模型可以包括使用推理网络、流程图、或决策树。模型可以在软件中作为算法来实现，例如一个或多个数学算法。诊断可以基于对与先前故障相比的数据中系统和模式的理解。模型可以确保所有可用信息被使用，并且可以不考虑误报。管道中的故障(特别是管道附接)可以通过与管道和/或座舱隔室温度和组件输出温度的比较来进行诊断。管道中的泄露和/或断开附接降导致管道温度居高不下，而组件试图通过进一步降低组件输出温度来冷却管道。

在108，控制器34和/或控制器60可以提供在106诊断的座舱温度控制系统24中的故障的指示。所述指示可以在任何适当位置以任何适当的方式提供，包括在驾驶舱16中或在地面系统62。例如，所述指示可以被提供在飞机8的驾驶舱16中的主飞行显示器(PFD)上。如果控制器34运行程序，那么适当指示可以被提供在飞机8上和/或可以被上传到地面系统62。或者，如果控制器60运行程序，那么指示可以被上传或以其他方式转送到飞机8。或者，所述指示可以被转送，使得其可以被提供在另一个位置，例如航空公司控制或飞行运营部门。

应当理解的是，诊断座舱温度控制系统24中故障的方法是灵活的，所示的方法仅是为了说明的目的。例如，所示的步骤顺序仅是为了说明的目的，并且不是为了以任何方式来限制方法100，如应当理解的是，在不偏离本发明实施例的情况下，步骤可以以不同的逻辑顺序进行或者可以包括附加或中间步骤。更进一步地，将所传送的数据与参考值进行比较可以包括确定空调系统10中相关温度之间的差，并且然后将所述差与参考差值进行比较。例如，相邻和/或相关温度之间的增量可以用于突出反常温度测量。增量允许座舱隔室温度的正常化，因为，假定，横跨不同隔室的实际座舱温度在任何一个时间将不会发生显著变化。这将成少在正常操作中座舱隔室温度中观察到的可变性影响，例如，在某些阶段观察到的可变性，例如飞行前，由于季节的变化。一个隔室温度与另一个的任何显著变化可以诊断传感器/系统中的故障。

上述实施例的有益效果包括由飞机收集的数据可以用于诊断座舱温度控制系统故障。这减少了维护时间和由于座舱温度控制系统的故障和问题的运营影响。特别是有可能减少诊断问题所需的时间，以及问题可以得到准确地诊断。这允许通过减少维护成本、重新安排成本以及最大程度减少运营影响的成本节约，包括最大程度减少飞机着陆的时间。

本说明书使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实现本发明，包括制造和使用任何设备和系统，以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求来限定，并且可以包括本领域技术人员容桂想到的其他示例。如果他们具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果他们包括与权利要求的字面语言无实质区别的等价结构元件，这些其他示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种诊断飞机的空调系统的座舱温度控制系统中故障的方法(100)，所述方法包括：

传送(102)来自温度传感器的多个温度传感器读数，所述温度传感器可操作地耦合到所述空调系统；

比较(104)所传送的多个温度传感器读数与相关参考值；

由控制器基于所述比较来诊断(106)座舱温度控制系统中的故障；以及

提供(108)诊断故障的指示。

2.如权利要求1所述的方法(100)，其中多个温度传感器读数在飞行阶段期间传送。

3.如权利要求2所述的方法(100)，进一步包括计算在飞行阶段期间传送的多个温度传感器读数的中位数、最大值、最小值或标准偏差中的一个。

4.如权利要求2或3所述的方法(100)，其中传送所述多个温度传感器读数包括在飞行前、巡航、或飞行后期间传送多个温度传感器读数。

5.如权利要求2-4所述中任一项的方法(100)，其中传送多个温度传感器读数包括在多个飞行阶段期间传送多个温度传感器读数。

6.如权利要求5所述的方法(100)，进一步包括计算对于传送数据的多个飞行阶段中的每一个所传送的多个温度传感器读数的中位数、最大值、最小值或标准偏差中的一个。

7.如上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中所述控制器利用算法来诊断故障。

8.如上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中飞机在飞机座舱内具有多个区域。

9.如权利要求8所述的方法(100)，其中空调系统的多个温度传感器读数包括区域内至少一个空气温度以及供给所述区域的管道温度。

10.如权利要求9所述的方法(100)，其中当比较指示空气温度测量超出界限而管道温度在界限内时，诊断故障包括诊断空气温度传感器的故障。

11.如权利要求8-10中任一项所述的方法(100)，其中多个温度传感器读数包括来自多个区域的空气温度读数。

12.如权利要求11所述的方法(100)，其中当比较指示在所述区域之一中的空气温度测量超出界限时，诊断故障包括诊断诊断温度传感器之一的故障。

13.如权利要求12所述的方法(100)，其中当比较指示在相邻区域中的空气温度测量在界限内时，诊断温度传感器之一具有故障。

14.如上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中比较所传送数据与参考值包括确定空调系统中相关温度之间的差，并且比较所述差与参考差值。