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Aktuelle Flugzeugtypen enthalten Zapfluftsysteme, die heiße Luft aus den Triebwerken des Flugzeugs zur Verwendung in anderen Systemen an dem Flugzeug, einschließlich der Klimatisierung und Druckluftbeaufschlagung, entnehmen. Derzeit warten Fluggesellschaften und Wartungspersonal, bis ein Fehler oder Problem bei dem System auftritt, und sie versuchen danach, die Ursache zu identifizieren und diesen entweder während einer planmäßigen oder wahrscheinlicher einer unplanmäßigen Wartungsmaßnahme zu beheben. Einige Fehlerereignisse können auch basierend auf dem Ermessen des Piloten manuell aufgezeichnet werden.
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EP 2 544 064 A2 beschreibt ein Verfahren, das die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Das Verfahren umfasst ein Erfassen von Parametern, die den Betriebszustand des Flugzeugs kennzeichnen und zu denen die Durchflussrate und der Druck der Zapfluft gehören können, Vergleichen der erfassten Parameterwerte mit vorbestimmten Werten, z.B. vorbestimmten Maximalwerten oder früher erfassten Parameterwerten, und Feststellen, ob sich das Betriebsverhalten des Flugzeug oder einer bestimmten Flugzeugkomponente verschlechtert.
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US 2008 / 0 312 783 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung von Systemen an Bord eines Flugzeugs, wobei Betriebsdaten, die während eines Betriebs des überwachten Systems am Boden, während des Rollens, Starts und Flugs eines Flugzeugs generiert und gesammelt werden, unter Verwendung eines diagnostischen Modells des überwachten Systems analysiert werden, um eine Prognose über den Funktionszustand des überwachten Systems zu liefern.
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US 2005 / 0 261 820 A1 beschreibt ein System und Verfahren zur Überwachung des Betriebsverhaltens eines Flugtriebwerks, wobei unter anderem die Temperatur des Triebwerks überwacht und eine Warnung ausgegeben wird, wenn die überwachte Triebwerkstemperatur eine vorgegebene Schwellentemperatur eine bestimmte Anzahl von Malen überschreitet.
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Vorhersage eines Fehlers in einem Zapfluftsystem in einem Flugzeug, das ein Triebwerk aufweist, das mit einem Zapfluftsystem betriebsmäßig verbunden ist, das wenigstens ein Ventil und wenigstens einen Zapfluftsystemsensor enthält, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 bereit. Das Verfahren enthält ein Empfangen eines Sensorsignals von dem wenigstens einen Zapfluftsystemsensor, um eine Sensorausgabe zu definieren, Vergleichen der Sensorausgabe mit einem Referenzwert für die Sensorausgabe, Vorhersagen eines Fehlers in dem Zapfluftsystem auf der Basis des Vergleichs und Liefern einer Anzeige für den vorhergesagten Fehler. Gemäß der Erfindung umfasst der Referenzwert einen von einem weiteren Triebwerk des Flugzeugs aus bestimmten Druck oder eine von dem weiteren Triebwerk des Flugzeugs aus bestimmte Temperatur, und der Schritt des Vergleichens der Sensorausgabe mit einem Referenzwert umfasst ein Bestimmen von Druckdifferenzen oder Temperaturdifferenzen zwischen dem einen Triebwerk und dem weiteren Triebwerk an dem Flugzeug.
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Die Sensorausgabe kann einmal pro Flug empfangen werden.
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In einem beliebigen vorstehend erwähnten Verfahren kann die definierte Sensorausgabe auch über eine Zeit hinweg aggregiert werden, um aggregierte Sensordaten zu definieren, und der Vergleich kann ein Vergleichen der aggregierten Sensordaten mit dem Referenzwert aufweisen.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die Aggregation der Sensorausgabe über eine Zeit hinweg eine Aggregation der Sensorausgabe über mehrere Flüge hinweg aufweist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die aggregierten Sensordaten einen Mittelwert, einen gleitenden Mittelwert oder einen historischen Mittelwert aufweisen.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die aggregierten Sensordaten einen momentanen Mittelwert und einen historischen Mittelwert aufweisen.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Vergleich aufweist, dass die aggregierte Sensorausgabe einem Schwellenwert genügt.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die aggregierten Sensordaten nach einem Wartungsereignis zurückgesetzt werden.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Liefern der Anzeige ein Liefern der Anzeige auf einem primären Flugdisplay (PFD) in einem Cockpit des Flugzeugs aufweist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Empfangen des Sensorsignals ferner ein Empfangen einer Temperatursensorausgabe von einem Temperatursensor aufweist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Empfangen des Sensorsignals ferner ein Empfangen einer Bläserdrehzahlausgabe aufweist, die eine Bläserdrehzahl des Triebwerks kennzeichnet.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Referenzwert einen Temperatur- oder Druckwert bei einer spezifischen Bläserdrehzahl kennzeichnet.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Empfangen des Sensorsignals ferner ein Empfangen einer Drucksensorausgabe aufweist, die den Luftdruck des Zapfluftsystems kennzeichnet.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Referenzwert ein von einem anderen Triebwerk des Flugzeugs aus berechneter Druck ist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die Sensorausgabe von mehreren Flugphasen des Flugzeugs stammt.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die mehreren Flugphasen eine Rollphase und eine Reiseflugphase enthalten.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die Sensorausgabe eine von einer mittleren Sensorausgabe ist, die aus von den mehreren Phasen empfangenen Sensorausgaben berechnet worden ist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Vorhersagen des Fehlers auf mehreren Vergleichen basiert.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Fehler vorhergesagt wird, wenn der Vergleich den Referenzwert eine vorbestimmte Anzahl von Malen in einer vorbestimmten Anzahl von Flügen überschreitet.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass eine Steuereinrichtung des Flugzeugs das Sensorsignal empfängt, die Sensorausgabe vergleicht, den Fehler vorhersagt und die Anzeige liefert.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Teils eines beispielhaften Zapfluftsystems;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Flugzeugs und eines Bodensystems, in denen Ausführungsformen der Erfindung realisiert sein können; und
- 3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Vorhersagen eines Fehlers in einem Zapfluftsystem in einem Flugzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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1 zeigt in schematisierter Weise einen Teil eines Zapfluftsystems 10, das mit einem Triebwerk 12, das einen Bläser 14 aufweist, beispielsweise einem Turbofan-Strahltriebwerk, verbunden ist. Verschiedene Anzapfanschlüsse 16 können mit verschiedenen Abschnitten des Triebwerks 12 verbunden sein, um stark verdichtete Luft dem Zapfluftsystem 10 zuzuführen. Ein Steuermechanismus 18 kann verwendet werden, um das Zapfluftsystem 10 zu steuern. Es können verschiedene Komponenten in dem Zapfluftsystem 10 enthalten sein, zu denen ein Vorkühler 20, ein Zapfluftregler 21, verschiedene Ventile 22, einschließlich eines Vorkühlersteuerventils, und verschiedene Sensoren, einschließlich z.B. eines Temperatursensors 24, eines Bläserdrehzahlsensors 26 und eines Drucksensors 28, gehören. In dem veranschaulichten Beispiel sind der Temperatursensor 24 und der Drucksensor 28 hinter dem Vorkühlerventil angeordnet. Während lediglich ein einzelner Temperatursensor 24 und Drucksensor 28 veranschaulicht sind, versteht es sich, dass eine beliebige Anzahl von Sensoren in dem Zapfluftsystem 10 enthalten sein kann, wozu gehört, dass die Sensoren in verschiedenen Stufen in dem Zapfluftsystem 10 enthalten sein können. Ferner können die Sensoren enthalten sein, um verschiedene Parameter auszugeben, zu denen binäre Flags zum Anzeigen von Ventileinstellungen und/oder Positionen, einschließlich z.B. des Zustands des Ventils (z.B. vollständig offen, offen, im Übergangszustand, geschlossen, vollständig geschlossen) gehören; binäre Flags können ferner eine Anzahl von anderen Gegenständen anzeigen, z.B. ob eine Leckage aus dem Luftsystem an dem Flügel erkannt worden ist oder dass durch das Flugzeug berechnet worden ist, dass ein Druck einen Grenzwert ein einziges Mal oder mehrere Male in einem vorgegebenen Zeit-/Datenerhebungszeitraum überschritten hat. Es ist möglich, dass diese Datenflags von Stellen in dem System aus verfügbar sein könnten, an denen kontinuierliche Daten momentan nicht verfügbar sind, und als solche bei der Vorhersage von Fehlern helfen könnten.
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2 veranschaulicht ein Flugzeug 30, das das Zapfluftsystem 10 enthalten kann, von dem lediglich ein Teil der Übersichtlichkeit wegen veranschaulicht worden ist, und das Ausführungsformen der Erfindung ausführen kann. Wie veranschaulicht, kann das Flugzeug 30 mehrere Triebwerke 12, die mit einem Flugzeugrumpf 32 verbunden sind, ein Cockpit 34, das in dem Flugzeugrumpf 32 positioniert ist, und Flügelanordnungen 36 enthalten, die sich von dem Flugzeugrumpf 32 aus nach außen erstrecken. Der Steuermechanismus 18 ist veranschaulicht, wie er in dem Cockpit 34 enthalten ist, und kann durch einen darin befindlichen Piloten betrieben werden.
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Es können mehrere weitere Flugzeugsysteme 38, die einen ordnungsgemäßen Betrieb des Flugzeugs 30 ermöglichen, in dem Flugzeug 30 sowie eine Steuereinrichtung 40 und ein Kommunikationssystem mit einer drahtlosen Kommunikationsverbindung 42 enthalten sein. Die Steuereinrichtung 40 kann mit den mehreren Flugzeugsystemen 38, einschließlich des Zapfluftsystems 10 betriebsmäßig verbunden sein. Zum Beispiel können der Vorkühler 20 (1), der Zapfluftregler 21 ( 1), die verschiedenen Ventile 22 (1), ein Temperatursensor 24, Bläserdrehzahlsensor 26 und Drucksensor 28 mit der Steuereinrichtung 40 betriebsmäßig gekoppelt sein.
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Die Steuereinrichtung 40 kann ferner mit anderen Steuereinrichtungen des Flugzeugs 30 verbunden sein. Die Steuereinrichtung 40 kann einen Speicher 44 enthalten, wobei der Speicher 44 einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher oder eine oder mehrere unterschiedliche Arten eines tragbaren elektronischen Speichers, wie beispielsweise Disketten, DVDs, CD-ROMs, etc., oder eine beliebige geeignete Kombination dieser Speicherarten enthalten kann. Die Steuereinrichtung 40 kann einen oder mehrere Prozessoren 46, die beliebige geeignete Programme ausführen können, enthalten. Die Steuereinrichtung 40 kann ein Teil eines Flugführungssystems (FMS) sein oder kann betriebsmäßig mit dem FMS verbunden sein.
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Eine von einem Computer durchsuchbare Datenbank mit Informationen kann in dem Speicher 44 abgespeichert und für den Prozessor 46 zugänglich sein. Der Prozessor 46 kann einen Satz ausführbarer Instruktionen ausführen, um die Datenbank anzuzeigen und auf die Datenbank zuzugreifen. Alternativ kann die Steuereinrichtung 40 mit einer Informationsdatenbank betriebsmäßig verbunden sein. Zum Beispiel kann eine derartige Datenbank auf einem alternativen Computer oder einer alternativen Steuereinrichtung gespeichert sein. Es wird verstanden, dass die Datenbank eine beliebige geeignete Datenbank, einschließlich einer einzelnen Datenbank mit mehreren Datensätzen, mehrerer diskreter Datenbanken, die miteinander verknüpft sind, oder sogar einer einfachen Datentabelle, sein können. 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.
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Die Datenbank kann Daten speichern, die historische Daten im Zusammenhang mit dem Referenzwert für die Sensorausgaben sowie historische Zapfluftsystemdaten für das Flugzeug 30 und im Zusammenhang mit einer Flugzeugflotte enthalten kann. Die Datenbank kann ferner Referenzwerte, einschließlich historischer Werte oder aggregierter Werte, enthalten.
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Alternativ ist es vorgesehen, dass die Datenbank von der Steuereinrichtung 40 gesondert sein kann, jedoch mit der Steuereinrichtung 40 derart in Kommunikationsverbindung stehen kann, dass auf sie durch die Steuereinrichtung 40 zugegriffen werden kann. Zum Beispiel ist es vorgesehen, dass die Datenbank auf einer tragbaren Speichervorrichtung enthalten sein kann und in diesem Fall das Flugzeug 30 einen Anschluss zur Aufnahme der tragbaren Speichervorrichtung enthalten kann und ein derartiger Anschluss in elektronischer Kommunikationsverbindung mit der Steuereinrichtung 40 stehen würde, so dass die Steuereinrichtung 40 in der Lage sein kann, die Inhalte der tragbaren Speichervorrichtung zu lesen. Es ist ferner vorgesehen, dass die Datenbank über die drahtlose Kommunikationsverbindung 42 aktualisiert werden kann und dass auf diese Weise Echtzeitinformationen in der Datenbank aufgenommen werden können und auf diese über die Steuereinrichtung 40 zugegriffen werden kann.
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Ferner ist es vorgesehen, dass eine derartige Datenbank außerhalb des Flugzeugs 30 an einer Stelle, wie beispielsweise einer Fluggesellschaftsbetriebszentrale, einer Flugbetriebskontrollstelle oder an einer anderen Stelle angeordnet sein kann. Die Steuereinrichtung 40 kann mit einem drahtlosen Netzwerk betriebsmäßig verbunden sein, über das die Datenbankinformationen zu der Steuereinrichtung 40 geliefert werden können.
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Während ein kommerzielles Flugzeug veranschaulicht worden ist, ist es vorgesehen, dass Teile der Ausführungsform der Erfindung an einer beliebigen Stelle, einschließlich in einer Steuereinrichtung oder einem Computer 50 an dem Bodensystem 52 implementiert sein können. Außerdem kann/können die Datenbank(en), wie vorstehend beschrieben, auch an einem Zielserver oder einem Computer 50 angeordnet sein, der an dem bezeichneten Bodensystem 52 angeordnet sein oder dieses enthalten kann. Alternativ kann die Datenbank an einem alternativen Ort am Boden angeordnet sein. Das Bodensystem 52 kann mit anderen Vorrichtungen, einschließlich der Steuereinrichtung 40 und Datenbanken, die von dem Computer 50 entfernt angeordnet sind, über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 54 kommunizieren. Das Bodensystem 52 kann ein kommunizierendes Bodensystem 52 von beliebiger Art, wie beispielsweise eine Fluggesellschaftskontrollstelle oder Flugbetriebsabteilung, sein.
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Entweder die Steuereinrichtung 40 oder der Computer 50 kann das gesamte oder einen Teil eines Computerprogramms mit einem ausführbaren Instruktionssatz zur Vorhersage eines Fehlers in dem Zapfluftsystem in dem Flugzeug 30 enthalten. Derartige vorhergesagte Fehler können eine nicht ordnungsgemäße Funktionsweise von Komponenten sowie einen Ausfall von Komponenten umfassen. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck „vorhersagen“ eine in die Zukunft gerichtete Bestimmung, die den Fehler im Voraus, vor dem Zeitpunkt, wenn der Fehler auftritt, bekannt macht und im Gegensatz zu einer Detektion oder Diagnose steht, die eine Bestimmung, nachdem der Fehler eingetreten ist, darstellen würden. Unabhängig davon, ob die Steuereinrichtung 40 oder der Computer 50 das Programm zur Vorhersage des Fehlers ausführt, kann das Programm ein Computerprogrammprodukt enthalten, das maschinenlesbare Medien zum Tragen oder zur Aufnahme Maschinen ausführbarer Instruktionen oder Datenstrukturen, die darauf gespeichert werden, enthalten kann. Derartige maschinenlesbare Medien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die über einen Universalzweck- oder Spezialzweckcomputer oder eine andere Maschine mit einem Prozessor zugegriffen werden kann. Allgemein kann ein derartiges Computerprogramm Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen, Algorithmen, etc. enthalten, die den Effekt der Durchführung bestimmter Aufgaben oder Implementierung spezieller abstrakter Datentypen aufweisen. Maschinen ausführbare Instruktionen, zugehörige Datenstrukturen und Programme repräsentieren Beispiele für einen Programmcode zur Bewerkstelligung 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.
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Es wird verstanden, dass das Flugzeug 30 und der Computer 50 lediglich zwei beispielhafte Ausführungsformen repräsentieren, die konfiguriert sein können, um Ausführungsformen oder Teile von Ausführungsformen der Erfindung zu implementieren. Während eines Betriebs kann/können entweder das Flugzeug 30 und/oder der Computer 50 einen Fehler in dem Zapfluftsystem vorhersagen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann, während das Flugzeug 30 betrieben wird, der Steuermechanismus 18 verwendet werden, um das Zapfluftsystem 10 zu betreiben. Sensoren, einschließlich des Temperatursensors 24, des Bläserdrehzahlsensors 26 und des Drucksensors 28, können Daten ausgeben, die für verschiedene Eigenschaften des Zapfluftsystems 10 relevant sind.
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Die Steuereinrichtung 40 und/oder der Computer 50 kann/können Eingaben von dem Steuermechanismus 18, dem Temperatursensor 24, dem Bläserdrehzahlsensor 26, dem Drucksensor 28, den Flugzeugsystemen 38, der (den) Datenbank(en) und/oder Informationen von der Fluggesellschaftskontrollstelle oder der Flugbetriebsabteilung verwenden, um den Fehler in dem Zapfluftsystem vorherzusagen. Unter anderem kann/können die Steuereinrichtung 40 und/oder der Computer 50 die Daten, die durch den Temperatursensor 24, den Bläserdrehzahlsensor 26 und den Drucksensor 28 im Laufe der Zeit ausgegeben werden, analysieren, um ein Abdriften, Trends, Stufen oder Spitzen in dem Betrieb des Zapfluftsystems 10 festzustellen. Derartige Anomalien in den Daten können bei einem täglichen Vergleich zu subtil sein, um derartige Vorhersagen eines Fehlers zu treffen. Die Steuereinrichtung 40 und/oder der Computer 50 kann/können ferner die Zapfluftsystemdaten analysieren, um historische mittlere Drücke, aktuelle mittlere Drücke, historische mittlere Temperaturen, aktuelle mittlere Temperaturen, historische Standardabweichungen der Temperaturen, aktuelle Standardabweichungen der Temperaturen, eine maximale Temperatur in einer gegebenen Anzahl von Datenpunkten, maximale Temperaturen über einer gegebenen Schwelle, Druckdifferenzen zwischen zwei Triebwerken an dem Flugzeug 30, Temperaturdifferenzen zwischen zwei Triebwerken an dem Flugzeug 30 zu bestimmen und um Fehler in dem Zapfluftsystem 10 basierend darauf festzustellen. Sobald ein Fehler in dem Zapfluftsystem vorhergesagt worden ist, kann eine Anzeige an dem Flugzeug 30 und/oder an dem Bodensystem 52 geliefert werden. Es ist vorgesehen, dass die Vorhersage des Zapfluftsystemfehlers während eines Flugs vorgenommen werden kann, nach einem Flug vorgenommen werden kann oder nach einer beliebigen Anzahl von Flügen vorgenommen werden kann. Die drahtlose Kommunikationsverbindung 42 und die drahtlose Kommunikationsverbindung 54 können beide verwendet werden, um Daten zu übertragen, so dass der Fehler entweder durch die Steuereinrichtung 40 und/oder durch den Computer 50 vorhergesagt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht 3 ein Verfahren 100, das zur Vorhersage eines Fehlers in dem Zapfluftsystem 10 verwendet werden kann. Ein derartiger vorhergesagter Fehler kann einen vorhergesagten Ausfall umfassen. Das Verfahren 100 beginnt bei 102 mit dem Empfangen eines Sensorsignals von wenigstens einem der Sensoren des Zapfluftsystems 10, um eine für eine charakteristische Eigenschaft des Zapfluftsystems 10 relevante Sensorausgabe zu definieren. Dies kann ein sequentielles und/oder gleichzeitiges Empfangen von Daten von einem oder mehreren der Sensoren in dem Flugzeug 30 enthalten, wozu gehört, dass eine Temperatursensorausgabe von dem Temperatursensor 24 empfangen werden kann, eine Drucksensorausgabe, die für den Luftdruck des Zapfluftsystems 10 kennzeichnend ist, von dem Drucksensor 28 empfangen werden kann und eine Bläserdrehzahlausgabe, die eine Bläserdrehzahl des Triebwerks kennzeichnet, von dem Bläserdrehzahlsensor 26 empfangen werden kann. Außerdem kann das Empfangen des Sensorsignals ein Empfangen mehrerer Sensorausgaben und Informationen in Bezug auf die Einstellungen der verschiedenen Ventile 22 enthalten.
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Es ist vorgesehen, dass die Sensorausgabe Rohdaten enthalten kann, aus denen vielfältig weitere Informationen abgeleitet oder in sonstiger Weise extrahiert werden können, um die Sensorausgabe zu definieren. Zum Beispiel kann eine Korrelation von dem Sensorsignal und der Triebwerksbläserdrehzahl berechnet werden, und ein derartiger berechneter Wert kann die Sensorausgabe bilden. Es wird verstanden, dass unabhängig davon, ob die Sensorausgabe unmittelbar empfangen oder aus einer empfangenen Ausgabe abgeleitet wird, die Ausgabe als die Sensorausgabe betrachtet werden kann.
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Zum Beispiel kann die Sensorausgabe im Laufe der Zeit aggregiert werden, um aggregierte Sensordaten zu definieren. Eine Aggregation der empfangene Sensorausgabe im Laufe der Zeit kann eine Aggregation der empfangenen Sensorausgabe über mehrere Flugphasen hinweg und/oder über mehrere Flüge hinweg enthalten. Derartige aggregierte Sensordaten können einen Mittelwert, einen gleitenden oder momentanen Mittelwert oder einen historischen Mittelwert enthalten. Es ist ferner vorgesehen, dass eine Aggregation der empfangenen Sensorausgabe eine Aggregation mehrerer Werte, einschließlich eines momentanen Mittelwertes und eines historischen Mittelwertes, enthalten kann. Derartige aggregierte Sensordaten können nach einem Wartungsereignis zurückgesetzt werden. Als nicht beschränkende Beispiele können derartige aggregierte Sensordaten einen gleitenden historischen Druckmittelwert, einen gleitenden aktuellen Druckmittelwert, einen gleitenden historischen Temperaturmittelwert, einen gleitenden aktuellen Temperaturmittelwert, einen historischen Standardabweichungswert der Temperatur, einen aktuellen Standardabweichungswert der Temperatur, eine maximale Temperatur in einer gegebenen Anzahl von Datenpunkten, etc. enthalten.
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Die Sensorausgabe kann einmal pro Flug oder mehrere Male pro Flug empfangen werden. Die Daten können während einer Anzahl unterschiedlicher Flugphasen des Flugzeugs 10 empfangen werden. Zum Beispiel können die mehreren Flugphasen eine Rollphase, sowohl vor dem Abheben als auch nach einer Landung, und den längsten Reiseflugabschnitt enthalten. Zum Beispiel kann die empfangene Sensorausgabe eine von einer mittleren Sensorausgabe sein, die ausgehend von Sensorausgaben berechnet wird, die von den mehreren Phasen erhalten werden.
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Bei 104 kann die Sensorausgabe mit einem Referenzwert für die Sensorausgabe verglichen werden. Der Referenzwert kann ein beliebiger geeigneter Referenzwert sein, der mit der Sensorausgabe im Zusammenhang steht, wozu gehört, dass der Referenzwert ein Temperaturwert, ein Wert, der Temperaturwerte oder Druckwerte bei einer spezifischen Bläserdrehzahl kennzeichnet, ein Druckwert, etc. sein kann. Der Referenzwert für die Sensorausgabe kann ferner einen historischen Referenzwert für die Sensorausgabe, einschließlich z.B. historischer Daten im Zusammenhang mit dem Zapfluftsystem des Flugzeugs oder historischer Daten für mehrere weitere Flugzeuge, enthalten. Somit kann das Ausgangssignal mit Ergebnissen, die von früheren Flügen für das gleiche Flugzeug erhalten wurden, oder gegen die gesamte Flugzeugflotte verglichen werden. Außerdem kann der Referenzwert für die Sensorausgabe einen Wert enthalten, der während des Flugs bestimmt worden ist, beispielsweise indem eine Ausgabe von einem von dem Temperatursensor 24, dem Bläserdrehzahlsensor 26 und dem Drucksensor 28 empfangen worden ist. Es wird verstanden, dass auf diese Weise der Referenzwert für die Sensorausgabe während des Betriebs definiert werden kann. Zum Beispiel könnte der Referenzwert ein von einem anderen Triebwerk des Flugzeugs aus berechneter Druck sein. Alternativ können die Referenzwerte in einer der Datenbank(en), wie vorstehend beschrieben, gespeichert sein.
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Auf diese Weise kann die Sensorausgabe mit einem Referenzwert für die Sensorausgabe verglichen werden. Es kann ein beliebiger geeigneter Vergleich vorgenommen werden. Zum Beispiel kann der Vergleich eine Bestimmung einer Differenz zwischen der Sensorausgabe und dem Referenzwert enthalten. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann der Vergleich einen Vergleich einer aktuellen Sensorausgabe mit einem historischen Wert enthalten. In dem Fall, wenn die empfangene Sensorausgabe über eine Zeit hinweg aggregiert wird, kann der Vergleich einen Vergleich der aggregierten Sensordaten mit dem Referenzwert enthalten. Zum Beispiel kann aufgrund des Vergleichs festgestellt werden, ob die aggregierte Sensorausgabe einem Schwellenwert genügt. Als ein weiteres Beispiel kann dies einen Vergleich historischer mittlerer Drücke mit aktuellen mittleren Drücken, einen Vergleich historischer mittlerer Temperaturen mit aktuellen mittleren Temperaturen, einen Vergleich historischer Standardabweichung der Temperaturen mit aktueller Standardabweichung der Temperaturen, etc. enthalten. Der Vergleich kann alternativ einen Vergleich einer maximalen Temperatur in einer gegebenen Anzahl von Datenpunkten mit einem Referenzwert enthalten. Der Vergleich kann ein Bestimmen eines Maßes der maximalen Temperatur oberhalb einer gegebenen Schwelle enthalten. Der Vergleich kann alternativ ein Bestimmen einer Druckdifferenz zwischen Triebwerken an demselben Flugzeug 30 enthalten. Die Vergleiche können auf einer Basis pro Flug vorgenommen werden, oder die Daten können pro einzelnes Triebwerk über eine Reihe von Flügen hinweg verarbeitet werden. Es ist ferner vorgesehen, dass die Vergleiche aufgrund der Abhängigkeit der Temperaturschwankung von der angezeigten Bläserdrehzahl auf Bereiche innerhalb verschiedener angezeigter Bläserdrehzahlbereiche beschränkt werden.
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Bei 106 kann ein Fehler in dem Zapfluftsystem auf der Basis des Vergleiches bei 104 vorhergesagt werden. Zum Beispiel kann ein Fehler in dem Zapfluftsystem 10 vorhergesagt werden, wenn der Vergleich anzeigt, dass der Sensor einer vorbestimmten Schwelle genügt. Der Ausdruck „der Schwelle genügt“ wird hierin verwendet, um zu bedeuten, dass der Abweichungsvergleich der vorbestimmten Schwelle genügt, wie beispielsweise gleich dem Schwellenwert, kleiner als dieser oder größer als dieser 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 einer Kleiner-als-Schwellenwert-Bedingung leicht genügt werden, indem ein Grö-ßer-als-Test angewandt wird, wenn die Daten nummerisch invertiert werden. Es kann eine beliebige Anzahl von Fehlern in dem Zapfluftsystem 10 festgestellt werden. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann eine Veränderung in der Beziehung zwischen der Bläserdrehzahl und der Vorkühlerauslasstemperatur festgestellt werden. Wenn eine Veränderung außerhalb eines erwarteten Bereiches vorliegt, kann ein Fehler bei dem Vorkühlersteuerventil (PCCV) vorhergesagt werden. Ferner kann ein Fehler bei einem PCCV vorhergesagt werden, wenn die Vergleiche einen Trend zur zunehmenden Vorkühlerauslasstemperatur gegenüber historischen Daten und/oder eine Verschiebung in der Beziehung zwischen der Vorkühlerauslasstemperatur und der Bläserdrehzahl anzeigen und/oder wenn eine Pneumatikdruckaufteilung zwischen Triebwerken an demselben Flugzeug vorliegt. Ferner kann ein Fehler bei einem Druckregel- und Absperrventil (PRSOV) oder dem Zapfluftregler vorhergesagt werden, wenn schwankende Drücke festgestellt werden, während ein Fehler bei einem Regler einer hohen Stufe und einem Ventil einer hohen Stufe vorhergesagt werden kann, wenn ein geringer Druck ermittelt wird, wobei jedoch ein Fehler bei dem Luftregelsystem festgestellt werden kann, nur wenn dies in einer Steigflug- oder Reiseflugphase festgestellt wird, ein Fehler bei dem Regler einer hohen Stufe oder dem Ventil einer hohen Stufe vorhergesagt werden kann, wenn festgestellt wird, dass die Bläserdrehzahl niedrig ist und ein geringer Druck ermittelt wird, ein Fehler bei dem Zapfluftregler oder PRSOV festgestellt werden kann, wenn festgestellt wird, dass die Bläserdrehzahl hoch ist, und festgestellt wird, dass der Druck hoch ist, ein Fehler bei dem Regler einer hohen Stufe oder dem Ventil einer hohen Stufe festgestellt werden kann, wenn festgestellt wurde, dass die Triebwerke eine hohe Leistung aufweisen, und festgestellt wird, dass der Druck stromaufwärts von dem PRSOV hoch ist. Sensorfehler können ebenfalls festgestellt werden, indem eine hohe Anzahl von Messwerten außerhalb eines festgelegten Bereiches ermittelt wird, oder z.B. über Vergleiche von aktuellen mittleren Temperaturen mit historischen mittleren Temperaturen, wenn festgestellt wird, dass andere Messwerte normal sind. Es wird verstanden, dass eine beliebige Anzahl von Fehlern auf der Basis einer beliebigen Anzahl von Vergleichen vorhergesagt werden kann. Diese Vergleiche können ferner verwendet werden, um Informationen in Bezug auf die Schwere des Fehlers und die wahrscheinliche Zeitdauer bis zum Ausfall zu liefern.
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Bei der Implementierung können die Referenzwerte für die Sensorausgabe und die Vergleiche in einen Algorithmus zur Vorhersage von Fehlern in dem Zapfluftsystem 10 umgesetzt werden. Ein derartiger Algorithmus kann in ein Computerprogramm umgewandelt werden, das einen Satz ausführbarer Instruktionen aufweist, die durch die Steuereinrichtung 40 und/oder den Computer 50 ausgeführt werden können. Verschiedene weitere Parameter, die durch an Bord befindliche Systeme aufgezeichnet werden, wie beispielsweise die Flughöhe, Ventileinstellungen, etc. können ebenfalls von einem derartigen Computerprogramm genutzt werden, um Fehler in dem Zapfluftsystem 10 vorherzusagen. Alternativ kann das Computerprogramm ein Modell enthalten, das verwendet werden kann, um Fehler in dem Zapfluftsystem 10 vorherzusagen. Zum Beispiel kann eine Teilmenge von Daten, von der bekannt ist, dass die Daten frei von einer wesentlichen Abweichung von einem normalen erwarteten Leistungsverhalten sind und keine bekannten Instandhaltungsprobleme aufweisen, verwendet werden, um ein Vorhersagemodell zu trainieren. Das gesamte Modell kann eine Anzahl von Ausgaben, einschließlich eines Wahrscheinlichkeitswertes für einen Ausfall, erzeugen. Es kann eine Schwelle auf diesen Wahrscheinlichkeitswert angewandt werden, und falls sie überschritten wird, kann eine Anzeige geliefert werden. Eine Anzeige kann ferner geliefert werden, falls entweder die maximale Temperatur in einer gegebenen Anzahl von Flügen einen Wert überschreitet, der nahe an demjenigen liegt, an dem das System auslöst, oder falls die Druckdifferenz als wesentlich aufgezeichnet wird oder ein Druckmesswert einen oberen/unteren Schwellenwert über-/unterschreitet. Zum Beispiel kann der obere/untere Schwellenwert in einem Abstand oberhalb und unterhalb der Drücke festgelegt werden, zwischen denen das System den Druck regelt (falls z.B. das System zwischen 35 und 45 PSI geregelt wird, kann der obere Schwellenwert 50 PSI betragen und der untere Schwellenwert kann 20 PSI betragen) .
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Bei 108 kann/können die Steuereinrichtung 40 und/oder der Computer 50 eine Anzeige über den Fehler in dem Zapfluftsystem 10, der bei 106 vorhergesagt worden ist, liefern. Die Anzeige kann in einer beliebigen geeigneten Weise an einer beliebigen geeigneten Stelle, einschließlich in dem Cockpit 34 und an dem Bodensystem 52, geliefert werden. Zum Beispiel kann die Anzeige an einem primären Flugdisplay (PFD) in einem Cockpit 34 des Flugzeugs 30 bereitgestellt werden. Falls die Steuereinrichtung 40 das Programm ausführte, kann die geeignete Anzeige an dem Flugzeug 30 geliefert werden, und/oder sie kann zu dem Bodensystem 52 hochgeladen werden. Alternativ kann die Anzeige, falls der Computer 50 das Programm ausführte, zu dem Flugzeug 30 hochgeladen oder in sonstiger Weise übermittelt werden. Alternativ kann die Anzeige derart übermittelt werden, dass sie an einer anderen Stelle, wie beispielsweise an einer Fluggesellschaftskontrollstelle oder einer Flugbetriebsabteilung, bereitgestellt werden kann.
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Es wird verstanden, dass das Verfahren zum Vorhersagen eines Fehlers im Zapfluftsystem flexibel ist und das veranschaulichte Verfahren lediglich veranschaulichenden Zwecken dient. Zum Beispiel dient die dargestellte Folge von Schritten lediglich anschaulichen Zwecken, und sie soll das Verfahren 100 in keiner Weise beschränken, wie auch verstanden wird, dass die Schritte in einer anderen logischen Reihenfolge erfolgen oder zusätzliche oder dazwischen eingefügte Schritte aufgenommen werden können, ohne den Ausführungsformen der Erfindung abträglich zu sein. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Vorhersage des Fehlers auf mehreren Vergleichen basieren. Insbesondere kann der Fehler vorhergesagt werden, wenn der Vergleich einen Referenzwert eine vorbestimmte Anzahl von Malen in einer vorbestimmten Anzahl von Flügen über- bzw. unterschreitet. Ferner kann der Fehler auf abgeleiteten Daten, wie beispielsweise Mittelwerten, minimalen, maximalen Werten, Standardabweichungen, Zählern oberhalb oder unterhalb von Schwellenwerten, Zustandsänderungen, etc. basieren, die pro Phasen des Flugs des Flugzeugs berechnet werden können.
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Vorteilhafte Effekte der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassen, dass durch das Flugzeug gesammelte Daten verwendet werden können, um einen Fehler im Zapfluftsystem vorherzusagen. Dies ermöglicht es, dass derartige vorhergesagte Fehler korrigiert werden können, bevor sie eintreten. Derzeit gibt es keine Möglichkeit, den Fehler eines Zapfluftsystems vorherzusagen. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen eine automatische Vorhersage von Fehlern und Alarmierung von Benutzern über Fehler. Die vorstehenden Ausführungsformen ermöglichen es, genaue Vorhersagen in Bezug auf die Zapfluftsystemfehler zu treffen. Indem derartige Probleme hinreichend frühzeitig vorhergesagt werden, kann ermöglicht werden, Reparaturen vorzunehmen, bevor derartige Fehler eintreten. Dies ermöglicht Kosteneinsparungen durch Reduktion von Wartungskosten, Umplanungskosten und Minimierung betrieblicher Auswirkungen, einschließlich einer Minimierung der Zeitdauer, während der Flugzeuge außer Betrieb gesetzt sind.
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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, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zu dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
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Ein Verfahren 100 zur Vorhersage eines Fehlers in einem Zapfluftsystem in einem Flugzeug, das ein Triebwerk aufweist, das mit einem Zapfluftsystem betriebsmäßig verbunden ist, das wenigstens ein Ventil, wenigstens einen Zapfluftsystemsensor enthält, wobei das Verfahren 100 ein Empfangen eines Sensorsignals von dem wenigstens einen Zapfluftsystemsensor, um eine Sensorausgabe zu definieren, 102, Vergleichen der Sensorausgabe mit einem Referenzwert, 104 und Vorhersagen eines Fehlers in dem Zapfluftsystem auf der Basis des Vergleichs, 106, enthält.
