CN114945513A - 用于管理信息传送设备集群以更新涡轮发动机的数字孪生体的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管理能够可逆地固定到航空器涡轮发动机的信息传送设备集群的设备和方法，包括：将所述设备集群之中的一个设备与涡轮发动机集群之中的一个涡轮发动机关联(S02)，固定(S03)、获取(S04)涡轮发动机的至少一个操作参数，生成(S04)至少一个指示符，该至少一个指示符允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体，将允许更新数字孪生体的所述指示符传送(S05)到用于存储数字孪生体的实体。

Description

用于管理信息传送设备集群以更新涡轮发动机的数字孪生体 的设备和方法

技术领域

本发明属于航空器维修辅助领域，特别是用于涡轮发动机集群的管理。更具体地，本发明涉及一种用于传送与涡轮发动机的操作相关的信息的方法和设备。

背景技术

在涡轮发动机集群的管理框架内，这些涡轮发动机的数字孪生体通常被用来以数字方式说明、描述、再现和模拟集群的每个涡轮发动机。因此，数字孪生体是涡轮发动机的信息表示，其特别地允许实施模拟。作为指示，数字孪生体允许模拟涡轮发动机的热机械行为或观察到的磨损，并且这是在数字环境中。

通常，数字孪生体在计算机存储介质上包括配置信息、干预和维护数据、操作数据、涡轮发动机的三维数字样机、文档或允许数字再现或模拟关联的涡轮发动机的操作的数字模型。

可以在一组数字孪生体的基础上来管理涡轮发动机集群，特别是在必要时实施维护操作。例如，数字孪生体可以被用来监控涡轮发动机的健康状况，以实施预测性维护操作。

针对涡轮发动机的装备存在数字孪生体，因此，涡轮发动机可以与多个数字孪生体相关联，每个数字孪生体可以指代涡轮发动机的一部分或指代整个涡轮发动机。在本申请中，表述“涡轮发动机的数字孪生体”同时指代针对涡轮发动机的装备的数字孪生体或针对整个涡轮发动机的数字孪生体。

已经观察到，涡轮发动机的数字孪生体可以包含不佳地说明涡轮发动机的实际状态的信息。这是由于难以获取从涡轮发动机中导出的信息而导致的。

本发明尤其旨在克服这些缺点。

发明内容

为此，本发明提出了一种用于管理可逆地附接在航空器涡轮发动机上的信息传送设备集群的方法，包括：

将所述设备集群之中的至少一个设备与涡轮发动机集群之中的涡轮发动机关联，

将所述设备集群之中的设备附接到所述涡轮发动机集群之中的涡轮发动机，

获取至少一个涡轮发动机操作参数，

开发至少一个指示符，该指示符允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体，

将允许更新数字孪生体的所述指示符传送到数字孪生体存储实体。

该方法可以进一步包括：可能地通过数字孪生体存储实体更新数字孪生体。

可逆地附接意指设备在涡轮发动机上的附接，其可以是手动的或者不需要任何工具。

因此，设备可以在没有工具的情况下快速且容易地被安装在涡轮发动机上以及从涡轮发动机上拆卸下来。因此，模块化系统可以根据需要而连续被安装在不同的涡轮发动机上。这种可拆卸性允许非常快速地从涡轮发动机中提取数据(操作参数)，只需撤出模块化设备，如果下次飞行需要，则可以用另一个设备替换该模块化设备。然后可以通过在传送步骤中将如此撤出的模块化设备连接到地面站来恢复数据。

这种可移除性进一步允许限制与将这种设备嵌入在涡轮发动机上相关的对涡轮发动机的质量影响，并且进而扩展限制对航空器的质量影响。

可以注意到，该方法使用的设备实际上是模块化类型的，作为即插即用套件而被嵌入的设备的模块化允许它在特定的基础上被安装在至少一个涡轮发动机上，并且从而避免在同一航空器上嵌入两个系统，并且仅在需要数据恢复(即获取操作参数)时才嵌入系统。

通常，可逆地附接允许操作者例如在30分钟内容易地拆卸设备，从而明显优化涡轮发动机上的操作时间。

此外，本发明允许容易地恢复用于更新数字孪生体的信息，因为它实施关联和附接就足以授权必要信息的恢复。结果，可以轻松且快速地更新数字孪生体，并且避免了数字孪生体陈旧。

例如，操作参数可以是设备的传感器可以测量的任何值。

可以注意到，通过指示，上述方法的步骤是由设备实现的。如果执行了数字孪生体的更新，那么这个步骤将由存储实体来执行。

根据一种特定的实现模式，该方法包括确定需要允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体的所述指示符的涡轮发动机的数字孪生体的至少一部分的过时状态的初步步骤。

在这个步骤中，尤其可以在所有数字孪生体之中确定哪些是最新的以及哪些是过时的，然后识别与过时的孪生体相关联的涡轮发动机。

这种特定的实现模式允许仅对具有不是最新的数字孪生体的涡轮发动机实施关联和附接。结果，在涡轮发动机上增加设备对质量的影响是有限的。

根据一种特定的实现模式，涡轮发动机的数字孪生体的所述至少一部分的过时状态与从包括以下各项的组中选择的事件的检测相关：自从该部分的最后一次更新以来的持续时间超过持续时间阈值、所述部分的信息与来自涡轮发动机的信息之间的差异超过与该信息相关的阈值、警报。

例如，持续时间阈值可以是以天或以月为单位的持续时间。与信息相关的阈值可以是基于两个值之间的差异的阈值。警报可以是任何类型，例如服务中的警报、与维护操作相关的警报等。

根据一种特定的实现模式，涡轮发动机集群之中的多个涡轮发动机的数字孪生体的所述至少一部分的过时状态被确定，并且所述关联包括：将设备与所述多个涡轮发动机的子组中的每个涡轮发动机关联。

在这里，多个涡轮发动机共享相同的需求：它们全都具有数字孪生体的相同部分，其不是最新的。

子组可以包括一个或几个涡轮发动机。已经观察到，如果几个涡轮发动机共享相同的需求，则将少量涡轮发动机(子组)与设备关联就足够了。这也允许限制对由集群的所有涡轮发动机嵌入的质量的影响。

本领域技术人员将知道如何在多个涡轮发动机之中选择必须关联的涡轮发动机。

根据一种特定的实现模式，该方法包括从涡轮发动机集群之中的所述涡轮发动机中撤出设备集群之中的所述设备的后续步骤。

如上面所解释的，这种撤出是由附接的可逆性质来促进。

根据一种特定的实现模式，该方法还包括：根据所述指示符来开发数字孪生体。

该步骤可以在数字孪生体存储实体内被实现。

根据一种特定的实现模式，该方法还包括对允许更新数字孪生体的指示符与数字孪生体的比较处理。

通常，可以检查在允许更新的指示符和已经记录在数字孪生体中的信息之间是否可观察到差异。如果差异度被认为太大，那么可以实施附加的处理(通常生成警报)。

根据一种特定的实现模式，数字孪生体存储实体由航空器嵌入或者是远程的。

实际上，数字孪生体存储实体可以被嵌入在涡轮发动机、航空器上(例如与航空器的数字孪生体一起)。它也可以是远程的，通常在地面站上。在这种情况下，可以在航空器在地面上时以无线方式进行传送，或者也可以在设备被撤出时以有线方式进行传送。

本发明还提出了一种用于通过根据如上所述的方法管理的设备来管理涡轮发动机集群的方法。

本发明还提出了一种可逆地附接在航空器涡轮发动机上的信息传送设备，包括：

用于将设备附接到涡轮发动机的模块，

用于获取至少一个涡轮发动机操作参数的模块，

用于开发至少一个指示符的模块，该指示符允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体，

用于将允许更新数字孪生体的所述指示符传送到数字孪生体存储实体的模块。

该设备可以被配置用于实施上述方法的所有特定实现模式。

根据一个特定实施例，该设备还包括被配置为耦合到电源(通常是供电电源)的供电(通常是供电电源)单元。

供电电源可以被嵌入并且是电池，其耦合到供电单元并且允许设备的操作独立于它打算嵌入到其上的涡轮发动机。

由电源提供的模块化设备的自主性允许偶尔将设备安装在涡轮发动机上而不通过电缆将其连接到电源，并且因此通过避免在电源和设备之间必须在涡轮发动机上通过电缆来促进其安装。

供电电源优选地通过诸如隔离电源或自主能源系统之类的安全电源来执行。

本发明还提出了一种系统，该系统包括如上所述的至少一个设备的集群和至少一个数字孪生体存储实体。

本发明还提出了一种配备有上述设备的航空器涡轮发动机。

本发明还提出了一种配备有上述涡轮发动机的航空器。

附图说明

本发明的其他特征和优点将参考附图从下面给出的描述中变得显而易见，这些附图以非限制性的方式图示了一个示例性实施例。在附图中：

[图1]图1示意性地图示了根据一个示例的方法的步骤。

[图2]图2是涡轮发动机上的设备的示意表示。

[图3]图3图示了具有设备、涡轮发动机和存储实体的组合。

[图4]图4是具有涡轮发动机的航空器，该涡轮发动机配备有设备。

具体实施方式

现在将描述一种用于管理航空器涡轮发动机上具有可逆连接的信息传送设备集群的方法。

用于管理设备集群的这种方法可以在用于管理涡轮发动机集群的方法的框架内被实施，特别是对于针对其的数字孪生体被存储在存储实体(通常是由制造涡轮发动机的公司拥有的地面站)中的涡轮发动机。作为指示，涡轮发动机集群的管理包括维护的管理、指派给航空器的管理等。

如所理解的，需要尽可能获取最新的涡轮发动机数字孪生体。下面呈现的方法允许通过将涡轮发动机集群之中的涡轮发动机上的质量增加最小化来满足这一需求。

图1表示用于管理设备集群的方法的一个示例。在这个方法中，使用设备集群之中可以相同或不同的至少一个设备、涡轮发动机集群之中的涡轮发动机以及用于存储该涡轮发动机的数字孪生体的实体。

在第一步骤S01中，确定涡轮发动机的数字孪生体的至少一部分的过时状态，其需要指示符，该指示符允许基于直接在涡轮发动机上获取的操作参数来(完全地或部分地)更新涡轮发动机的数字孪生体。

例如，在该第一步骤S01中，涡轮发动机的数字孪生体的所述至少一部分的过时状态与从包括以下各项的组中选择的事件的检测相关：自从该部分的最后一次更新以来的持续时间超过持续时间阈值、所述部分的信息与来自涡轮发动机的信息之间的差异超过与该信息相关的阈值、警报。

可以注意到，过时还意味着在太长的持续时间内(高于给定阈值)没有在涡轮发动机上获取到所述参数。

在该步骤中，可以检查涡轮发动机集群之中的几个或所有涡轮发动机的最新或过时状态。如果确定多个涡轮发动机的数字孪生体部分已过时，那么将利用设备来分析这多个涡轮发动机。

这就是说，并且如下文将更清楚地出现，分析多个过时涡轮发动机中的所有涡轮发动机在质量方面不是有效的，因为它们都必须配备有设备。

有利地，在步骤S01期间选择多个中的子组。

因此，在步骤S02中，设备集群之中的设备可以与该子组中的每个涡轮发动机关联。这种关联可以通过考虑涡轮发动机或在其上安装涡轮发动机的航空器的可用性标准、设备的可用性或其他标准来实施。航空器或涡轮发动机的可用性意指它们可以被固定在要附接设备的地方。

这个关联步骤S02可以由设备本身来实施或者从远程服务器实施。

然后，在步骤S03中，通过与在步骤S02期间所选择的涡轮发动机的附接来安装在步骤S02期间选择的设备。这种附接是可逆类型的，并且尤其可以通过附接夹具来执行(无需工具即可使用)。通常，使用多点物理附接装置。

实际上，设备是本领域技术人员熟知的LRU(线路可更换单元)类型，并且表明该设备可以在航空器中途停留期间被附接/被撤出。

在步骤S04中，获取至少一个涡轮发动机操作参数。例如，该获取可以由设备的传感器来执行。例如，该传感器可以是温度传感器、压力传感器、加速度计等。

同样在步骤S04期间，实施至少一个指示符的开发，该指示符允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体。该开发可以包括准备由设备的传送装置发出的分组，或执行处理，以使得所获取的信息可以直接用于更新数字孪生体。

在步骤S05期间，将允许更新数字孪生体的所开发的指示符传送到在其中存储数字孪生体的实体。

在第一变型中，这种传送旨在将指示符传输到远程存储实体。例如，当航空器在地面上时，可以使用无线链路到达在地面上的接收器。这种接收器可以是在其中存储数字孪生体的地面站，或者它可以通过诸如互联网之类的通信网络来与地面站进行传送。传送也可以是有线的，当设备被撤出时，它可以在处于连接的情况下传送它的信息。

在第二变型中，存储实体在航空器内或在涡轮发动机内。在这种情况下，传送可以是有线的，并且甚至可以在飞行阶段期间执行。

在存储实体已经接收到指示符之后，可以在步骤S06中实施处理，例如允许更新数字孪生体的指示符与数字孪生体的比较处理。

通常，可以在步骤S06中检查在允许更新的指示符和已经记录在数字孪生体中的信息之间是否可观察到差异。如果差异被认为太大，那么可以实施附加的处理(通常生成警报)。

此外，可以利用新信息来执行更新数字孪生体，特别地利用如下方式：

-健康数据的重置，

-基于接收到的信息来实施诊断，

-数据库的供应，

-涡轮发动机的健康模型的更新，

-设备的附加配置。

然后可以生成警报，诸如建议检查或添加另一设备(特别是如果这个另一设备配备有其他传感器)。

最后，如果已经获取了足够的涡轮发动机操作参数，则可以实施设备的撤出。这种撤出是由附接的可逆/可拆卸性质来促进。通过撤出该设备，涡轮发动机被减轻并且设备可以在另一涡轮发动机上被使用。

图2表示配备有设备101的涡轮发动机100，诸如被用来实施参考图1描述的方法的设备。

该设备包括用于将该设备附接到涡轮发动机的模块102。例如，附接模块102可以包括具有多点物理连接装置的附接夹具。

该设备还包括用于获取涡轮发动机操作参数的模块103，通常是温度传感器、压力传感器或加速度计。

它还包括用于开发至少一个指示符的模块104，该指示符允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体，以及用于传送所述指示符的模块105。传送模块可以包括用于有线传送的接口(插口)或无线传送装置。

为了确保设备的自主操作，设备包括与电池106耦合的供电单元。

图3图示了与参考图2描述的设备101相类似的三个设备101、101'和101”的集群，以及与参考图2描述的涡轮发动机100相类似的涡轮发动机100、100'和100”的集群。

设备100、100'和100”与在这里是地面站的存储实体200直接或间接通信。在这里，设备与存储实体之间的通信是通过诸如互联网之类的网络NET来实现的。

在存储实体中，存在分别与涡轮发动机100、100'和100”关联的三个已存储的数字孪生体300、300'和300”。

然而，本发明决不限于对所有数字孪生体使用单个存储实体。事实上，可以使用若干存储实体，并且涡轮发动机可以与不同的数字孪生体关联。设备也可以是不同的：它们的模块105可以包括不同的传感器。因此，取决于需要，将使用一个设备而不是另一个设备。

图4示出了航空器400，其涡轮发动机100提供有设备101。在飞行阶段之后，可以考虑撤出此设备100。

Claims (14)

1.一种用于管理可逆地附接在航空器涡轮发动机上的信息传送设备集群的方法，包括：

将所述设备集群之中的至少一个设备与涡轮发动机集群之中的涡轮发动机关联(S02)，

将所述设备集群之中的设备附接(S03)到所述涡轮发动机集群之中的涡轮发动机，

获取(S04)至少一个涡轮发动机操作参数，

开发(S04)至少一个指示符，所述指示符允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体(300)，

将允许更新数字孪生体的所述指示符传送(S05)到数字孪生体存储实体(200)。

2.根据权利要求1所述的方法，包括：确定(S01)需要允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体的所述指示符的涡轮发动机的数字孪生体的至少一部分的过时状态的预备步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中涡轮发动机的数字孪生体的所述至少一部分的过时状态与从包括以下各项的组中选择的事件的检测相关：自从该部分的最后一次更新以来的持续时间超过持续时间阈值、所述部分的信息与来自所述涡轮发动机的信息之间的差异超过与该信息相关的阈值、警报。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中涡轮发动机集群之中的多个涡轮发动机的数字孪生体的所述至少一部分的过时状态被确定，并且所述关联包括：将设备与所述多个涡轮发动机的子组中的每个涡轮发动机关联。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：在涡轮发动机集群之中的所述涡轮发动机中撤出(S07)设备集群之中的所述设备的后续步骤。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：根据所述指示符来开发数字孪生体。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括：对允许更新数字孪生体的指示符与数字孪生体的比较处理。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中数字孪生体存储实体被航空器嵌入或者是远程的。

9.一种用于通过根据权利要求1至8中任一项所述的方法管理的设备来管理涡轮发动机集群的方法。

10.一种可逆地附接在航空器涡轮发动机上的信息传送设备，包括：

用于将设备附接到涡轮发动机的模块(102)，

用于获取至少一个涡轮发动机操作参数的模块(103)，

用于开发至少一个指示符的模块(104)，所述指示符允许基于所获取的操作参数来更新涡轮发动机的数字孪生体，

用于将允许更新数字孪生体的所述指示符传送到数字孪生体存储实体的模块(105)。

11.根据权利要求10所述的设备，还包括被配置为耦合到电源(106)的供电单元(105)。

12.一种系统，包括根据权利要求10或11所述的至少一个设备(101)的集群和至少一个数字孪生体存储实体(200)。

13.一种航空器涡轮发动机，配备有根据权利要求10或11所述的设备(101)。

14.一种航空器，配备有根据权利要求13所述的涡轮发动机。

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