DE102014104918B4 - Verfahren zur Vorhersage eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug - Google Patents

Verfahren zur Vorhersage eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug (10) mit einem Luftbremssystem (20), das mehrere Steuerflächen (22), einen Hebel (24) zur Einstellung der Position der mehreren Steuerflächen (22) und wenigstens einen Steuerflächenpositionssensor (28) enthält, wobei das Verfahren aufweist:
Empfangen (102, 202) eines Positionssignals von dem wenigstens einen Positionssensor (28), das eine Position von wenigstens einer der mehreren Steuerflächen (22) kennzeichnet;
Vergleichen des Positionssignals mit einem Referenzpositionswert, um einen Positionsvergleich zu definieren (104);
Bestimmen (106) eines Positionsabweichungsparameters, der die Abweichung des Positionssignals von dem Referenzpositionswert kennzeichnet, anhand des Positionsvergleichs;
Vergleichen des Positionsabweichungsparameters mit einem Positionsabweichungsreferenzwert, um einen Positionsabweichungsvergleich zu definieren (108, 204);
Bestimmen einer Zeitdauer, die wenigstens eine der mehreren Steuerflächen (22) benötigt, um sich bis zu der Referenzposition zu bewegen, anhand des Positionssignals;
Vergleichen der bestimmten Zeitdauer mit einer Referenzzeit, um einen Zeitvergleich zu definieren;
Vorhersagen (110, 206) eines Fehlers in dem Luftbremssystem (20) auf der Basis des Positionsabweichungsvergleichs und des Zeitvergleichs; und
Liefern (112, 208) einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers.

Description

  • Aktuelle Flugzeugtypen können aerodynamische Bremssysteme (nachfolgend Luftbremssysteme) enthalten, die Steuerflächen an jedem Flügel umfassen können. Der Einsatz der Steuerflächen kann den Luftwiderstand erhöhen, um die Reduktion der Fluggeschwindigkeit für einen gegebenen Schub zu unterstützen, was insbesondere während einer Landung des Flugzeugs vorteilhaft ist. Derzeit versuchen Fluggesellschaften oder Wartungspersonal, nachdem ein Fehler bei dem System aufgetreten ist, die Ursache zu identifizieren und diesen entweder während planmäßiger oder wahrscheinlicher während unplanmäßiger Wartungsmaßnahmen zu beheben.
  • US 8 306 778 B2 beschreibt ein Verfahren und System zur Überwachung und Vorhersage des Funktionszustands von elektromechanischen Systemen und Komponenten. Es werden Messdaten eines variierenden Parameters unter bekannten Betriebsbedingungen gesammelt und aus den Messdaten statistische Modelle erstellt, die einem normalen Zustand des Systems oder der Komponente entsprechen. Neue Messwerte im Betrieb werden mit diesen Modellen verglichen, um den Funktionszustand des Systems oder der Komponente zu bestimmen. Anhand einer Kombination aus neuen Messwerten mit historischen Daten wird eine Vorhersage für einen künftigen Funktionszustand des Systems oder der Komponente getroffen. Das Verfahren und System kann z.B. zur Bestimmung des Funktionszustands eines Klappensystems eines Flugzeugs verwendet werden, das auf die Betätigung eines Hebels hin gemäß einem festen Betriebsreferenzmuster in geregelter Weise ausgefahren wird. Es wird empfohlen, den Motorstrom und die Eingangsleistung, die einem Motor zum Ausfahren des Klappensystems von einer Energieversorgung zugeführt werden, zu erfassen und als Indikatoren für die Beeinträchtigung des Klappensystems zu verwenden.
  • EP 2 544 064 A beschreibt ein Verfahren zur Erfassung eines Zustands einer einsetzenden Leistungsverschlechterung einer Flugzeugkomponente, bei dem ein oder mehrere Detektionsparameter erhalten werden, die einen Betriebszustand der Flugzeugkomponente wiedergeben, die Werte der erhaltenen Detektionsparameter mit ihren jeweiligen vorbestimmten Sollwerten verglichen werden und basierend auf dem Vergleichsergebnis festgestellt wird, ob eine einsetzende Leistungsverschlechterung einer Flugzeugkomponente vorliegt.
  • DE 10 2008 022 092 A1 beschreibt ein fehlertolerantes Stellsystem zur Verstellung von Klappen eines Flugzeugs, das eingerichtet ist, um mittels Positionssensoren die aktuellen Verstellpositionen von wenigstens zwei verschiedenen Klappen zu erfassen, miteinander zu vergleichen und einen Defekt an einer der Verstellvorrichtungen oder Antriebsverbindungen für die wenigstens zwei verschiedenen Klappen zu erkennen, wenn zwischen den Verstellzuständen an diesen ein Unterschied ermittelt wird, der ein vorbestimmtes Maß überschreitet.
  • In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug mit einem Luftbremssystem, das mehrere Steuerflächen, einen Hebel zur Einstellung der Position der mehreren Steuerflächen und wenigstens einen Störklappenpositionssensor enthält, wobei das Verfahren ein Empfangen eines Positionssignals von dem wenigstens einen Positionssensor, das eine Position von wenigstens einer der mehreren Steuerflächen kennzeichnet, Vergleichen des Positionssignals mit einem Referenzpositionswert, um einen Positionsvergleich zu definieren, Bestimmen eines Positionsabweichungsparameters, der die Abweichung des Positionssignals von dem Referenzpositionswert kennzeichnet, aus dem Positionsvergleich, Vergleichen des Positionsabweichungsparameters mit einem Positionsabweichungsreferenzwert, um einen Positionsabweichungsvergleich zu definieren, Bestimmen einer Zeitdauer, die wenigstens eine der mehreren Steuerflächen benötigt, um sich bis zu der Referenzposition zu bewegen, anhand des Positionssignals, Vergleichen der bestimmten Zeitdauer mit einer Referenzzeit, um einen Zeitvergleich zu definieren, Vorhersagen eines Fehlers in dem Luftbremssystem auf der Basis des Positionsabweichungsvergleichs und des Zeitvergleichs und Liefern einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers enthält.
  • Das Empfangen des Positionssignals kann ein Empfangen mehrerer Positionssignale aufweisen, wobei jedes Positionssignal einer anderen einzelnen der mehreren Steuerflächen entspricht.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Referenzpositionswert einen vorbestimmten Positionswert der wenigstens einen der mehreren Steuerflächen aufweist.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Referenzpositionswert auf historischen Informationen über die Position der wenigstens einen der mehreren Steuerflächen basiert.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann ferner ein Bestimmen einer Hebelposition, die einen Winkel der mehreren Steuerflächen steuert, aufweisen.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Referenzpositionswert die Hebelposition aufweist.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann ferner ein Definieren des Positionsabweichungsvergleiches und des Zeitvergleiches über eine Anzahl von Flügen des Flugzeugs hinweg, um mehrere Positionsabweichungsvergleiche und Zeitvergleiche zu definieren, aufweisen.
  • Das vorstehend erwähnte Verfahren kann enthalten, dass das Vorhersagen des Fehlers auf den mehreren Positionsabweichungsvergleichen und den mehreren Zeitvergleichen basiert.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass der Fehler vorhergesagt wird, wenn der Positionsabweichungsparameter über eine vorbestimmte Anzahl von Flügen hinweg eine vorbestimmte Anzahl von Malen den Positionsabweichungsreferenzwert überschreitet.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Liefern der Anzeige ein Liefern der Anzeige auf einem primären Flugdatendisplay (PFD) in einem Cockpit des Flugzeugs aufweist.
  • Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass die Steuerflächen Störklappen (Spoiler) enthalten.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Flugzeugs mit einem beispielhaften aerodynamischen Bremssystem (Luftbremssystem) ;
    • 2 eine Perspektivansicht des Flugzeugs nach 1 und eines Bodensystems, in denen Ausführungsformen der Erfindung implementiert sein können;
    • 3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
    • 4 ein Flussdiagramm, das ein weiteres Verfahren zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • 1 zeigt in schematisierter Weise einen Teil eines Flugzeugs 10, das Ausführungsformen der Erfindung ausführen kann und ein oder mehrere Triebwerke 12, die mit einem Flugzeugrumpf 14 verbunden sind, ein Cockpit 16, das in dem Flugzeugrumpf 14 positioniert ist, und Flügelanordnungen 18 enthalten kann, die sich von dem Flugzeugrumpf 14 aus nach außen erstrecken. Ein Luftbremssystem 20 ist in dem Flugzeug 10 enthalten und enthält mehrere Steuerflächen oder Störklappen (Spoiler) 22 an jeder der Flügelanordnungen 18. Die mehreren Störklappen 22 können gelenkig gelagerte Flächen enthalten, die an jeder der Flügelanordnungen 18 montiert sind, um die Geschwindigkeit des Flugzeugs 10 zu reduzieren und um den Gleitwinkel für eine Landung zu vergrößern. Der Ausdruck Störklappe bzw. Spoiler soll eine beliebige Steuerfläche in dem Luftbremssystem 20 umfassen, die den Profilwiderstand des Flugzeugs 10 vergrößert. Während mehrere Störklappen veranschaulicht sind, versteht es sich, dass die Luftbremse eine einzige zweckbestimmte Steuerfläche sein kann. Es gibt viele unterschiedliche Arten von Steuerflächen, und ihr Einsatz kann von der Größe, Geschwindigkeit und Komplexität des Flugzeugs 10, an dem sie verwendet werden sollen, abhängen. Ferner sind diese an manchen Flugzeugen an der Seite oder der Unterseite des Rumpfs gelenkig gelagert und in diese stromlinienprofilförmig eingefügt. Unabhängig von ihrer Lage ist ihr Zweck stets gleich. Derartige unterschiedliche Bauarten von Luftbremsen sind für die Ausführungsform der Erfindung nicht relevant und sind hier nachstehend nicht weiter beschrieben. Ferner kann verstanden werden, dass, obwohl vier Störklappen 22 an jeder der Flügelanordnungen 18 veranschaulicht sind, eine beliebige Anzahl von Störklappen 22, die in dem Luftbremssystem 20 enthalten sind, vorhanden sein kann. Es sind weitere Steuerflächen 23, die anderen Zwecken dienen, einschließlich Flügelhinterkantenklappen und Vorflügeln an der Flügelvorderkante, veranschaulicht.
  • Ein Luftbremshebel 24 kann in dem Cockpit 16 enthalten sein und kann von einem Piloten betätigt werden, um die Position der mehreren Störklappen 22 einzustellen. Der Luftbremshebel 24 kann eine Eingabe zu einem Luftbremsantrieb 26 liefern, der verwendet werden kann, um die mehreren Störklappen 22 in die durch den Luftbremshebel 24 eingestellte Position zu überführen. Der Ausdruck Luftbremshebel, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, ist nicht auf einen physischen Bremshebel beschränkt, sondern bezeichnet vielmehr die Steuervorrichtung, die verwendet wird, um die Position der Luftbremsen einzustellen. Während des gesamten frühen Teils der Luftfahrt war diese Steuervorrichtung ein Hebel, und der Ausdruck Luftbremshebel ist nun zu einem generischen Begriff für die Steuervorrichtung geworden, die verwendet wird, um die Luftbremsposition einzustellen, unabhängig davon, ob die Steuervorrichtung ein tatsächlicher Hebel oder eine Schaltfläche auf einer Benutzeroberfläche mit einem Berührungsbildschirm ist. Folglich können die speziellen Antriebsmechanismen variieren, und sie sind der Übersichtlichkeit wegen nicht veranschaulicht.
  • Ein Luftbremshebelsensor 25 oder ein anderer geeigneter Mechanismus kann verwendet werden, um die Position des Luftbremshebels 24, d.h. die eingestellte Position der Luftbremsen, zu bestimmen. In den meisten Flugzeugen weisen die Luftbremsen eine vorbestimmte Anzahl von festgelegten Positionen auf, die unterschiedlichen Flugphasen entsprechen. Während die Luftbremsen variabel, sogar unbegrenzt verstellbar sein können, weisen die Luftbremsen gewöhnlich eine vorbestimmte Anzahl festgelegter Positionen auf.
  • Ferner können ein oder mehrere Luftbrems- oder Steuerflächen-Positionssensoren 28 in dem Luftbremssystem 20 enthalten sein, und jeder kann ein Positionssignal ausgeben, das die Position von wenigstens einer der mehreren Störklappen 22 kennzeichnet. Zum Beispiel kann ein Schrägsstellungssensor mit jeder der mehreren Störklappen 22 betriebsmäßig verbunden sein und den Winkel jeder der mehreren Störklappen 22 anzeigen.
  • Indem nun auf 2 Bezug genommen wird, kann leichter ersehen werden, dass ferner 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 können. Die Steuereinrichtung 30 kann mit den mehreren Flugzeugsystemen 29, einschließlich des Luftbremssystems 20, betriebsmäßig verbunden sein. Zum Beispiel können der Luftbremsantrieb 26, der Luftbremshebel 24, der Luftbremshebelsensor 25 und der eine oder die mehreren Luftbremspositionssensoren 28 mit der Steuereinrichtung 30 betriebsmäßig verbunden sein. Ferner kann das Positionssignal in einer Speichervorrichtung in dem Flugzeug 10 gespeichert und auf dieses über die Steuereinrichtung 30 zugegriffen werden.
  • Die Steuereinrichtung 30 kann ferner mit weiteren Steuerungen 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 unterschiedliche Arten eines tragbaren elektronischen Speichers, wie beispielsweise Disketten, DVDs, CDROMs, etc., oder eine beliebige geeignete Kombination dieser Speicherarten enthalten kann. Die Steuereinrichtung 30 kann einen oder mehrere Prozessoren 36 enthalten, die beliebige geeignete Programme ausführen können. Die Steuereinrichtung 30 kann ein Teil eines Flugkontrollsystems (FMS) sein oder kann mit dem FMS betriebsmäßig verbunden sein.
  • Eine von einem Computer durchsuchbare Datenbank mit Informationen kann in dem Speicher 34 gespeichert und für den Prozessor 36 zugänglich sein. Der Prozessor 36 kann einen Satz ausführbarer Instruktionen ausführen, um die Datenbank anzuzeigen und auf die Datenbank zuzugreifen. Alternativ kann die Steuereinrichtung 30 mit einer Informationsdatenbank betriebsmäßig verbunden sein. Zum Beispiel kann eine derartige Datenbank in einem alternativen Computer oder einer alternativen Steuerung gespeichert sein. Es wird verstanden, dass die Datenbank eine beliebige geeignete Datenbank, einschließlich einer einzigen Datenbank mit mehreren Datensätzen, mehrerer diskreter Datenbanken, die miteinander verknüpft sind, oder sogar einer einfachen Datentabelle, sein kann. 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 im Zusammenhang mit den mehreren Störklappen 22 für das Flugzeug 10 sowie historische Luftbremsendaten im Zusammenhang mit einer Flugzeugflotte enthalten können. Die Datenbank kann ferner Referenzwerte enthalten, zu denen vorbestimmte Referenzpositionswerte für den Winkel der mehreren Störklappen 22, wenn sich der Luftbremshebel 24 in vielfältigen Positionen befindet, sowie Abweichungsreferenzwerte gehören.
  • Alternativ ist es vorgesehen, dass die Datenbank von der Steuereinrichtung 30 gesondert sein kann, dass sie jedoch mit der Steuereinrichtung 30 derart in Kommunikationsverbindung stehen kann, dass auf diese über die Steuereinrichtung 30 zugegriffen werden kann. Zum Beispiel ist es vorgesehen, dass die Datenbank in einer tragbaren Speichervorrichtung enthalten sein kann, und in einem derartigen Fall kann das Flugzeug 10 einen Anschluss zur Aufnahme der tragbaren Speichervorrichtung enthalten 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 auszulesen. Es ist ferner vorgesehen, dass die Datenbank über die drahtlose Kommunikationsverbindung 32 aktualisiert werden kann und dass auf diese Weise Echtzeitinformationen, beispielsweise Informationen, die historische flottenweite Daten betreffen, in der Datenbank aufgenommen werden können und auf diese über die Steuereinrichtung 30 zugegriffen werden kann.
  • Ferner ist es vorgesehen, dass eine derartige Datenbank außerhalb des Flugzeugs 10 an einer Stelle, wie beispielsweise einer Fluggesellschaftsbetriebszentrale, 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 in einer Steuerung oder einem Computer 40 an einem Bodensystem 42, implementiert sein können. Außerdem kann (können) die Datenbank(en), wie sie vorstehend beschrieben ist (sind), auch an einem Zielserver oder einem Computer 40 angeordnet sein, der an dem zugeordneten 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 weiteren 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 Bodensystems 42 von beliebiger Art, wie beispielsweise eine Fluggesellschaftskontrollstelle oder eine Flugbetriebsabteilung, sein.
  • Entweder die Steuereinrichtung 30 oder der Computer 40 können das Gesamte oder einen Teil eines Computerprogramms enthalten, das einen ausführbaren Instruktionssatz zur Vorhersage eines Luftbremsenfehlers in dem Flugzeug 10 aufweist. Derartige vorhergesagte Fehler können eine nicht ordnungsgemäße Funktionsweise von Komponenten sowie einen Ausfall von Komponenten umfassen. In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Ausdruck „Vorhersagen“ eine in die Zukunft gerichtete Bestimmung, die den Fehler im Voraus, vor dem Zeitpunkt, in dem der Fehler eintritt, 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 30 oder der Computer 40 das Programm zur Vorhersage des Fehlers ausführt, kann das Programm ein Computerprogrammprodukt enthalten, das maschinenlesbare Medien zum Tragen oder zur Aufnahme maschinenausführbarer 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. Maschinenausführbare Instruktionen, zugehörige Datenstrukturen und Programme repräsentieren Beispiele für einen Programmcode zur Bewerkstelligung des Informationsaustauschs, wie hierin offenbart. Maschinenausführbare 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 zu implementieren. Während eines Betriebs kann/können entweder das Flugzeug 10 und/oder der Computer 40 einen Fehler der Luftbremse vorhersagen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann, während das Flugzeug 10 betrieben wird, der Luftbremshebel 24 verwendet werden, um die Positionen der mehreren Störklappen 22 einzustellen. Der Luftbremshebelsensor 25 kann ein Signal ausgeben, das für die Position des Luftbremshebels 24 kennzeichnend ist, und die Luftbremspositionssensoren 28 können ein Positionssignal ausgeben, das für die Position der mehrere Störklappen 22 kennzeichnend ist. Jede der mehreren Störklappen 22 sollte sich in der gleichen Weise verhalten, wenn der Luftbremshebel 24 die Position der mehreren Störklappen 22 einstellt, da es nicht möglich ist, die Störklappen 22 unterschiedlich zu stellen.
  • Die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 können Eingaben von dem Luftbremshebelsensor 25, den Luftbremspositionssensoren 28, der (den) Datenbank(en) und/oder Informationen von der Fluggesellschaftskontrollstelle oder Flugbetriebsabteilung verwenden, um den Luftbremsenfehler vorherzusagen. Unter anderem kann/können die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 die Daten, die durch die Luftbremspositionssensoren 28 im Laufe der Zeit ausgegeben werden, analysieren, um Driftverläufe oder Trends in dem Betrieb des Luftbremssystems 20 zu bestimmen. Derartige Driftverläufe und Trends in den Daten können bei einem täglichen Vergleich zu subtil sein, um derartige Vorhersagen eines Fehlers zu treffen. Die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 kann/können ferner die Luftbremsdaten analysieren, um Unterschiede zwischen der Bewegung der Störklappen 22 und Diskrepanzen zwischen dem, wo der Luftbremshebel 24 die Position eingestellt hat, und der tatsächlichen Position der mehreren Störklappen 22 festzustellen, um Fehler in dem Luftbremssystem 20 vorherzusagen. Die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 kann/können ferner die Zeitdauer bestimmen, die benötigt wird, bis jede der mehreren Störklappen 22 eine spezielle Position erreicht, und basierend darauf Zeitablaufunterschiede zu bestimmen. Somit wird verstanden, dass die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 eine beliebige Anzahl von Vergleichen vornehmen kann/können, um Differenzen zu verschiedenen Schwellen festzustellen, um Fehler in dem Luftbremssystem 20 vorherzusagen. Sobald ein Luftbremsenfehler vorhergesagt worden ist, kann eine Anzeige in dem Flugzeug 10 und/oder an dem Bodensystem 42 bereitgestellt werden. Es ist vorgesehen, dass die Vorhersage des Luftbremsenfehlers während eines Flugs vorgenommen werden kann, nach einem Flug vorgenommen werden kann, an dem Ende des Tags nach einer beliebigen Anzahl von Flügen 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 3 ein Verfahren 100, das verwendet werden kann, um einen Luftbremsenfehler, der einen Ausfall enthalten kann, vorherzusagen. Das Verfahren 100 beginnt bei 102 mit dem Empfangen eines Positionssignals von wenigstens einem von den Luftbremspositionssensoren 28, das eine Position von wenigstens einer der mehreren Störklappen 22 kennzeichnet. Alternativ kann dies ein Empfangen mehrerer Positionssignale von den Luftbremspositionssensoren 28 enthalten, wobei jedes Positionssignal einer unterschiedlichen einzelnen der mehreren Störklappen 22 entspricht.
  • Bei 104 kann das Positionssignal mit einem Referenzpositionswert verglichen werden, um einen Positionsvergleich zu definieren. Der Referenzpositionswert kann eine beliebige Anzahl von Referenzwerten enthalten, die mit dem Luftbremssystem 20 in Zusammenhang stehen. Zum Beispiel kann der Referenzpositionswert einen Wert enthalten, der eine Position irgendeiner von den mehreren Störklappen 22, historische Informationen, die die Position von wenigstens einer der mehreren Störklappen 22 betreffen, und theoretische Informationen in Bezug auf die Position von wenigstens einer der mehreren Störklappen enthalten. Zum Beispiel können die theoretischen Informationen eine eingestellte Position oder eine vorbestimmte Position für eine der mehreren Störklappen 22 enthalten. Außerdem kann der Referenzpositionswert eine Luftbremshebelposition enthalten. In einem derartigen Fall kann das Verfahren ein Bestimmen einer Position des Luftbremshebels 24 enthalten, beispielsweise indem eine Ausgabe von dem Luftbremshebelsensor 25 empfangen wird, um den Referenzpositionswert zu definieren. Alternativ können die Referenzpositionswerte in einer der Datenbank(en), wie vorstehend beschrieben, gespeichert sein.
  • Auf diese Weise können die Positionssignale, die von den Luftbremspositionssensoren 28 empfangen werden, mit einem Referenzwert verglichen werden, um einen Positionsvergleich zu definieren. Zum Beispiel kann der Positionsvergleich ein Vergleichen von wenigstens zwei der mehreren Positionssignalen mit einem der mehreren Positionssignale, die als der Referenzpositionswert behandelt werden, enthalten. Es kann eine beliebige Anzahl von Vergleichen vorgenommen werden, und es kann ein Abweichungsparameter anhand des Positionsvergleiches bestimmt werden, wie dies bei 106 angezeigt ist. Der Abweichungsparameter kennzeichnet die Abweichung des Positionssignals von dem Referenzpositionswert. Auf diese Weise kann ein Abweichungsparameter für den Vergleich zwischen einer Position einer Störklappe 22 und der Luftbremshebelposition bestimmt werden, kann ein Abweichungsparameter für den Vergleich zwischen einer Position einer Störklappe 22 und einem vorbestimmten Positionswert oder Störklappenwinkel bestimmt werden, kann ein Abweichungsparameter für den Vergleich zwischen einer Position einer Störklappe und einem historischen Störklappenwinkelwert bestimmt werden, etc.
  • Bei 108 kann der Abweichungsparameter, wie er bei 106 bestimmt wird, mit einem Abweichungsreferenzwert vergleichen werden, um einen Abweichungsvergleich zu definieren. Der Abweichungsreferenzwert kann wenigstens einen Schwellenwert für den Vergleich enthalten. Ein derartiger Abweichungsreferenzwert kann ein beliebiger geeigneter Wert sein. Zum Beispiel kann der Abweichungsreferenzwert für den Positionsvergleich auf der Basis der Toleranz für die verschiedenen Komponenten, die dem Vergleich unterzogen werden, einschließlich der Toleranz für die Sensoren, die eingesetzt werden, definiert werden. Falls z.B. der Positionsvergleich einen Vergleich eines Positionssignals einer der mehreren Störklappen 22 mit einem Referenzwert enthält, kann der Abweichungsreferenzwert anhand von Toleranzen für die Störklappen 22 und/oder die Luftbremspositionssensoren 28 definiert werden. Falls die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 die Abweichung jeder eingestellten Luftbremsenposition mit der erfassten Luftbremsenposition im Laufe der Zeit verfolgt, kann alternativ der Abweichungsreferenzwert mit einer zulässigen Änderung der Abweichung im Laufe der Zeit in Beziehung gesetzt werden.
  • Bei 110 kann ein Fehler in dem Luftbremssystem 22 auf der Basis des Abweichungsvergleichs vorhergesagt werden. Zum Beispiel kann ein Fehler in dem Luftbremssystem 20 vorhergesagt werden, wenn festgestellt wird, dass der Abweichungsvergleich einem vorbestimmten Schwellenwert genügt. Auf diese Weise kann/können die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 feststellen, ob der Abweichungsvergleich akzeptabel ist. Der Ausdruck, dem Schwellenwert „genügt“, soll in dem hierin verwendeten Sinne bedeuten, dass der Abweichungsvergleich dem vorbestimmten Schwellenwert 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 einer Kleiner-als-Schwellenwert-Bedingung leicht genügt werden, indem ein Größer-als-Test angewandt wird, wenn die Daten nummerisch invertiert werden.
  • Bei 112 kann/können die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 eine Anzeige des Fehlers in dem Luftbremssystem 20, wie bei 110 vorhergesagt, liefern. Die Anzeige kann auf eine beliebige geeignete Weise an einer beliebig geeigneten Stelle, einschließlich in dem Flugzeug 10 und an dem Bodensystem 42, bereitgestellt werden. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Anzeige auf einem primären Flugdatenkontrolldisplay (PFD) in dem Cockpit 16 des Flugzeugs 10 bereitgestellt werden.
  • Bei der Implementierung können die Referenzwerte und die Vergleiche in einen Algorithmus zur Vorhersage von Fehlern in dem Luftbremssystem 20 umgesetzt werden. Ein derartiger Algorithmus kann in ein Computerprogramm umgewandelt werden, das einen Satz ausführbarer Instruktionen aufweist, die von der Steuereinrichtung 30 und/oder dem Computer 40 ausgeführt werden können. Das Computerprogramm kann ferner verschiedene Informationen, wie beispielsweise binäre Flags für von dem Piloten und/oder dem Autopiloten befohlene Operationen sowie Standardparameter, die von an Bord befindlichen Systemen aufgezeichnet werden, wie beispielsweise die Flughöhe und die Flug-/Bodengeschwindigkeit, bei der Vorhersage des Fehlers in dem Luftbremssystem 20 mit berücksichtigen. Ein derartiges Computerprogramm kann Fehler, einschließlich Sensormesswerte außerhalb eines festgelegten Bereichs, Luftbremshebelfehler, Luftbrems-/Störklappen-Positionsfehler, etc., feststellen. Es können dann Angaben zur zeitlichen Nähe, wann der Fehler wahrscheinlich auftritt, und der Schwere der Fehlerart gemacht werden. Falls die Steuereinrichtung 30 das Programm ausführt, kann die geeignete Angabe/Anzeige an dem Flugzeug 10 bereitgestellt werden, und/oder sie kann zu dem Bodensystem 42 geladen werden. Falls der Computer 40 das Programm ausführt, kann die Anzeige alternativ zu dem Flugzeug 10 hochgeladen oder in sonstiger Weise übermittelt werden. Alternativ kann die Anzeige derart übermittelt werden, dass sie an einer anderen Stelle, wie beispielsweise einer Fluggesellschaftskontrollstelle oder einer Flugbetriebsabteilung, bereitgestellt werden kann.
  • Es wird verstanden, dass das Verfahren zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers 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 können Abweichungsvergleiche über eine Anzahl von Flügen des Flugzeugs 10 hinweg definiert werden, um mehrere Abweichungsvergleiche zu definieren. Die Vorhersage des Fehlers kann auf den mehreren Abweichungsvergleichen basieren. Insbesondere kann ein Fehler vorhergesagt werden, wenn der Abweichungsparameter den Abweichungsreferenzwert eine vorbestimmte Anzahl von Malen in einer vorbestimmten Anzahl von Flügen überschreitet. Ferner kann das Verfahren ein Bestimmen der Anzahl von Positionssignalen, die außerhalb eines definierten Bereiches für jede Störklappe 22 liegen, enthalten, und derartige Informationen können mit historischen Daten für das spezielle Flugzeug verglichen werden oder mit der Flotte in Beziehung gesetzt werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht 4 ein Verfahren 200, das für eine Vorhersage eines Luftbremsenfehlers, der einen Ausfall umfassen kann, verwendet werden kann. Das Verfahren 200 ist dem Verfahren 100 ähnlich und enthält viele der gleichen Merkmale wie das Verfahren 100. Es wird folglich verstanden, dass die Beschreibung gleicher Teile für das Verfahren 200 gilt, sofern nichts anderes angegeben ist. Das Verfahren 200 beginnt bei 202 mit dem Empfang eines Positionssignals von wenigstens einem der Luftbremspositionssensoren 28. Bei 204 kann eine Abweichung des Positionssignals gegenüber einer Referenzposition bestimmt werden. Der Referenzpositionswert kann eine beliebige Anzahl von Referenzwerten enthalten, die mit dem Luftbremssystem 20 im Zusammenhang stehen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Bestimmung der Abweichung einen Vergleich des Positionssignals mit der Referenzposition enthalten. Die Referenzposition kann eine festgelegte Position, wie beispielsweise eine Position sein, die einem maximalen Winkel von wenigstens einer der mehreren Störklappen 22 entspricht. In einem derartigen Fall kann die Bestimmung der Abweichung eine Bestimmung einer Zeitdauer für wenigstens eine der mehreren Störklappen 22, bis sich diese zu der festgelegten Position bewegt, anhand des Positionssignals enthalten. Alternativ kann die Bestimmung der Abweichung eine Bestimmung einer Zeitdauer, bis wenigstens eine der mehreren Steuerflächen die Referenzposition erreicht, anhand des Positionssignals enthalten. Auf diese Weise können vielfältige Abweichungen, einschließlich einer Abweichung der Zeit, die benötigt wird, bis eine der mehreren Störklappen 22 ihren maximalen Winkel erreicht, nachdem sich der Luftbremshebel 24 bewegt, im Vergleich zu historischen Zeitabläufen für dieses spezielle Flugzeug und/oder im Zusammenhang mit der Flotte, einer Abweichung der Zeit, die benötigt wird, bis eine der mehreren Störklappen 22 nach der Landung eingesetzt wird, im Vergleich zu historischen Zeitabläufen für dieses spezielle Flugzeug und/oder im Zusammenhang mit der Flotte, etc., bestimmt werden.
  • Bei 206 kann ein Fehler in dem Luftbremssystem 20 auf der Basis der Abweichung vorhergesagt werden. In Bezug auf die Zeitabweichungen, wie vorstehend beschrieben, kann die Vorhersage des Fehlers einen Vergleich der ermittelten Zeit mit einem Referenzwert enthalten. Zum Beispiel kann der Referenzwert ein historischer Zeitwert sein. Bei der Implementierung können die Referenzwerte und Vergleiche durch ein Computerprogramm gebildet sein, das einen Satz ausführbarer Instruktionen enthält, die durch die Steuereinrichtung 30 und/oder den Computer 40 ausgeführt werden können. Bei 208 kann/können die Steuereinrichtung 30 und/oder der Computer 40 eine Anzeige des Fehlers in dem Flugzeug 10 und an dem Bodensystem 42 liefern.
  • Es wird verstanden, dass das Verfahren 200 zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers flexibel ist und das veranschaulichte Verfahren lediglich anschaulichen Zwecken dient. Zum Beispiel kann ein Fehler vorhergesagt werden, wenn die Abweichung einen Abweichungsreferenzwert eine bestimmte Anzahl von Malen über eine vorbestimmte Anzahl von Flügen hinweg überschreitet. Ferner kann das Verfahren ein Bestimmen der Anzahl von Vergleichen, die außerhalb eines definierten Bereiches liegen, enthalten, und derartige Informationen können mit historischen Daten für dieses spezielle Flugzeug verglichen werden und/oder mit der Flotte in Beziehung gesetzt werden, um einen Fehler des Luftbremssystems 20 vorherzusagen.
  • Es kann eine beliebige Anzahl von Fehlern durch die vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung vorhergesagt werden. Zum Beispiel kann ein Fehler vorhergesagt werden, wenn die bestimmten Abweichungen anzeigen, dass eine Störklappe von ihrem historischen Winkel für eine gegebene Eingabeposition der Luftbremse abweicht. Zum Beispiel kann ein Fehler bei einem Störklappenpositionssensor oder ein Fehler bei einem Aktuator vorhergesagt werden, wenn festgestellt wird, dass der Winkel einer Störklappe 22 beim Einsatz von ihrem historischen Winkel abweicht, während festgestellt wird, dass die anderen der mehreren Störklappen sich bei korrekten Positionen befinden. Ferner kann ein Fehler bei einer Verriegelung für die Störklappe 22, wie beispielsweise einem Verriegelungsseil für die Störklappe 22, vorhergesagt werden, wenn die Abweichungen anzeigen, dass die Position all der mehreren Störklappen an einem Flügel sich von den historischen Informationen unterscheidet. Ein Fehler kann bei einer Luftbremsensteuereinheit vorhergesagt werden, wenn die Abweichung anzeigt, dass all die mehreren Störklappen nicht eingesetzt werden, und festgestellt wird, dass die Hebelposition einer Einsatzposition der mehreren Störklappen entspricht.
  • Vorteilhafte Effekte der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassen, dass Daten, die durch das Flugzeug während eines Flugs gesammelt werden, verwendet werden können, um einen Luftbremsenfehler vorherzusagen. Derzeit kann die Auszeichnung von Fehlerereignissen es erfordern, dass der Fehler manuell in eine Datenbank eingegeben werden muss, wobei dies kostspielig ist und nicht all die relevanten Informationen erhalten kann. Ferner gibt es derzeit keine Möglichkeit, einen Fehler einer Luftbremse vorherzusagen. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können viele Vorteile zur Folge haben, zu denen ein verbessertes Flugverhalten gehört, was eine positive Auswirkung sowohl auf die Betriebskosten als auch die Sicherheit haben kann. Die vorstehenden Ausführungsformen ermöglichen es, genaue Vorhersagen in Bezug auf die Luftbremssystemfehler zu treffen. Dies ermöglicht Kosteneinsparungen durch Reduktion von Wartungskosten, Umplanungskosten und Minimierung betrieblicher Auswirkungen, einschließlich einer Minimierung der Zeitdauer, während der Flugzeuge außer Betrieb gesetzt sind.
  • 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.
  • Verfahren 100, 200 zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug mit einem Luftbremssystem, das mehrere Steuerflächen, einen Hebel zur Einstellung der Position der mehreren Steuerflächen und wenigstens einen Steuerflächenpositionssensor enthält, wobei die Verfahren 100, 200 ein Empfangen eines Positionssignals von dem wenigstens einen Positionssensor 102, 202, Bestimmen einer Abweichung des Positionssensors 106, 204 und Vorhersagen eines Fehlers in dem Luftbremssystem 110, 206 enthalten.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Vorhersagen eines Luftbremsenfehlers in einem Flugzeug (10) mit einem Luftbremssystem (20), das mehrere Steuerflächen (22), einen Hebel (24) zur Einstellung der Position der mehreren Steuerflächen (22) und wenigstens einen Steuerflächenpositionssensor (28) enthält, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen (102, 202) eines Positionssignals von dem wenigstens einen Positionssensor (28), das eine Position von wenigstens einer der mehreren Steuerflächen (22) kennzeichnet; Vergleichen des Positionssignals mit einem Referenzpositionswert, um einen Positionsvergleich zu definieren (104); Bestimmen (106) eines Positionsabweichungsparameters, der die Abweichung des Positionssignals von dem Referenzpositionswert kennzeichnet, anhand des Positionsvergleichs; Vergleichen des Positionsabweichungsparameters mit einem Positionsabweichungsreferenzwert, um einen Positionsabweichungsvergleich zu definieren (108, 204); Bestimmen einer Zeitdauer, die wenigstens eine der mehreren Steuerflächen (22) benötigt, um sich bis zu der Referenzposition zu bewegen, anhand des Positionssignals; Vergleichen der bestimmten Zeitdauer mit einer Referenzzeit, um einen Zeitvergleich zu definieren; Vorhersagen (110, 206) eines Fehlers in dem Luftbremssystem (20) auf der Basis des Positionsabweichungsvergleichs und des Zeitvergleichs; und Liefern (112, 208) einer Anzeige des vorhergesagten Fehlers.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Empfangen (102, 202) des Positionssignals ein Empfangen mehrerer Positionssignale aufweist, wobei jedes Positionssignal einer anderen einzelnen der mehreren Steuerflächen (22) entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Referenzpositionswert einen vorbestimmten Positionswert der wenigstens einen der mehreren Steuerflächen (22) aufweist; und/oder wobei der Referenzpositionswert auf historischen Informationen bezüglich der Position der wenigstens einen der mehreren Steuerflächen (22) basiert.
  4. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Bestimmen einer Hebelposition aufweist, die einen Winkel der mehreren Steuerflächen (22) steuert.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Referenzpositionswert die Hebelposition aufweist.
  6. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Definieren des Positionsabweichungsvergleiches und des Zeitvergleiches über eine Anzahl von Flügen des Flugzeugs hinweg aufweist, um mehrere Positionsabweichungsvergleiche und Zeitvergleiche zu definieren.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Vorhersagen des Fehlers auf den mehreren Positionsabweichungsvergleichen und den mehreren Zeitvergleichen basiert.
  8. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fehler vorhergesagt wird, wenn der Positionsabweichungsparameter den Positionsabweichungsreferenzwert eine vorbestimmte Anzahl von Malen über eine vorbestimmte Anzahl von Flügen überschreitet.
  9. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Liefern (112, 208) der Anzeige ein Liefern der Anzeige auf einem primären Flugdatendisplay in einem Cockpit (16) des Flugzeugs (10) aufweist.
  10. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerflächen (22) Störklappen aufweisen.
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