DE102014101364A1

DE102014101364A1 - Verfahren zur Vorhersage eines Horizontalstabilisatorfehlers

Info

Publication number: DE102014101364A1
Application number: DE102014101364.6A
Authority: DE
Inventors: Mark John Robbins; Christopher Joseph Catt
Original assignee: GE Aviation Systems Ltd
Current assignee: GE Aviation Systems Ltd
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2014-08-14
Also published as: BR102014003011A2; GB2510608A; US8972101B2; CA2840449A1; GB201302280D0; CN103979113B; FR3001948A1; GB2510608B; US20140229056A1; CN103979113A; JP2014159268A

Abstract

Es ist ein Verfahren (100) zum Vorhersagen eines Horizontalstabilisatorsystemfehlers in einem Flugzeug offenbart, wobei das Verfahren (100) ein Empfangen von Daten, die für eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs während eines Flugs relevant sind, (102), Vergleichen der empfangenen Daten mit einer Referenznickeigenschaft, (104), Vorhersagen eines Fehlers in dem Horizontalstabilisatorsystem auf der Basis des Vergleichs, (106), und Liefern einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers, (108), enthält.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Heutige Flugzeugtypen enthalten Horizontalstabilisatoren, um die Auf- und Abwärts- oder Nickbewegung der Flugzeugnase zu steuern. Höhenruder an den Horizontalstabilisatoren bewegen und variieren die durch die Heckoberfläche erzeugte Kraftstärke. Die Höhenruder werden verwendet, um die Nickbewegung des Flugzeugs zu erzeugen und zu steuern. Derzeit warten Fluggesellschaften und Wartungspersonal, bis ein Fehler oder Problem bei dem System auftritt, und sie versuchen anschließend, entweder während einer planmäßigen oder wahrscheinlicher außerplanmäßigen Wartungsmaßnahme die Ursache für das Problem zu identifizieren und dieses zu beheben. Störereignisse werden auch je nach Ermessen des Piloten manuell erfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vorhersage eines Horizontalstabilisatorsystemfehlers in einem Flugzeug, das ein Empfangen von Daten, die für eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs während eines Flugs relevant ist, Vergleichen der empfangenen Daten mit einer Referenznickeigenschaft, Vorhersage eines Fehlers in dem Horizontalstabilisatorsystem auf der Basis des Vergleichs und Liefern einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers enthält.
Die empfangenen Daten des Verfahrens können mit einer Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs in Zusammenhang stehen.
In dem Verfahren können die Daten während einer Reiseflugphase empfangen werden.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die Referenznickeigenschaft eine minimal zulässige Änderungsrate ist.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass der Fehler vorhergesagt wird, wenn die empfangenen Daten kleiner sind als eine minimal zulässige Änderungsrate.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann ferner ein Bestimmen einer Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem, das eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs während des Flugs steuert, aufweisen.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem eine Klappenhebelposition aufweist.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem eine Trimmungseingabe aufweist.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass der Vergleich mit einer Differenz zwischen einer Anzahl der Aufwärtstrimmungs- und Abwärtstrimmungsbefehle eines Autopiloten im Zusammenhang steht.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die Referenznickeigenschaft eine vorbestimmte Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs als Reaktion auf
einen Aufwärtstrimmungsbefehl von einem Autopiloten ist.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die empfangenen Daten eine mittlere Nicktrimmungsposition des Flugzeugs sind.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass der Mittelwert anhand von Daten bestimmt wird, die von unterschiedlichen Phasen des Flugs erhalten werden.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die empfangenen Daten eine mittlere Nicktrimmungsrate des Flugzeugs sind.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die empfangenen Daten eine Anzahl von Nicktrimmungsausreißern aufweisen.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die Referenznickeigenschaft historische Daten aufweist.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die historischen Daten historische Daten enthalten, die mit dem Horizontalstabilisatorsystem des Flugzeugs in Zusammenhang stehen.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die historischen Daten historische Daten für mehrere weitere Flugzeuge enthalten.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von Fehlern in einem Flugzeughorizontalstabilisatorsystem, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von Daten, die für eine mittlere Eigenschaft einer Nickneigung des Flugzeugs während einer Anzahl von Flügen relevant sind; Vergleichen der empfangenen Daten mit einer historischen Referenznickeigenschaft; Vorhersagen eines Fehlers in dem Horizontalstabilisatorsystem auf der Basis des Vergleichs; und Liefern einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers.
In dem Verfahren kann der ermittelte Fehler wenigstens einer der folgenden sein: Flugschreiberfehler, Stabilitätssensorfehler, Nicktrimmungsrate des Autopiloten ist zu gering, Nicktrimmungsrate des Autopiloten ist zu hoch, Nicktrimmungsposition ist zu niedrig, Nicktrimmungsposition ist zu hoch, Stabilitätstrimmung ist undurchführbar.
Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann aufweisen, dass die historischen Daten historische Daten für mehrere weitere Flugzeuge enthalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Perspektivansicht des Flugzeugs und einer Bodenstation, bei denen Ausführungsformen der Erfindung implementiert sein können; und
2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Vorhersage eines Horizontalstabilisatorfehlers in einem Flugzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt in schematisierter Weise einen Teil eines Flugzeugs 10, das Ausführungsformen der Erfindung ausführen und ein oder mehrere Triebwerke 12, die mit einem Flugzeugrumpf 14 verbunden sind, ein Cockpit 16, das in dem Rumpf 14 positioniert ist, und Flügelanordnungen 18 enthalten kann, die sich von dem Rumpf 14 aus nach außen erstrecken. Ein Horizontalstabilisatorsystem 20 ist in dem Flugzeug 10 enthalten und enthält Horizontalstabilisatoren 21, die fixierte Flügelabschnitte sind, die sich von einem hinteren Abschnitt des Flugzeugrumpfs aus erstrecken. Es ist ein Höhenruder 22 für jeden der Horizontalstabilisatoren 21 vorhanden, das bewegliche Abschnitte an der Rückseite der Horizontalstabilisatoren 21 enthalten kann. Die Höhenruder 22 können mit den feststehenden Horizontalstabilisatoren 21 über Gelenke oder andere Mechanismen wirkungsmäßig gekoppelt sein.
Ein Steuermechanismus 24, wie beispielsweise ein Trimmungshebel, kann in dem Cockpit 16 enthalten sein und kann von einem Piloten betätigt werden, um die Position der Höhenruder 22 einzustellen. Der Steuermechanismus 24 kann eine Eingabe für einen Antrieb 25 liefern, der verwendet werden kann, um die Höhenruder 22 in die durch den Steuermechanismus 24 festgelegte Position zu überführen. Der Ausdruck Trimmungshebel, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, ist nicht auf einen physischen Hebel beschränkt, sondern bezieht sich vielmehr auf die Steuervorrichtung, die verwendet wird, um die Position der Höhenruder festzulegen. Während des gesamten frühen Teils der Luftfahrt war diese Steuervorrichtung ein Hebel, und der Ausdruck Klappenhebel ist nun zu einem Gattungsbegriff für die Steuervorrichtung geworden, die verwendet wird, um die Höhenruderposition einzustellen, unabhängig davon, ob die Steuervorrichtung ein tatsächlicher Hebel oder eine Taste auf einer Bedienoberfläche eines berührungsempfindlichen Bildschirms ist. Es können auch andere Steuermechanismen, einschließlich eines Klappenhebels, enthalten sein, wobei diese jedoch der Klarheit wegen nicht dargestellt sind. Ferner kann ein Sensor, wie beispielsweise ein Steuermechanismussensor 26 oder ein anderer geeigneter Mechanismus, zur Bestimmung der Position des Steuermechanismus 24 verwendet werden. Ferner können ein oder mehrere Sensoren 28 in dem Horizontalstabilisatorsystem 20 enthalten sein, und jeder kann Daten ausgeben, die für eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs 10 während eines Flugs relevant sind. Zum Beispiel kann einer der Sensoren 28 einen Neigungssensor enthalten, um eine Nickneigung des Flugzeugs 10 zu bestimmen.
Es können auch mehrere weitere Flugzeugsysteme 29, die einen ordnungsgemäßen Betrieb des Flugzeugs 10 ermöglichen, sowie eine Steuereinrichtung 30 und ein Kommunikationssystem mit einer drahtlosen Kommunikationsverbindung 32 in dem Flugzeug 10 enthalten sein. Die Steuereinrichtung 30 kann mit den mehreren Flugzeugsystemen 29, einschließlich des Horizontalstabilisatorsystems 20, betriebsmäßig verbunden sein. Zum Beispiel können der Horizontalstabilisatorantrieb 25, der Steuermechanismus 24, der Steuermechanismussensor 26 und der eine oder die mehreren Sensoren 28 mit der Steuereinrichtung 30 betriebsmäßig verbunden sein.
Die Steuereinrichtung 30 kann ferner mit anderen Steuereinrichtungen des Flugzeugs 10 verbunden sein. Die Steuereinrichtung 30 kann einen Speicher 34 enthalten, wobei der Speicher 34 einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher oder eine oder mehrere andere Arten eines tragbaren elektronischen Speichers, wie beispielsweise Scheiben oder Platten, DVDs, CD-ROMs, etc. oder eine beliebige geeignete Kombination dieser Speicherarten enthalten kann. Die Steuereinrichtung 30 kann einen oder mehrere Prozessoren 36 enthalten, der bzw. die beliebige geeignete Programme ausführen kann bzw. können. Die Steuereinrichtung 30 kann ein Teil eines Flugführungssystems (FMS) sein oder kann mit dem FMS betriebsmäßig verbunden sein.
Eine von einem Computer durchsuchbare Datenbank mit Informationen kann in dem Speicher 34 abgespeichert und für den Prozessor 36 zugänglich sein. Der Prozessor 36 kann einen Satz ausführbarer Instruktionen ausführen, um die Datenbank anzuzeigen oder auf die Datenbank zuzugreifen. Alternativ kann die Steuereinrichtung 30 mit einer Informationsdatenbank betriebsmäßig verbunden sein. Zum Beispiel kann eine derartige Datenbank auf einem alternativen Computer oder einer alternativen Steuereinrichtung gespeichert sein. Es versteht sich, dass die Datenbank eine beliebige geeignete Datenbank sein kann, wozu eine einzige Datenbank mit mehreren Datensätzen, mehrere diskrete Datenbanken, die miteinander verknüpft sind, oder sogar eine einfache Datentabelle gehören. Es ist vorgesehen, dass die Datenbank eine Anzahl von Datenbanken enthalten kann oder dass die Datenbank tatsächlich durch eine Anzahl gesonderter Datenbanken gebildet sein kann.
Die Datenbank kann Daten Speichern, die historische Daten in Bezug auf die Referenznickeigenschaften sowie historische Horizontalstabilisatordaten für das Flugzeug 10 und in Bezug auf eine Flugzeugflotte enthalten können. Die Datenbank kann ferner Referenzwerte enthalten, zu denen Trimmungsraten für das Flugzeug und erwartete Nickwinkel- bzw. neigungsveränderungen für diese Trimmungsraten gehören.
Alternativ ist es vorgesehen, dass die Datenbank von der Steuereinrichtung 30 gesondert sein kann, dass sie jedoch mit der Steuereinrichtung 30 in Kommunikationsverbindung stehen kann, so dass auf diese durch die Steuereinrichtung 30 zugegriffen werden kann. Zum Beispiel ist es vorgesehen, dass die Datenbank auf einer tragbaren Speichervorrichtung enthalten sein kann, wobei in einem derartigen Fall das Flugzeug 10 einen Anschluss zur Aufnahme der tragbaren Speichervorrichtung enthalten kann, und ein derartiger Anschluss würde mit der Steuereinrichtung 30 in elektronischer Kommunikationsverbindung stehen, so dass die Steuereinrichtung 30 in der Lage sein kann, die Inhalte der tragbaren Speichervorrichtung zu lesen. Es ist ferner vorgesehen, dass die Datenbank über die drahtlose Kommunikationsverbindung 32 aktualisiert werden kann und dass auf diese Weise Echtzeitinformationen, wie beispielsweise Informationen hinsichtlich historischer flottenweiter Daten, in der Datenbank aufgenommen werden können und auf diese durch die Steuereinrichtung 30 zugegriffen werden kann.
Ferner ist vorgesehen, dass eine derartige Datenbank außerhalb des Flugzeugs 10 an einer Stelle, wie beispielsweise einer Betriebszentrale einer Fluggesellschaft, einer Flugbetriebssteuerungsabteilung oder einer anderen Stelle, angeordnet sein kann. Die Steuereinrichtung 30 kann mit einem drahtlosen Netzwerk betriebsmäßig verbunden sein, über das die Datenbankinformationen zu der Steuereinrichtung 30 geliefert werden können.
Während ein kommerzielles Flugzeug veranschaulicht ist, ist es vorgesehen, dass Teile der Ausführungsformen der Erfindung an einer beliebigen Stelle, einschließlich eines Computers 40 an einem Bodensystem 42, implementiert sein können. Außerdem kann (können) die Datenbank(en), wie vorstehend beschrieben, auch in einem Zielserver oder einem Computer 40 angeordnet sein, der an dem vorbestimmten Bodensystem 42 angeordnet sein und dieses enthalten kann. Alternativ kann die Datenbank an einer alternativen Stelle am Boden angeordnet sein. Das Bodensystem 42 kann mit anderen Vorrichtungen, einschließlich der Steuereinrichtung 30 und Datenbanken, die von dem Computer 40 entfernt angeordnet sind, über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 44 kommunizieren. Das Bodensystem 42 kann ein kommunizierendes Bodensystem 42 von beliebiger Art, wie beispielsweise eine Flugliniensteuerung oder eine Flugbetriebsabteilung, sein.
Entweder die Steuereinrichtung 30 oder der Computer 40 kann das gesamte Computerprogramm oder einen Teil eines Computerprogramms mit einem ausführbaren Instruktionssatz zur Vorhersage eines Horizontalstabilisatorfehlers in dem Flugzeug 10 enthalten. Derartige Fehler können eine unkorrekte Funktionsweise von Komponenten sowie einen Ausfall von Komponenten umfassen. Unabhängig davon, ob die Steuereinrichtung 30 oder der Computer 40 das Programm zur Vorhersage des Fehlers ausführt, kann das Programm ein Computerprogrammprodukt enthalten, das Maschinen lesbare Medien zur Ausführung oder Aufnahme von Maschinen ausführbaren Instruktionen oder Datenstrukturen, die darauf gespeichert werden, enthalten. Derartige Maschinen lesbare Medien können beliebige zur Verfügung stehende Medien sein, auf die mittels eines Universalzweck- oder Spezialzweckcomputers oder einer sonstigen Maschine mit einem Prozessor zugegriffen werden kann. Allgemein kann ein derartiges Computerprogramm Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen, Algorithmen, etc., enthalten, die den technischen Effekt aufweisen, dass sie bestimmte Aufgaben durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Maschinen ausführbare Instruktionen, zugeordnete Datenstrukturen und Programme repräsentieren Beispiele für einen Programmcode zur Ausführung des Informationsaustausches, wie hierin offenbart. Maschinen ausführbare Instruktionen können z.B. Instruktionen und Daten enthalten, die einen Universalzweckcomputer, einen Spezialzweckcomputer oder eine Spezialzweckverarbeitungsmaschine veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen auszuführen.
Es wird verstanden, dass das Flugzeug 10 und der Computer 40 lediglich zwei beispielhafte Ausführungsformen repräsentieren, die konfiguriert sein können, um Ausführungsformen oder Teile von Ausführungsformen der Erfindung auszuführen. Während des Betriebs kann/können entweder das Flugzeug 10 und/oder der Computer 40 einen Horizontalstabilisatorfehler vorhersagen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann der Steuermechanismus 24, während das Flugzeug 10 betrieben wird, verwendet werden, um die Position der Höhenruder 22 entweder durch Aufwärtstrimmung oder durch Abwärtstrimmung der Position der Höhenruder 22 einzustellen. Der Steuermechanismussensor 26 kann ein Signal ausgeben, das die Position des Steuermechanismus 24 kennzeichnet und ferner kennzeichnet, ob es darauf gerichtet ist, das Flugzeug aufwärts zu trimmen oder abwärts zu trimmen. Ferner können die Sensoren 28 Daten ausgeben, die für eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs 10 während eines Flugs relevant sind.
Die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 kann/können Eingaben von dem Steuermechanismussensor 26, den Sensoren 28, der (den) Datenbank(en) und/oder Informationen von einer Flugliniensteuerung oder Flugsbetriebsabteilung nutzen, um den Horizontalstabilisatorfehler vorherzusagen. Unter anderem kann/können die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 die Daten, die von dem Steuermechanismussensor 26 und dem einen oder den mehreren Sensoren 28 im Laufe der Zeit ausgegeben werden, analysieren, um Driften, Trends, Stufen oder Spitzen in dem Betrieb des Horizontalstabilisatorsystems 20 festzustellen. Derartige Anomalien in den Daten können bei einem tagtäglichen Vergleich zu subtil sein, um derartige Vorhersagen eines Fehlers treffen zu können. Die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 kann/können ferner die Horizontalstabilisatordaten analysieren, um Unterschiede zwischen der erwarteten Veränderung der Nickneigung und der tatsächlichen Veränderung der Nickneigung zu bestimmen. Sobald ein Horizontalstabilisatorfehler vorhergesagt worden ist, kann eine Anzeige in dem Flugzeug 10 und/oder an dem Bodensystem 42 geliefert werden. Es ist vorgesehen, dass die Vorhersage des Horizontalstabilisatorfehlers während des Flugs vorgenommen werden kann, nach einem Flug vorgenommen werden kann oder nach einer beliebigen Anzahl von Flügen vorgenommen werden kann. Die drahtlose Kommunikationsverbindung 32 und die drahtlose Kommunikationsverbindung 44 können beide verwendet werden, um Daten zu übertragen, so dass der Fehler entweder durch die Steuereinrichtung 30 und/oder durch den Computer 40 vorhergesagt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ein Verfahren 100, das zur Vorhersage eines Horizontalstabilisatorfehlers, der einen Fehler enthalten kann, verwendet werden kann. Das Verfahren 100 beginnt bei 102 mit dem Empfang von Daten, die für eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs 10 während eines Flugs relevant sind. Dies kann ein Empfangen von Daten von einem oder mehreren der Sensoren 28 enthalten. Es ist ferner vorgesehen, dass die empfangenen Daten Flugzeugrohdaten sein können, aus denen vielfältige weitere Informationen abgeleitet oder in sonstiger Weise extrahiert werden können. Zum Beispiel können die Rohdaten, die empfangen werden, aus Datumszeiten, Flughöhen, Klappenhebelpositionen, Nicktrimmungspositionen, Informationen am Boden / in der Luft, manuellen Trimmungsbefehlen und Trimmungsbefehlen von einem Autopiloten bestehen. Aus diesen Daten können Informationen, wie beispielsweise eine Änderungsrate der Nickneigung, bestimmt werden. Es wird verstanden, dass unabhängig davon, ob die Daten direkt empfangen oder aus empfangenen Daten abgeleitet werden, die Daten als empfangene Daten betrachtet werden können. Die empfangenen Daten können die Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs, die mittlere Nickneigung des Flugzeugs, eine mittlere Nicktrimmungsrate des Flugzeugs, eine mittlere Nicktrimmungsposition des Flugzeugs, eine Anzahl von Nicktrimmungsausreißern enthalten. Die Daten können während einer Anzahl unterschiedlicher Verhältnisse empfangen werden. Zum Beispiel können die Daten während des gesamten Flugs, während des längsten „Reiseflug“-Zeitraums, über alle Reiseflugzeiträume hinweg, während des Starts, der Landung, etc. empfangen werden. Zum Beispiel kann der Mittelwert aus Daten bestimmt werden, die von unterschiedlichen Phasen des Flugzeugflugs erhalten werden.
Bei 104 können die empfangenen Daten mit einer Referenznickeigenschaft verglichen werden. Die Referenznickeigenschaft kann eine beliebige Anzahl von Referenznickeigenschaften enthalten, die mit dem Horizontalstabilisatorsystem 20 und dem Flugzeug 10 im Zusammenhang stehen. Zum Beispiel kann die Referenznickeigenschaft einen Wert im Zusammenhang mit einer minimal zulässigen Änderungsrate, einer vorbestimmten Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs als Reaktion auf einen Aufwärtstrimmungsbefehl von dem Piloten/Autopiloten, einer vorbestimmten Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs als Reaktion auf einen Abwärtstrimmungsbefehl von dem Piloten/Autopiloten, etc. enthalten. Die Referenznickeigenschaft kann auch eine historische Referenznickeigenschaft enthalten, zu der z.B. historische Daten im Zusammenhang mit dem Horizontalstabilisatorsystem des Flugzeugs oder historische Daten für mehrere andere Flugzeuge gehören. Somit können die empfangenen Daten mit Ergebnissen verglichen werden, die von früheren Flügen für das gleiche Flugzeug gewonnen wurden, sowie gegen die gesamte Flugzeugflotte verglichen werden. Außerdem kann die Referenznickeigenschaft einen Wert enthalten, der während eines Flugs ermittelt worden ist, wie beispielsweise durch Empfangen einer Ausgabe von einem der Sensoren 28. Es wird verstanden, dass die Referenznickeigenschaft auf diese Weise während des Betriebs definiert werden kann. Alternativ können die Referenzpositionswerte in einer der Datenbank(en), wie vorstehend beschrieben, abgespeichert sein.
Auf diese Weise können die von den Sensoren 28 empfangenen Positionssignale mit einem Referenzwert verglichen werden, um einen Positionsvergleich zu definieren. Zum Beispiel kann der Vergleich eine Bestimmung einer Differenz zwischen der Anzahl von Aufwärtstrimmungsbefehlen und Abwärtstrimmungsbefehlen eines Autopiloten enthalten. Wie viele Male das Flugzeug aufwärts getrimmt oder abwärts getrimmt wird, kann eine indirekte Anzeige für das Leistungsverhalten der Höhenruder 22 sein. In einem derartigen Fall können die empfangenen Daten als die Anzahl von Aufwärtstrimmungsbefehlen betrachtet werden, und die Referenznickeigenschaft kann die Anzahl von Abwärtstrimmungsbefehlen sein, die während des Betriebs definiert werden kann.
Alternativ kann eine direktere Anzeige dafür, wie das Leistungsverhalten der Höhenruder 22 ist, einschließlich Positionsparameter, verwendet werden. Zum Beispiel kann der Vergleich ein Vergleichen der Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs 10 als Reaktion auf einen Aufwärtstrimmungs- oder einen Abwärtstrimmungsbefehl mit einer Referenznickeigenschaft enthalten. Der Vergleich kann ein Vergleichen der Rate enthalten, mit der sich die Nickneigung als Reaktion auf einen Trimmungsbefehl von dem Autopiloten verändert. Der Vergleich kann ein Bestimmen einer Differenz zwischen der Anzahl von Aufwärtstrimmungs- und Abwärtstrimmungsbefehlen des Autopiloten enthalten. Der Vergleich kann ein Bestimmten einer Differenz zwischen der erwarteten Veränderung der Nickneigung, die aus der Anzahl von manuellen oder von einem Autopiloten ausgegebenen Trimmungsbefehlen und bekannten Trimmungsraten berechnet werden kann, und der tatsächlichen Veränderung der Nickneigung über einen Zeitraum im Reiseflug enthalten. Zum Beispiel können die Referenztrimmungsraten die in der Tabelle 1 nachstehend veranschaulichten Raten enthalten.

Autopilot (Einheiten pro Sekunde) Manuell (Einheiten pro Sekunde)

Klappenhebel oben 0,09 0,2

Klappenhebel unten 0,27 0,4

Tabelle 1: Beispielhafte Trimmungsratenreferenzen
Bei 106 kann ein Fehler in dem Horizontalstabilisatorsystem auf der Basis des Vergleichs bei 104 vorhergesagt werden. Zum Beispiel kann ein Fehler in dem Horizontalstabilisatorsystem 20 vorhergesagt werden, wenn der Vergleich anzeigt, dass die empfangenen Daten kleiner sind als eine minimal zulässige Änderungsrate. Auf diese Weise kann/können die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 feststellen, ob die Ergebnisse des Vergleichs zulässig sind. Ein Fehler kann auch festgestellt werden, wenn der Vergleich anzeigt, dass die empfangenen Daten eine vorbestimmte Schwelle erfüllen. Der Ausdruck, die Schwelle „erfüllen“, wird hierin derart verwendet, dass er bedeutet, dass der Veränderungsvergleich der vorbestimmten Schwelle genügt, beispielsweise gleich dem, kleiner als oder größer als der Schwellenwert ist. Es wird verstanden, dass eine derartige Bestimmung leicht verändert werden kann, um einem positiven/negativen Vergleich oder einem Wahr/Falsch-Vergleich zu genügen. Zum Beispiel kann ein Kleiner-als-Schwellenwert leicht erfüllt werden, indem ein Größer-als-Test angewandt wird, wenn die Daten numerisch invertiert werden.
Es kann eine beliebige Anzahl von Fehlern in dem Horizontalstabilisatorsystem 20 bestimmt werden, zu denen gehören: ein Flugschreiberfehler, ein Stabilitätssensorfehler, die Nicktrimmungsrate des Autopiloten ist zu gering, die Nicktrimmungsrate des Autopiloten ist zu hoch, die Nicktrimmungsposition ist zu niedrig, die Nicktrimmungsposition ist zu hoch und dass die Stabilitätstrimmung undurchführbar ist. Zum Beispiel kann ein Flugschreiber- oder Stabilitätssensorproblem durch die Anzahl von Nicktrimmungsausreißern, die mittlere Nicktrimmungsposition, die mittleren Nicktrimmungsraten und die minimalen Nicktrimmungsraten festgestellt werden. Dass die Nicktrimmungsrate des Autopiloten zu gering oder zu hoch ist, kann durch die mittleren Nicktrimmungsraten festgestellt werden. Dass die Nicktrimmungsposition zu gering oder zu hoch ist, kann durch die mittlere Nicktrimmungsposition festgestellt werden. Dass die Stabilitätstrimmung undurchführbar ist, kann durch die minimalen Nicktrimmungsraten, die Differenz der Anzahl von Trimmungsbefehlen des Autopiloten sowohl in dem längsten Reiseflug als auch in allen Reiseflügen und die Differenz zwischen der erwarteten Veränderung der Nickneigung und der tatsächlichen Veränderung der Nickneigung in dem längsten Reiseflug festgestellt werden.
Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die mittlere Nicktrimmungsposition des Flugzeugs 10 von den Sensoren 28 empfangen werden, wobei die mittlere Nicktrimmungsposition anschließend mit einer vorbestimmten mittleren Nicktrimmungsreferenzposition verglichen werden kann. Falls die empfangenen Daten größer sind als die mittlere Nicktrimmungsreferenzposition, kann anschließend vorhergesagt werden, dass die Nicktrimmungsposition zu hoch ist, und es kann eine Anzeige in Bezug darauf geliefert werden.
Als ein zweites nicht beschränkendes Beispiel kann die Anzahl von manuellen und von einem Autopiloten ausgegebenen Aufwärts- und Abwärtstrimmungsbefehl gemeinsam mit vorbestimmten Referenznicktrimmungsraten verwendet werden, um eine erwartete Veränderung der Nickneigung innerhalb eines gegebenen Zeitrahmens eines Flugs zu berechnen. Falls die Differenz zwischen der tatsächlichen Veränderung der Nickneigung und der erwarteten Veränderung der Nickneigung während dieses Zeitrahmens ein größeres Ausmaß als ein vorbestimmter Schwellenwert einnimmt, kann dies ein Anzeichen für einen Fehler eines nicht funktionsfähigen Horizontalstabilisators darstellen, und es kann eine Anzeige in Bezug darauf geliefert werden.
Bei der Implementierung können die Referenznickeigenschaft und die Vergleiche zu einem Algorithmus zur Vorhersage von Fehlern in dem Horizontalstabilisatorsystem 20 umgesetzt werden. Ein derartiger Algorithmus kann zu einem Computerprogramm umgewandelt werden, das einen Satz ausführbarer Instruktionen aufweist, die durch die Steuereinrichtung 30 und/oder den Computer 40 ausgeführt werden können. Zusätzliche Eingaben für das Computerprogramm können die Flughöhe, die Klappenhebelposition, die Nicktrimmungsposition, ob sich das Flugzeug in der Luft oder am Boden befindet, einen Abwärtstrimmungsbefehl eines Autopiloten, einen Aufwärtstrimmungsbefehl eines Autopiloten, einen manuellen Abwärtstrimmungsbefehl, einen manuellen Aufwärtstrimmungsbefehl enthalten.
Bei 108 kann/können die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 eine Anzeige des bei 106 vorhergesagten Fehlers in dem Horizontalstabilisatorsystem 20 liefern. Die Anzeige kann auf eine beliebige geeignete Weise an einer beliebigen geeigneten Stelle, einschließlich in dem Cockpit 16 und an der Bodenstation 42, geliefert werden. Zum Beispiel kann in dem Fall, dass die Steuereinrichtung 30 das Programm ausführt, die geeignete Anzeige dann an dem Flugzeug 10 bereitgestellt werden, und/oder sie kann zu dem Bodensystem 42 hochgeladen werden. Alternativ kann in dem Fall, dass der Computer 40 das Programm ausführt, die Anzeige dann zu dem Flugzeug 10 hochgeladen oder in sonstiger Weise übertragen werden. Alternativ kann die Anzeige in einer derartigen Weise weitergeleitet werden, dass sie an einer anderen Stelle, wie beispielsweise an einer Flugliniensteuerung oder einer Flugbetriebsabteilung, bereitgestellt werden kann.
Es wird verstanden, dass das Verfahren zur Vorhersage eines Horizontalstabilisatorfehlers flexibel ist und das veranschaulichte Verfahren lediglich veranschaulichenden Zwecken dient. Zum Beispiel dient die dargestellte Reihenfolge von Schritten lediglich Veranschaulichungszwecken, und sie soll nicht bedeuten, dass das Verfahren 100 in irgendeiner Weise beschränkt ist, wie auch verstanden wird, dass die Schritte in einer anderen logischen Reihenfolge ablaufen können oder zusätzliche oder dazwischen eingefügte Schritte enthalten sein können, ohne dass von den Ausführungsformen der Erfindung abgewichen wird. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann das Verfahren 100 ferner ein Bestimmen einer Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem 20 enthalten, die eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs 10 während eines Flugs steuert. Zum Beispiel kann die Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem eine Klappenhebelposition und/oder eine Trimmungseingabe enthalten. Außerdem kann das Verfahren ein Empfangen von Daten enthalten, die für eine mittlere Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs während einer Anzahl von Flügen relevant sind. Es ist vorgesehen, dass unterschiedliche Fehler unter Verwendung der Ergebnisse des Vergleichs über eine Anzahl von Flügen erfasst werden können. Es wird verstanden, dass die verwendete Anzahl von Flügen und die verschiedenen eingestellten Schwellen alle konfigurierbar sind.
Vorteilhafte Effekte der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassen, dass durch das Flugzeug während eines Flugs gesammelte Daten genutzt werden können, um einen Horizontalstabilisatorfehler vorherzusagen. Dies ermöglicht es, derartige vorhergesagte Fehler zu korrigieren, bevor sie eintreten. Derzeit ist die Aufzeichnung von Fehlerereignissen Ermessenssache, und sie erfordert es, dass der Fehler manuell in eine Datenbank eingegeben wird, was kostspielig ist und nicht all die relevanten Informationen erhalten kann. Ferner besteht derzeit keine Methode, um den Fehler eines Horizontalstabilisators vorherzusagen. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen eine automatische Vorhersage, Aufzeichnung, Diagnose von Fehlern und eine Warnung von Benutzern über Fehler. Die vorstehenden Ausführungsformen ermöglichen es, dass genaue Vorhersagen in Bezug auf die Horizontalstabilisatorsystemfehler getroffen werden können. Indem derartige Probleme hinreichende Zeit zuvor vorhergesagt werden, kann ermöglicht werden, Reparaturen vorzunehmen, bevor derartige Fehler eintreten. Dies ermöglicht Kosteneinsparungen durch Reduktion von Wartungskosten, Umplanungskosten und Minimierung von betrieblichen Auswirkungen, einschließlich einer Minimierung der Zeitdauer, in der Flugzeuge außer Betrieb gesetzt sind. Ferner werden durch Automatisierung der Aufzeichnung derartiger Fehler menschliche Fehler reduziert, und eine gegebene Flugzeughistorie wird genauer, was für eine zukünftige Wartung hilfreich sein kann.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Es ist ein Verfahren 100 zum Vorhersagen eines Horizontalstabilisatorsystemfehlers in einem Flugzeug offenbart, wobei das Verfahren 100 ein Empfangen von Daten, die für eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs während eines Flugs relevant sind, 102, Vergleichen der empfangenen Daten mit einer Referenznickeigenschaft, 104, Vorhersagen eines Fehlers in dem Horizontalstabilisatorsystem auf der Basis des Vergleichs, 106, und Liefern einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers, 108, enthält.
Bezugszeichenliste

10: Flugzeug
12: Triebwerk
14: Flugzeugrumpf
16: Cockpit
18: Flügelanordnungen
20: Horizontalstabilisatorsystem
21: Horizontalstabilisator
22: Höhenruder
24: Steuermechanismus
25: Antrieb
26: Steuermechanismussensor
28: Sensoren
29: Flugzeugsysteme
30: Steuereinrichtung
32: Drahtlose Kommunikationsverbindung
34: Speicher
36: Prozessoren
40: Computer
42: Bodensystem
44: Drahtlose Kommunikationsverbindung
100: Verfahren
102: Empfang von Daten
104: Vergleich
106: Vorhersage eines Fehlers
108: Liefern einer Anzeige

Claims

Verfahren zum Vorhersagen eines Horizontalstabilisatorsystemfehlers in einem Flugzeug, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von Daten, die für eine Eigenschaft einer Nickneigung des Flugzeugs während eines Flugs relevant sind; Vergleichen der empfangenen Daten mit einer Referenznickeigenschaft; Vorhersagen eines Fehlers in dem Horizontalstabilisatorsystem auf der Basis des Vergleichs; und Liefern einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die empfangenen Daten mit einer Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs im Zusammenhang stehen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Daten während einer Reiseflugphase erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Referenznickeigenschaft eine minimal zulässige Änderungsrate ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Fehler vorhergesagt wird, wenn die empfangenen Daten kleiner sind als eine minimal zulässige Änderungsrate.
Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, das ferner ein Bestimmen einer Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem aufweist, die eine Eigenschaft der Nickneigung des Flugzeugs während eines Flugs steuert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem eine Klappenhebelposition aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Eingabe für das Horizontalstabilisatorsystem eine Trimmungseingabe aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Vergleich mit einer Differenz zwischen einer Anzahl von Aufwärtstrimmungs- und Abwärtstrimmungsbefehlen eines Autopiloten im Zusammenhang steht.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Referenznickeigenschaft eine vorbestimmte Änderungsrate der Nickneigung des Flugzeugs als Reaktion auf einen Aufwärtstrimmungsbefehl von einem Autopiloten ist.