CN107667281B - 用于对飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的方法 - Google Patents

用于对飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在飞行期间监测飞行器发动机的方法,该方法包括以下步骤:(a)针对发动机工作的至少一个特征频率,测量至少一个同步振动水平值;(b)针对所述发动机的至少一个模块,根据所测量的一个或多个振动水平值和至少一个灵敏度系数来估计所述模块的不平衡值;(c)根据所述模块的不平衡值和最大阈值来估计所述模块的平衡裕度;(d)根据一个或多个估计的平衡裕度和表示发动机过往平衡的数据来估计在平衡之前所述飞行器的飞行次数和/或前一次平衡操作的质量指标。

Description

用于对飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的方法
技术领域
本发明涉及航空设备的维护领域。
更精确地,本发明涉及一种用于估计发动机的物理参数的测量值的特性是否正常的方法
背景技术
飞行器涡轮发动机可以包括两个旋转部件,随着所述涡轮发动机的时间和操作事件,这两个旋转部件会在它们的旋转阶段期间显示出不平衡状态。产生的不平衡尤其通过虚拟地定位在该两个旋转部件的旋转轴外侧的点上的附加质量来建模。
附加质量(扩展地称为不平衡)生成非补偿离心力,该非补偿离心力“旋转”并引起不希望的振动,如果该非补偿离心力过大,甚至会引起对发动机完整性造成危险的振动。
上述问题可以通过使发动机在地面上保持平衡来纠正,包括安装重物以由新的相对的不平衡来补偿产生的不平衡。这是一项复杂的人工操作,其要求很高的精度水平,并且该操作是在对涡轮发动机的检修期间执行的。
目前,技术难度源自于无法预计必须完成的平衡,并且无法返回已完成的平衡的质量。传递到驾驶舱的“振动”告警是提醒操作员必须纠正不良平衡的唯一指示。
换言之,在维护操作期间或在驾驶舱振动告警后系统地完成平衡。
因此,优选的是可靠、有效且可重复地监测发动机以计划下一次平衡、或者在刚刚完成平衡时对该平衡的质量进行估计。
发明内容
根据本发明的第一方面提出了一种用于对在飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的方法,其特征在于,该方法包括执行以下步骤:
(a)针对发动机工作的至少一个特征频率,通过放置在发动机中的传感器来测量至少一个振动水平值,该至少一个振动水平值与所述特征频率同步;
(b)针对所述发动机的至少一个模块,数据处理装置根据所测量的振动水平值和所述模块的至少一个灵敏度系数来估计所述模块的不平衡值,该至少一个灵敏度系数与所述特征频率相关联;
(c)数据处理装置根据所述模块的不平衡值和与该模块相关联的最大阈值来估计所述模块的平衡裕度;
(d)根据所估计的平衡裕度和表示发动机的过往平衡的数据来估计在平衡之前所述飞行器的剩余飞行次数和/或前一次平衡的质量的指标,所述数据存储在数据存储装置上存有的数据库中,以及将估计结果传送给接口装置。
根据其他有利而非限制性的特征:
●步骤(a)包括通过放置在发动机中的另一传感器来预先测量发动机工作的至少一个特征频率;
·所述发动机为至少双机体发动机,其具有包括低压频率(BP)和高压频率(HP)的至少两个特征频率,每次平衡为低压平衡和/或高压平衡;
·BP频率为发动机的低压组件的旋转频率,而HP频率为发动机的高压组件的旋转频率;
·发动机的每个模块与高压组件或低压组件相关联,并且从鼓风机、至少一个涡轮机和至少一个压缩机中选择;
·每次过往平衡与设置的不平衡值及时间参数相关联;
·所述飞行器的飞行包括所述发动机的一系列工作阶段,每个工作阶段针对每个特征频率具有该特征频率的标称值和/或标称导数,步骤(a)包括针对所述工作阶段中的至少一个阶段测量所述发动机的至少一个振动水平值,所述测量在所述工作阶段的时刻进行以使该特征频率具有瞬时值和/或导数,该瞬时值和/或导数大体上分别等于与该工作阶段相关联的该特征频率的标称值和标称导数;
●所述模块的与所述特征频率同步的振动水平值对应于所述特征频率在发动机的振动频谱中的振幅;
●步骤(b)包括以下子步骤:
-针对每个特征频率,根据所测量的振动水平值估计模块在特征频率处的不平衡比例;
-针对每个特征频率,估计模块的与特征频率同步的振动水平;
-针对每个特征频率,估计模块的与特征频率相关联的不平衡水平;
-估计不平衡值;
●该方法使得:
-模块的与特征频率同步的振动水平被估计为所测量的与特征频率同步的振动水平和所估计的所述模块与特征频率同步的不平衡比例的乘积;
-模块的与特征频率相关联的不平衡水平被估计为所述模块的与特征频率同步的振动水平和所述模块的与特征频率同步的灵敏度系数的比值;
-不平衡值被估计为所述模块的与特征频率中的每一个特征频率相关联的不平衡水平的平均值。
根据第二方面,本发明涉及一种用于对在飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的设备,该设备包括数据处理装置、数据存储装置和接口装置,数据存储装置将表示发动机的过往平衡的数据存储在数据库中,该设备的特征在于,数据处理装置被配置成:
-针对发动机工作的至少一个特征频率,从放置在发动机中的传感器中接收与所述特征频率同步的至少一个振动水平值;
-针对所述发动机的至少一个模块,根据所测量的振动水平值和所述模块的与所述特征频率相关联的至少一个灵敏度系数,估计所述模块的不平衡值;
-根据所述模块的不平衡值和与该模块相关联的最大阈值,估计所述模块的平衡裕度;
-根据所估计的平衡裕度和表示发动机的过往平衡的数据,估计在平衡之前所述飞行器的剩余飞行次数和/或前一次平衡的质量,所述数据存储在数据存储装置上存有的数据库中;
-将结果传送给接口装置。
根据第三方面,本发明涉及一种系统,包括:
-飞行器发动机,装配有传感器,该传感器用于测量与发动机的特征频率同步的至少一个振动水平值;
-根据第二方面的用于对飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的设备。
根据第四方面和第五方面,本发明涉及一种包括代码指令的计算机程序产品,用于当所述程序在计算机上被执行时,执行根据本发明的第一方面的用于对飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的方法;以及一种计算机设备可读的存储装置,其上存储有包括代码指令的计算机程序产品,该代码指令用于执行根据本发明的第一方面的用于对飞行期间工作的飞行器发动机进行监测的方法。
附图说明
通过阅读优选实施例的以下说明,本发明的其他特征和优点将变得明显。该说明将参照附图给出,在附图中:
-图1示出了执行根据本发明的方法的环境的示例;
-图2示出了通过根据本发明的方法获得的不平衡值的曲线的示例;
-图3示出了对振动的灵敏度曲线,该曲线示出了针对飞行器的不同用途的灵敏度系数的值;
-图4a至图4b示出了通过根据本发明的优选实施例所获得的互补曲线。
具体实施方式
参照图1,本方法是一种用于对在飞行期间工作的飞行器2的发动机1进行监测的方法。
监测指的是评估发动机1的不平衡水平,以用于计划发动机1的下一次平衡。如所优选的,该监测是“伪实时”监测:发动机1装配有传感器20(显而易见地,该传感器监测该发动机的速度或给定工作频率下的不平衡),该传感器在飞行器2的飞行期间有效。该传感器定期向地面发送(即时或延迟的)短消息,该短消息包括来自传感器20的测量值。这些消息经由传送装置、例如通过卫星35(尤其是ACARS协议)被发送,放置在地面上、包括数据处理装置31(例如处理器)和数据存储装置32(例如硬盘)的设备3经由基站34接收并处理这些消息中包含的数据以执行该方法。
技术人员将理解的是,对将测量值传送至设备3的过程不存在任何限制(例如,能够在飞行期间将测量值存储在飞行器2上并在着陆后全部传送给设备3)。此外,处理可能会随着时间推移而有所不同。设备3甚至可以被集成到飞行器2中。
设备3(或其他设备)装配有接口装置33(诸如键盘或屏幕)以与系统用户或其他设备交互,特别地用于显示结果(见下文)。
发动机1通常是涡轮发动机的全部或一部分、特别地为双流发动机。显而易见地,本发动机1优选地为至少双机体发动机(或三机体发动机),即该发动机具有高压(HautePression,HP)组件和低压(Basse Pression,BP)组件,每个组件具有不同的旋转频率(每个HP/BP组件由通过转子连接的HP/BP涡轮机和HP/BP压缩机组成)。每个组件的转子通常放置为一个转子在另一转子内部以允许解耦。发动机1包括“主模块”,即主要部件,每个主模块在发动机1工作时旋转,并且可能是平衡问题的根源。在双机体发动机1的情况下,典型地具有五个这些模块:鼓风机(形成BP组件的一部分)、BP压缩机、HP压缩机、HP涡轮机和BP涡轮机。可以有更多(或更少)的压缩机/涡轮机对。
与每个HP/BP组件相关联的旋转频率(以每时间单位所完成的旋转次数来表示)是发动机1的特征频率,从某种程度上说,由失衡引起的发动机的任何振动处于这些旋转频率中至少一个的频率函数处。
这些频率限定了两个发动机速度,其被称为N1和N2,分别对应于BP和HP。更精确地,在速度N1处,发动机1的特征频率是BP组件的旋转频率,而在速度N2处,发动机1的特征频率是HP组件的旋转频率。显然,发动机的每个主模块与这些特征频率的一个特征频率相关联,该模块在该特征频率下旋转。在下面的说明中,使用了两个特征频率(BP频率和HP频率)的示例,因此使用两种模块(BP模块和HP模块),但是需要注意的是,例如由于存在三机体发动机,所以可以有更多种模块。一般来说,每个特征频率对应于一个发动机速度。显然,传感器20中的一个或多个传感器可以专用于确定发动机的特征频率。
可以理解的是,在所有情况中,发动机1的这些特征频率的值不是恒定的,而是自然地取决于发动机的工作条件、尤其是发动机1的工作阶段。
事实上,飞行器2的飞行总是包括一系列可重复的飞行阶段,通常是“滑出”(在起飞前使飞行器在地面上运动)、起飞、上升、一般巡航(如果飞行足够长)、下降和“滑入”(在着陆后使飞行器在地面上运动)。
这些阶段中的每一个阶段是“稳定的”(典型地在巡航和滑行时)并且由平稳的速度来表征,即发动机1的一个或多个特征频率基本上是恒定不变的(基本上为零的导数)、或者是“瞬时的”(典型地在起飞、上升和下降期间)并且由发动机1的上升或下降的特征频率(绝对值相当高的恒定值的导数)来表征。
因此,每个特征频率的每个工作阶段与该特征频率的标称值和/或标称导数相关联。它们可以存储在存储装置32的数据库中。需要注意的是,在过渡阶段特征频率的值不是恒定的,标称值可以例如是表示该阶段的平均值。
需要理解的是,一般来说,可以通过对同一发动机1模型的多次飞行进行统计分析得到逐阶段描述特征频率的所有这些数据。
监测方法
本发明包括两大组步骤:(a)-(c)和(d)。第一组步骤(a)-(c)旨在为模块(并且有利地为每个模块)提供指标,该指标被称为模块的“平衡裕度”,其目的在于确保发动机仍可运转,并且如果发动机仍可运转,则可以在发动机再次平衡之前对飞行次数进行估计。如下文将看到的那样,平衡裕度通常是具有不平衡值的均匀量,其可以被视为在告警前不平衡的向上容差。换言之:
-如果平衡裕度较高,则振动非常弱并且在需要平衡之前,不平衡仍会大幅增加;以及
-如果平衡裕度接近于零,则不平衡已经十分危急并且振动告警(因而需要平衡)迫在眉睫。
该指标的使用使得能够客观且重复地监测发动机中不平衡状态的发生,稍后将解释对该指标的计算。
最后的步骤(d)是如下操作步骤:根据所估计的平衡裕度和存储在数据存储装置32的数据库中的表示发动机1(此处指的是同一发动机模型的本发动机和其他发动机)的过往平衡的数据中的任一个,估计在达到新的平衡之前飞行器2的飞行次数、或者估计前一次平衡(尤其是新完成的平衡,即在当前的飞行之前的平衡)的质量。下文中将解释如何交替地得到这两种结果。需要理解的是,存在使用所得到的数据的其他情况。
存储在数据库中的表示过往平衡的数据可以被视为背景数据(données decontexte)。更精确地,数据库包含对装配有相同发动机1(并且具有在相同条件下操作的相同模块)的飞行器2的平衡裕度的多次估计、以及相关联的平衡报告,以使该数据库构成学习库。
上述结果是图2所示类型的多个图表,表示针对发动机1的给定模块,根据一系列飞行的最大不平衡的演变(此处该结果表示平衡裕度,其被认为是不平衡值和相关联的最大阈值之间的差)。
在该示例中,清楚的是,(此处精确完成的)平衡发生在第十二次和第十三次飞行之间。每次过往平衡与数据库中的以下各项相关联:设置的不平衡值(即,用来补偿发生或现有不平衡的“校正的”不平衡值)以及时间参数、尤其是与一系列飞行有关的参数,该参数用于知道在哪些飞行期间发生平衡(以及有多少次飞行)、和/或多少飞行小时。
在双机体发动机的情况下,每次平衡是低压平衡和/或高压平衡,其被记录在数据库中。
获取同步振动测量值
用于发动机1的模块的平衡裕度的估计阶段从第一步骤(a)开始,在该步骤中,针对发动机1工作的至少一个特征频率(有利地针对发动机1工作的每一特征频率),通过传感器20来测量所述模块的与所述特征频率同步的至少一个振动水平值。这些“同步振动水平”与发动机的特征频率同步。需要注意的是,发动机1的一个或多个特征频率可以形成事先测量的对象,如下文所述。
所述传感器20是集成在发动机1中的传感器(显然,有利地在发动机1的不同位置处存在多个传感器20),该传感器可选地给通常位于飞行器中的处理单元实时发送数据(用于(例如在地面上)即时或延迟利用这些结果)。能够测量振动的多种传感器是已知的,其通常提供发动机1的加速度、速度和/或位移的值。(由传感器20直接或远程)通过频谱分析(例如使用傅里叶算法)对所提供的值进行处理以提供对发动机振动的频谱特性的测量。振动频谱是形成纯振动的水平和频率的一组数据。第一次积分使得能够根据加速度获得振动速度,而任何第二次积分使得能够根据速度获得位移。
在本方法的范围内,优选的是振动速度的值。因此,在产生的频谱中,曲线的振幅指示在相关联的频率处得到的最大振动速度。如果目标为所述发动机1的与所述特征频率同步的振动水平值,则可以选择该特征频率处的频谱线并取该线的振幅(或者对以该特征频率为中心的窄频带求平均)。有利地,该操作会产生在BP频率处的振动水平和在HP频率处的振动水平。
需要注意的是,该测量获取过程有利地在每个飞行阶段(滑出、起飞等)完成一次。如前面所解释的,由于针对每个特征频率的每个工作阶段与该特征频率的标称值和/或标称导数相关联,所以可以在与研究阶段相符的标称值周围设置间隔并选择与这些间隔一致的工作时刻以得到对同步振动水平的一次或多次优选测量值。也可以调节振动水平的获取以在给定的确认时间内保持速度N1或速度N2(即BP和HP频率)。
例如通过取飞行中的最大值、或者通过每个阶段的不同振动水平的线性组合,将每个阶段的振动水平的测量值结合来提供飞行的振动水平(常常由特征频率来表征)。
优选地,如所解释的,步骤(a)包括通过放置在发动机1中的另一传感器20来事先测量发动机1运转的至少一个特征频率,即稳定工作点(此处速度变化最小)处的速度。更精确地,每组模块可以有专用的传感器(即,用于HP组件的传感器和用于BP组件的传感器),典型地为测量组件的旋转速度的转速计:组件每时间单位的转动次数定义了特征频率。
用于测量特征频率的这些传感器20典型地位于发动机1的前端并且可以相对于转子偏移。用于BP组件的传感器(称为传感器N1)优选地位于鼓风机的水平上,而用于HP组件的传感器(称为传感器N2)位于传统结构中的AGB(“Accessory GearBox(附件齿轮箱)”或附件箱)中。
处理
在第二步骤(b)中,针对发动机1的至少一个模块(有利地针对发动机1的每个模块),数据处理装置31根据所测量的振动水平的值和与该模块的特征频率相关联的至少一个灵敏度系数来估计不平衡值(在图2中表达为距旋转轴给定距离处的质量,单位为g.cm)。
有利地,灵敏度系数可用于每个模块、每个速度及每个传感器20(例如,BP模块的典型位移为1mils-da,由于BP模块的速度较慢因而噪声较小,从而可能倾向于位移,而HP模块的典型速度为1ips-pk,由于位移大而噪声大,因此优选地使用速度)。
灵敏度系数是预设的无量纲的算法参数,其反映了振动对飞行器2运输的人或物体(飞行员、乘客和/或货物)的影响。
因此,高灵敏度系数表示在相关联的速度处,模块的振动速度引起高度可感知的不平衡,而相比较而言,低灵敏度系数表示模块的相同振动只造成有限的不便。
可以通过学习可选地确定该灵敏度系数,但优选地,根据飞行器2的使用模式(即,飞行器运输的是人或货物)和用户(即,飞行器的操作员)的需求水平来计算该系数。
事实上,需要理解的是,乘客、飞行员或货物不会具有同样的振感。类似地,振动的容差水平可以取决于所提供的服务类型,即选择加大飞行的质量或其盈利能力。事实上,经验给出了图3所示的根据用户的舒适位置的不同振动类型的灵敏度曲线,这些曲线表示与发动机的每一个使用模式(飞行员/乘客/货物)相关联的基本灵敏度系数。
因此,该方法优选地包括:通过与飞行器2的飞行有关的数据库统计构造的模型,根据飞行条件、使用模式及用户来事先确定在步骤(b)中使用的灵敏度系数。
事实上,在发动机的某些工作阶段中,即在不同速度处以及在各个模块的作用下,乘客/飞行员/货物中的每一个可能对振动和噪声更加敏感。特别地:
-飞行员对起飞和着陆具有高灵敏度,这是由于这两个阶段是他们必须全神贯注的阶段:
-乘客在上升阶段具有高灵敏度,这是由于他们对生物体的不寻常加速感到不舒服,并且在巡航阶段期间具有高灵敏度,这是由于该阶段持续时间较长。
-货物对起飞具有高灵敏度,这是由于起飞时所运输的物体极有可能由于猛烈的加速而被损坏。
这些灵敏度高的阶段被称为操作模式的关键阶段。
因此,可以预先定义基本因子α,每个基本因子与使用模式(通常为三种类型的用户:乘客、飞行员和/或货物)以及飞行阶段相关联,根据在整个飞行中针对所述操作模式的关键阶段的相对时段来加权以获得飞行的灵敏度系数。
更精确地,例如每个飞行阶段的每个灵敏度系数采用如下公式来计算:
其中,(对与乘客和货物相关联的其他系数而言是类似的)计算如下:
根据相位的临界性,权重介于0到1之间。如所解释的,基本因子α用于用户评估以表示他对飞行器2的使用和优选的舒适度需求,并且本算法计算相关的最佳灵敏系数,将为不平衡及计划的与此次使用及这些舒适度需求一致的平衡提供容差。
在步骤(b)中计算模块的不平衡值有利地包括以下四个子步骤:
-基于所测量的振动水平估计每个特征频率处的不平衡比例。通过使用模块的不平衡比例和与振动频率相关联的灵敏度系数来对理论振动水平进行建模。根据所测量的振动水平的值,通过浏览每个模块的不平衡比例来寻找最接近的理论水平。从而保留形成最接近于所测量的振动水平的理论振动水平的不平衡比例;
-将模块与特征频率同步的振动水平估计为所测量的与特征频率同步的振动水平和所估计的所述模块与特征频率同步的不平衡比例的乘积;
-将模块与每个特征频率相关联的不平衡水平估计为所述模块与特征频率同步的振动水平和所述模块与特征频率同步的灵敏度系数的比值;
-将不平衡值估计为所述模块关于所有特征频率的不平衡水平的平均值。
换言之,在两个BP和HP速度的优选情况中,上述步骤首先使每个模块与BP失衡或HP失衡相关联。基于对振动水平的测量值来估计每个模块的不平衡比例:在与BP频率同步的振动水平的测量中,估计BP模块的不平衡比例,并且基于与HP频率同步的振动水平的测量值,估计HP模块的不平衡比例。
接下来,与每个BP(或HP)模块相关联的振动水平被估计为与BP(或HP)频率同步的振动水平和该模块的不平衡比例的乘积。
然后,每个BP(或HP)模块的不平衡水平被估计为与每个BP(或HP)模块相关联的振动水平和BP(或HP)灵敏度系数的比例。
最后,推导出发动机1的每个模块的不平衡值为与该模块相关联的(基于每个特征频率计算的)不平衡水平的平均值。
上述过程仅提供了所有飞行阶段中的单个不平衡值。
在第三步骤(c)中,数据处理装置31根据所述模块的不平衡值和与该模块相关联的最大阈值(由维护操作员可参数化的阈值、默认对应于振动的驾驶舱告警阈值),估计所述模块的平衡裕度。在实际中,如根据图2的第八次飞行清楚可见,不平衡值和阈值之间存在差异。
如果不平衡值超过阈值,则必须执行模块的紧急平衡。
数据利用
根据第一实施例,步骤(d)包括根据所述估计的平衡裕度和在数据库中存储的表示过往平衡的数据来估计前一次平衡的质量。
通过质量指标(例如,依据百分比)来评估平衡动作,该质量指标衡量每个模块在实现与目标水平的平衡后所达到的不平衡水平/平衡裕度。
上述操作例如是通过在平衡期间计算平衡裕度的变化(绝对值或相对值)来完成的。例如,图2的曲线图清楚地示出了不平衡值从3.75g.cm降到0.75g.cm,或者平衡裕度从0.25g.cm上升到3.25g.cm(乘以十一),这显示了成功且合格的平衡。平衡裕度越接近阈值(即,在平衡后残余不平衡越接近于零),平衡越好。
通过将质量指标与针对过往平衡的存储在所述库中的数据进行比较来限定该质量是否令人满意。
在平衡裕度的恢复不再令人满意(在平衡操作后不平衡水平较高)的情况下,尽可能快地启动补充的维护操作以防止向飞行员发出驾驶舱振动告警。目的在于尽可能提供最好的服务和最佳的安全水平。
根据第二实施例,步骤(d)包括根据所述估计的平衡裕度和数据库中存储的表示过往平衡的数据来估计在平衡前所述飞行器2的飞行次数。
使用模块的不平衡裕度使得能够对数据库中的数据进行趋势计算或者进行外推计算(线性、多项式、样条等),以估计在必须执行新的平衡之前可行的飞行次数或飞行小时数。
该方案为发动机1建立了对两次连续平衡之间的时间段的预测,并且构造了关于一组发动机1内的平衡频率的指标,以使得能够优化与该操作相关联的维护策略。
有利地,可以基于源自参数化的飞行小时数或飞行次数的平均线性回归的梯度来确定趋势指标。
例如,图4a示出了关于来自图2的曲线图中的五次飞行的滑动窗口的线性回归的计算结果,并且图4b示出了图4a的曲线的导数。
在所有情况中,必须能够通过接口装置33来查看所得到的结果(对在平衡之前所述飞行器2的剩余飞行次数和/或前一次平衡的质量指标的估计),以使得业内专家能够对它们进行分析及追踪。
这些数据还将有利地丰富平衡数据库32。
设备和系统
用于实施刚刚描述的方法(监测飞行器2在飞行期间工作的发动机1)的设备3(图1所示)包括数据处理装置31、数据存储装置32和接口装置33。
数据存储装置32将表示过往平衡的数据存储在数据库中。
数据处理装置31被配置成:
-针对发动机1工作的至少一个特征频率,从放置在发动机1中的传感器20处接收与所述特征频率同步的至少一个振动水平值;
-针对所述发动机1的至少一个模块,根据所测量的振动水平的值和所述模块的与所述特征频率相关联的至少一个灵敏度系数,估计所述模块的不平衡值;
-根据所述模块的不平衡值和与该模块相关联的最大阈值,估计所述模块的平衡裕度;
-根据所估计的平衡裕度和数据存储装置32上存有的数据库中存储的表示过往平衡的数据,估计在平衡之前所述飞行器2的剩余飞行次数和/或前一次平衡的质量;
-将结果传送给接口装置33。
如所解释的,设备3优选地设置在进一步包括飞行器2的发动机1的系统中,该发动机1装配有测量一个或多个同步振动水平的传感器20。
计算机程序产品
根据第四和第五方面,本发明涉及一种计算机程序产品,包括代码指令以及存储装置,该代码指令用于(在数据处理装置31、尤其是设备3的数据处理装置上)执行根据本发明的第一方面的用于监测在飞行期间工作的飞行器2的发动机1的方法,该存储装置由包含该计算机程序产品的计算机设备可读(例如,该设备3的数据存储装置32)。

Claims (14)

1.一种用于对飞行期间工作的飞行器(2)的发动机(1)进行监测的方法,其特征在于,所述方法包括执行以下步骤:
(a)针对所述发动机(1)工作的至少一个特征频率,通过放置在所述发动机(1)中的传感器(20)来测量至少一个振动水平值,所述至少一个振动水平值与所述特征频率同步;
(b)针对旋转的所述发动机(1)的至少一个模块,数据处理装置(31)根据所测量的振动水平值和所述模块的至少一个灵敏度系数来估计所述模块的不平衡值,所述至少一个灵敏度系数与所述特征频率相关联;
(c)数据处理装置(31)根据所述模块的不平衡值和与所述模块相关联的最大阈值来估计所述模块的平衡裕度;
(d)根据所估计的平衡裕度和表示所述发动机(1)的过往平衡的数据来估计在平衡之前所述飞行器(2)的剩余飞行次数和/或前一次平衡的质量指标,所述数据存储在数据存储装置(32)上存有的数据库中,以及将估计结果传送给接口装置(33)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(a)包括通过放置在所述发动机(1)中的另一传感器(20)来预先测量所述发动机(1)工作的至少一个特征频率。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述发动机(1)是至少双机体发动机,所述至少双机体发动机具有包括低压频率和高压频率的至少两个特征频率,每次平衡为低压平衡和/或高压平衡。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述低压频率为所述发动机(1)的低压组件的旋转频率,所述高压频率为所述发动机(1)的高压组件的旋转频率。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述发动机(1)的每个模块与所述高压组件或所述低压组件相关联,并且从鼓风机、至少一个涡轮机和至少一个压缩机中选择。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其中,每次过往平衡与设置的不平衡值和时间参数相关联。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述飞行器(2)的飞行包括所述发动机(1)的一系列工作阶段,每个工作阶段针对每个特征频率具有所述特征频率的标称值和/或标称导数,步骤(a)包括针对所述工作阶段中的至少一个阶段测量所述发动机(1)的至少一个振动水平值,所述测量在所述工作阶段的时刻进行以使所述特征频率具有瞬时值和/或导数,所述瞬时值和/或导数大体上分别等于与所述工作阶段相关联的所述特征频率的标称值和标称导数。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述模块的与所述特征频率同步的振动水平值与所述特征频率在所述发动机(1)的振动频谱中的振幅对应。
9.根据权利要求1或2所述的方法,其中,步骤(b)包括以下子步骤:
-针对每个特征频率,根据所测量的振动水平值估计所述模块在所述特征频率处的不平衡比例;
-针对每个特征频率,估计所述模块的与所述特征频率同步的振动水平;
-针对每个特征频率,估计所述模块的与所述特征频率相关联的不平衡水平;
-估计不平衡值。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,
-所述模块的与所述特征频率同步的振动水平被估计为所测量的与所述特征频率同步的振动水平和所估计的所述模块的与所述特征频率同步的不平衡比例的乘积;
-所述模块的与所述特征频率相关联的不平衡水平被估计为所述模块的与所述特征频率同步的振动水平和所述模块的与所述特征频率同步的灵敏度系数的比值;
-所述不平衡值被估计为所述模块的与所述特征频率中的每一个特征频率相关联的不平衡水平的平均值。
11.一种用于对飞行期间工作的飞行器(2)的发动机(1)进行监测的设备(3),所述设备包括数据处理装置(31)、数据存储装置(32)和接口装置(33),所述数据存储装置将表示所述发动机(1)的过往平衡的数据存储在数据库中,所述设备(3)的特征在于,所述数据处理装置(31)被配置成:
-针对所述发动机(1)工作的至少一个特征频率,从放置在所述发动机(1)中的传感器(20)处接收与所述特征频率同步的至少一个振动水平值;
-针对旋转的所述发动机(1)的至少一个模块,根据所测量的振动水平值和所述模块的与所述特征频率相关联的至少一个灵敏度系数,估计所述模块的不平衡值;
-根据所述模块的不平衡值和与所述模块相关联的最大阈值,估计所述模块的平衡裕度;
-根据所估计的平衡裕度和表示所述发动机(1)的过往平衡的数据来估计在平衡之前所述飞行器(2)的剩余飞行次数和/或前一次平衡的质量,所述数据存储在数据存储装置(32)上存有的数据库中,
-将估计结果传送给接口装置(33)。
12.一种系统,包括
-飞行器(2)的发动机(1),所述发动机装配有传感器(20),所述传感器用于测量与所述发动机(1)的特征频率同步的至少一个振动水平值;
-根据权利要求11所述的用于对飞行期间工作的飞行器(2)的发动机(1)进行监测的设备(3)。
13.一种计算机程序存储介质,包括代码指令,所述代码指令用于当所述程序在计算机上被执行时,执行根据权利要求1至10中任一项所述的用于对飞行期间工作的飞行器(2)的发动机(1)进行监测的方法。
14.一种计算机设备可读的存储装置,其上存储有包括代码指令的计算机程序产品,所述代码指令用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的用于对飞行期间工作的飞行器(2)的发动机(1)进行监测的方法。
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