CN110057590B - 面向机群的航空发动机外场数据管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向机群的航空发动机外场数据管理系统及方法。本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理系统及方法，利用发动机控制系统实时采集的发动机工作参数，通过发动机控制系统将采集的发动机工作参数传输至机载数据记录仪或飞机综采设备进行存储，然后地面系统从机载数据记录仪或飞机综采设备中批量读取整个机群所有发动机的工作参数进行多进程并行离线分析并输出分析结果，可以高效地对整个机群发动机的外场数据进行批量处理，且数据分析过程全程自动化进行。

Description

面向机群的航空发动机外场数据管理系统及方法

技术领域

本发明涉及发动机外场数据管理技术领域，特别地，涉及一种面向机群的航空发动机外场数据管理系统及方法。

背景技术

航空发动机作为航空装备的“心脏”，为航空装备飞行提供推进动力。对于飞机而言，航空发动机决定着其机动性、有效载重、环境适应能力和经济性，其安全性和可靠性直接影响到飞机的安全性和可靠性。由于航空发动机结构十分复杂，且经常工作在高转速、高应力、高温及高压状态下，属于故障多发机械。随着航空发动机外场列装数量及飞行架次的不断增加，发动机外场数据积累量日益攀升。如何通过海量外场飞行数据来快速准确的判断发动机状态，最大限度地利用发动机不同的数据资源分析发动机性能，进而高效地管理发动机成为亟须解决的问题。

目前，我国进口的PT6发动机配备了相关发动机外场数据处理分析系统，但其功能相对简单，只能针对单台发动机的单架次数据文件进行处理，且处理速度较慢；俄制AL31F发动机配备的外场数据判读系统也只能处理单台发动机单架次数据，处理效率低，交互界面不友好，且逻辑判据少，需要借助大量的人工辅助判读。因此，现有的发动机外场数据处理分析软件只能处理单台发动机单架次数据，不具备机群批量数据处理能力，且自动化程度低，无法高效地管理发动机。

发明内容

本发明提供了一种面向机群的航空发动机外场数据管理系统及方法，以解决现有的发动机外场数据处理分析方式存在的不具备机群批量数据处理能力，且自动化程度低的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种面向机群的航空发动机外场数据管理系统，用于对整个机群的所有发动机外场数据进行分析处理，包括用于实时记录发动机工作参数的机载系统和用于从机载系统处下载原始数据并进行离线分析的地面系统；

所述机载系统包括用于实时采集发动机工作参数的发动机控制系统、用于存储发动机工作参数的机载数据记录仪或飞机综采设备，所述发动机控制系统与机载数据记录仪或飞机综采设备连接；

所述地面系统与机载数据记录仪或飞机综采设备连接，用于从机载数据记录仪或飞机综采设备中批量读取发动机工作参数进行多进程并行离线分析并输出分析结果。

进一步地，所述地面系统包括用于以不同颜色表征机群各发动机健康状态的机群状态管理模块、用于对机群各发动机寿命进行管理的寿命管理模块、用于对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析的单发趋势分析模块、用于对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析的多发对比分析模块和用于对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析的机群参数汇总模块。

进一步地，所述机群状态管理模块还用于将出现故障告警的发动机按照架次进行排列，并提供当前架次下发生的所有故障异常信息且提供维修建议。

进一步地，所述机群状态管理模块还用于提供机群各台发动机所有飞行架次的故障告警信息、工作状态和性能分析，并给出单台发动机一个架次中的所有故障告警信息、极值数据、数控故障、特殊状态、放气活门状态、慢车性能分析结果、动态性能分析结果、假开车性能分析结果、起动分析结果、停车分析结果和冷吹分析结果。

进一步地，所述机群状态管理模块还用于通过飞行时间或录入时间查询机群发动机历史分析结果。

进一步地，所述寿命管理模块通过图表的形式给出机群各发动机的寿命参数，并自动计算发动机的使用寿命。

本发明还提供一种面向机群的航空发动机外场数据管理方法，采用如所述的航空发动机外场数据管理系统，包括以下步骤：

步骤S1：将机群所有发动机的机载系统中存储的原始数据导入地面系统；

步骤S2：对导入的原始数据进行批量读取；

步骤S3：对原始数据进行多进程并行数据解析；

步骤S4：输出分析结果。

进一步地，所述步骤S2具体包括

对机群所有发动机的原始数据进行遍历读取，并基于MD5算法进行重复性检查，若为重复文件则跳过不录入，若不重复则先进行转存备份再进行读取。

进一步地，所述步骤S3具体包括

根据原始数据的原始文件大小和数量平均分配负载，并基于负载确定系统进程数量，并行解析处理原始数据。

进一步地，所述步骤S3中的数据解析过程具体包括以下步骤：

步骤S31：以不同颜色表征机群各发动机健康状态；

步骤S32：对机群各发动机寿命进行管理；

步骤S33：对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析；

步骤S34：对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析；

步骤S35：对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析。

本发明具有以下有益效果：

本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理系统，利用发动机控制系统实时采集发动机的工作参数，发动机控制系统将采集的发动机工作参数传输至机载数据记录仪或飞机综采设备进行存储，然后地面系统从机载数据记录仪或飞机综采设备中批量读取整个机群所有发动机的工作参数进行多进程并行离线分析并输出分析结果，可以高效地对整个机群发动机的外场数据进行批量处理，且数据分析过程全程自动化进行。

另外，通过设置机群状态管理模块以不同颜色表征机群各发动机健康状态的机群状态、设置寿命管理模块对机群各发动机寿命进行管理、设置单发趋势分析模块对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析、设置多发对比分析模块对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析和设置机群参数汇总模块对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析，从多个方面满足了用户的分析需求，且分析过程自动化进行，极大地提高了发动机管理效率。

本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理方法同样具有上述优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的面向机群的航空发动机外场数据管理系统的模块结构示意图。

图2是本发明优选实施例的图1中的地面系统的子模块结构示意图。

图3是本发明另一实施例的面向机群的航空发动机外场数据管理方法的流程示意图。

图4是本发明另一实施例的图3中的步骤S3中数据解析过程的子流程示意图。

附图标记说明

10、机载系统；11、发动机控制系统；12、机载数据记录仪；13、飞机综采设备；20、地面系统；21、机群状态管理模块；22、寿命管理模块；23、单发趋势分析模块；24、多发对比分析模块；25、机群参数汇总模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1，本发明的优选实施例提供一种面向机群的航空发动机外场数据管理系统，用于对整个机群的所有发动机外场数据进行批量分析处理，所述航空发动机外场数据管理系统包括用于实时记录发动机工作参数的机载系统10和用于从机载系统10处下载原始数据并进行离线分析的地面系统20，所述机载系统10包括用于实时采集发动机工作参数的发动机控制系统11，针对不同的航空发动机，有的航空发动机具有独立的机载数据记录仪12，则发动机控制系统11将采集的发动机的工作参数传输至机载数据记录仪12中进行存储；有的航空发动机不具备独立的机载数据记录仪12，则发动机控制系统11将采集的发动机的工作参数传输至飞机综采设备13中进行存储。所述发动机控制系统11与机载数据记录仪12连接，或者所述发动机控制系统11与飞机综采设备13连接，所述地面系统20与机载数据记录仪12或飞机综采设备13连接，所述地面系统20从机载数据记录仪12或飞机综采设备13中批量读取发动机工作参数进行多进程并行离线分析并输出分析结果。可以理解，所述地面系统20的本地计算机对读取的原始数据进行遍历读取，并基于MD5算法进行重复性检查，若为重复文件则跳过不录入，若不重复则先进行转存备份，再读取至本地计算机内存，实现快速查询和计算。并且，地面系统20还根据原始数据的原始文件大小和数量平均分配负载，并基于负载确定系统进程数量，并行解析处理原始数据，在解析完成之后将解析结果与飞机及发动机的基础信息进行信息绑定，存储至数据库中，便于后续查询。地面系统20基于多进程并行数据解析算法来对海量的发动机外场数据进行处理分析，大幅提升了发动机批量数据处理分析速度。

还可以理解，所述地面系统20通过快取卡或网络传输等方式将整个机群所有发动机的机载系统10中存储的原始数据导入本地计算机，并保存至同一文件目录下，方便对原始数据进行统一管理。

本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理系统，利用发动机控制系统11实时采集发动机的工作参数，发动机控制系统11将采集的发动机工作参数传输至机载数据记录仪12或飞机综采设备13进行存储，然后地面系统20从机载数据记录仪12或飞机综采设备13中批量读取整个机群所有发动机的工作参数进行多进程并行离线分析并输出分析结果，可以高效地对整个机群发动机的外场数据进行批量处理，且数据分析过程全程自动化进行。

如图2所示，所述地面系统20包括机群状态管理模块21，所述机群状态管理模块21集成在本地计算机中，所述机群状态管理模块21以不同颜色表征机群各发动机的健康状态，例如蓝色表征正常、黄色表征警示、红色表征故障告警，可以理解，具体以何种颜色来表征发动机的不同健康状态在此不做具体限定，本领域技术人员可以根据需求进行适应性调整，例如绿色表征正常等。所述机群状态管理模块21通过以不同颜色来表征机群中各个发动机的健康状态，便于用户对发动机的健康状态进行快速定位管理。可以理解，所述机群状态管理模块21还包含故障发动机异常信息汇总报表，其可以将出现故障告警的发动机按照架次进行排列，并给出当前架次下发生的所有故障异常信息，例如故障发生时间、故障发生原因、故障类型等，所述机群状态管理模块21还可以结合发动机使用维护电子手册自动给出维修建议，便于用户对故障采用针对性措施，提高了发动机管理效率。另外，所述机群状态管理模块21还可以提供机群各台发动机所有飞行架次的故障告警信息、工作状态和性能分析，并给出单台发动机一个架次中的所有故障告警信息、极值数据、数控故障、特殊状态、放气活门状态、慢车性能分析结果、动态性能分析结果、假开车性能分析结果、起动分析结果、停车分析结果和冷吹分析结果，便于用户对单台发动机的具体故障原因进行分析。另外，所述机群状态管理模块21还可以通过飞行时间或录入时间查询机群发动机的历史分析结果，便于用户全面掌握发动机的历史工作情况。

可以理解，所述地面系统20还包括寿命管理模块22，所述寿命管理模块22通过图表的形式给出机群各台发动机的寿命参数，例如通过柱状图的形式分别给出机群各台发动机的总工作时间、循环数和起动次数，并自动计算发动机的使用寿命，将发动机的使用寿命由之前的人工记录转变为系统自动计算，实现了发动机寿命的精准管理，便于用户快速地了解每台发动机的使用寿命，有效地提示用户进行发动机大修或返厂。

可以理解，所述地面系统20还包括单发趋势分析模块23，所述单发趋势分析模块23可以对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数的变化趋势进行分析，比较单台发动机在不同飞行时间的参数差异，辅助维护人员直观判断发动机性能变化趋势。

可以理解，所述地面系统20还包括多发对比分析模块24，所述多发对比分析模块24适用于同时装配两台以上发动机的飞机进行分析，所述多发对比分析模块24可以对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析，彼此之间互为参考基准，辅助维护人员及时发现发动机性能异常。另外，所述多发对比分析模块24通过散点图的形式将机群中所有飞机的各个发动机之间的差异展示出来，便于用户排查发动机之间差异较大的飞机。

可以理解，所述地面系统20还包括机群参数汇总模块25，所述机群参数汇总模块25可以对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数进行汇总分析，便于横向比较各台发动机之间的参数差异，给外场维护人员的进一步分析提供了便利。

本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理系统，通过设置机群状态管理模块21以不同颜色表征机群各发动机健康状态的机群状态、设置寿命管理模块22对机群各发动机寿命进行管理、设置单发趋势分析模块23对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析、设置多发对比分析模块24对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析和设置机群参数汇总模块25对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析，从多个方面满足了用户的分析需求，且分析过程自动化进行，极大地提高了发动机管理效率。

另外，如图3所示，本发明的另一实施例还提供一种面向机群的航空发动机外场数据管理方法，采用如上所述的航空发动机外场数据管理系统，所述面向机群的航空发动机外场数据管理方法包括以下步骤：

步骤S1：将机群所有发动机的机载系统中存储的原始数据导入地面系统；

步骤S2：对导入的原始数据进行批量读取；

步骤S3：对原始数据进行多进程并行数据解析；

步骤S4：输出分析结果。

本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理方法，通过将机群所有发动机的机载系统中存储的原始数据导入地面系统，然后对导入的原始数据进行批量读取，再采取多进程并行数据解析的方式对原始数据进行解析，可以高效地对整个机群发动机的外场数据进行批量处理，且数据分析过程全程自动化进行。

可以理解，在所述步骤S1中，通过快取卡或网络传输的方式将整个机群所有发动机的机载系统中存储的原始数据导入地面系统的本地计算机中，并保存至同一文件目录下，便于对原始数据进行统一管理。

可以理解，所述步骤S2具体包括：

对文件目录下的机群所有发动机的原始数据进行遍历读取，并基于MD5算法进行重复性检查，若为重复文件则跳过不录入，若不重复则先进行转存备份，再读取至本地计算机内存，实现快速查询和计算。

可以理解，所述步骤S3具体包括：

根据原始数据的原始文件大小和数量平均分配负载，并基于负载确定系统进程数量，并行解析处理原始数据。另外，在解析完成之后将解析结果与飞机及发动机的基础信息进行信息绑定，存储至数据库中，便于后续查询。

本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理方法，基于多进程并行数据解析算法来对海量的发动机外场数据进行处理分析，大幅提升了发动机批量数据处理分析速度。

还可以理解，如图4所示，所述步骤S3中的数据解析过程具体包括以下步骤：

步骤S31：以不同颜色表征机群各发动机健康状态；

步骤S32：对机群各发动机寿命进行管理；

步骤S33：对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析；

步骤S34：对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析；

步骤S35：对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析。

本发明的面向机群的航空发动机外场数据管理方法，通过以不同颜色表征机群各发动机健康状态的机群状态、对机群各发动机寿命进行管理、对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析、对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析、对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析，从多个方面满足了用户的分析需求，且分析过程自动化进行，极大地提高了发动机管理效率。

可以理解，所述步骤S31～S35的执行顺序不做具体限定，相互之间的执行顺序可以任意调整。

在所述步骤S1中，以不同颜色表征机群各发动机的健康状态，便于用户对发动机的健康状态进行快速定位管理，例如蓝色表征正常、黄色表征警示、红色表征故障告警，可以理解，具体以何种颜色来表征发动机的不同健康状态在此不做具体限定，本领域技术人员可以根据需求进行适应性调整，例如绿色表征正常等。

可以理解，所述步骤S1中还可以包括以下内容：

将出现故障告警的发动机按照架次进行排列，并给出当前架次下发生的所有故障异常信息，例如故障发生时间、故障发生原因、故障类型等，并结合发动机使用维护电子手册自动给出维修建议，便于用户对故障采用针对性措施，提高了发动机管理效率。

可以理解，所述步骤S1中还可以包括以下内容：

提供机群各台发动机所有飞行架次的故障告警信息、工作状态和性能分析，并给出单台发动机一个架次中的所有故障告警信息、极值数据、数控故障、特殊状态、放气活门状态、慢车性能分析结果、动态性能分析结果、假开车性能分析结果、起动分析结果、停车分析结果和冷吹分析结果，便于用户对单台发动机的具体故障原因进行分析。

可以理解，所述步骤S1中还可以包括以下内容：

通过飞行时间或录入时间查询机群发动机的历史分析结果，便于用户全面掌握发动机的历史工作情况。

在所述步骤S32中，通过柱状图的形式分别给出机群各台发动机的总工作时间、循环数和起动次数，并自动计算发动机的使用寿命，将发动机的使用寿命由之前的人工记录转变为系统自动计算，实现了发动机寿命的精准管理，便于用户快速地了解每台发动机的使用寿命，有效地提示用户进行发动机大修或返厂。

在所述步骤S33中，对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数的变化趋势进行分析，比较单台发动机在不同飞行时间的参数差异，辅助维护人员直观判断发动机性能变化趋势。

在所述步骤S34中，针对同时装配两台以上发动机的飞机进行分析，对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析，彼此之间互为参考基准，辅助维护人员及时发现发动机性能异常。另外，通过散点图的形式将机群中所有飞机的各个发动机之间的差异展示出来，便于用户排查发动机之间差异较大的飞机。

在所述步骤S35中，对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数进行汇总分析，便于横向比较各台发动机之间的参数差异，给外场维护人员的进一步分析提供了便利。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种面向机群的航空发动机外场数据管理系统，用于对整个机群的所有发动机外场数据进行批量分析处理，其特征在于，

包括用于实时记录发动机工作参数的机载系统(10)和用于从机载系统(10)处下载原始数据并进行离线分析的地面系统(20)；

所述机载系统(10)包括用于实时采集发动机工作参数的发动机控制系统(11)、用于存储发动机工作参数的机载数据记录仪(12)或飞机综采设备(13)，所述发动机控制系统(11)与机载数据记录仪(12)或飞机综采设备(13)连接；

所述地面系统(20)与机载数据记录仪(12)或飞机综采设备(13)连接，用于从机载数据记录仪(12)或飞机综采设备(13)中批量读取发动机工作参数进行多进程并行离线分析并输出分析结果；

所述地面系统(20)包括用于以不同颜色表征机群各发动机健康状态的机群状态管理模块(21)、用于对机群各发动机寿命进行管理的寿命管理模块(22)、用于对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析的单发趋势分析模块(23)、用于对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析的多发对比分析模块(24)和用于对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析的机群参数汇总模块(25)；

所述多发对比分析模块(24)适用于对 同时装配两台以上发动机的飞机进行分析，所述多发对比分析模块(24)用于对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析，彼此之间互为参考基准，辅助维护人员及时发现发动机性能异常，并通过散点图的形式将机群中所有飞机的各个发动机之间的差异展示出来，便于用户排查发动机之间差异较大的飞机。

2.如权利要求1所述的航空发动机外场数据管理系统，其特征在于，

所述机群状态管理模块(21)还用于将出现故障告警的发动机按照架次进行排列，并提供当前架次下发生的所有故障异常信息且提供维修建议。

3.如权利要求1所述的航空发动机外场数据管理系统，其特征在于，

所述机群状态管理模块(21)还用于提供机群各台发动机所有飞行架次的故障告警信息、工作状态和性能分析，并给出单台发动机一个架次中的所有故障告警信息、极值数据、数控故障、特殊状态、放气活门状态、慢车性能分析结果、动态性能分析结果、假开车性能分析结果、起动分析结果、停车分析结果和冷吹分析结果。

4.如权利要求1所述的航空发动机外场数据管理系统，其特征在于，

所述机群状态管理模块(21)还用于通过飞行时间或录入时间查询机群发动机历史分析结果。

5.如权利要求1所述的航空发动机外场数据管理系统，其特征在于，

所述寿命管理模块(22)通过图表的形式给出机群各发动机的寿命参数，并自动计算发动机的使用寿命。

6.一种面向机群的航空发动机外场数据管理方法，采用如权利要求1-5任一项所述的航空发动机外场数据管理系统，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤S1：将机群所有发动机的机载系统中存储的原始数据导入地面系统；

步骤S2：对导入的原始数据进行批量读取；

步骤S3：对原始数据进行多进程并行数据解析；

步骤S4：输出分析结果；

所述步骤S3中的数据解析过程具体包括以下步骤：

步骤S31：以不同颜色表征机群各发动机健康状态；

步骤S32：对机群各发动机寿命进行管理；

步骤S33：对单台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数和特征参数变化趋势进行分析；

步骤S34：对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析；

步骤S35：对机群所有发动机在相同工作状态下所有飞行架次的稳态参数及特征参数进行汇总分析；

在所述步骤S34中，针对同时装配两台以上发动机的飞机进行分析，对单架飞机上的多台发动机在相同工作状态下所有飞行架次的工作参数进行对比分析，彼此之间互为参考基准，辅助维护人员及时发现发动机性能异常，并通过散点图的形式将机群中所有飞机的各个发动机之间的差异展示出来，便于用户排查发动机之间差异较大的飞机。

7.如权利要求6所述的航空发动机外场数据管理方法，其特征在于，

所述步骤S2具体包括

对机群所有发动机的原始数据进行遍历读取，并基于MD5算法进行重复性检查，若为重复文件则跳过不录入，若不重复则先进行转存备份再进行读取。

8.如权利要求6所述的航空发动机外场数据管理方法，其特征在于，

所述步骤S3具体包括

根据原始数据的原始文件大小和数量平均分配负载，并基于负载确定系统进程数量，并行解析处理原始数据。

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