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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung insbesondere zur Planung einer Triebwerkswartung, wobei die Triebwerksleistung durch einen Triebwerksleistungsparameter definiert ist.
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Im Rahmen der Wartung von Triebwerken erfolgt ein Festlegen des Wartungsumfangs (Workscope Level = definierte Wartungsanweisung) für jedes Triebwerksmodul, also der zur Wartung durchzuführenden Arbeiten und dabei auch die Definition des erforderlichen Zerlegungsgrads eines Triebwerks. Zu Beginn der Wartung wird ein vorläufiger Workscope Level auf Basis des Shop Handling Guides (SHG) und des Engine Maintenance Management Plans (EMMP) unter Einbeziehung von Kundenwünschen und Erfahrungswerten festgelegt. Der tatsächliche Zustand des Triebwerks bzw. seiner Module können bislang bei der Definition des vorläufigen Workscope Levels nicht berücksichtigt werden, da hierzu erforderliche Informationen zu diesem Zeitpunkt nicht verfügbar sind. Werden bei der Demontage des Triebwerks oder beim Boroskopieren ein erhöhter Verschleiß oder sonstige Beschädigungen vorgefunden, wird der Workscope Level entsprechend nach oben angepasst.
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Ein hoher vorläufiger Wartungsumfang hat einen hohen Zerlegungsgrad zur Folge, eine nachträgliche Reduktion dieses vorläufigen Workscope Levels ist nicht vorgesehen bzw. auch kaum möglich. Dies kann dazu führen, dass ein Triebwerksmodul einen höheren Wartungsaufwand erfährt, als es aufgrund seiner bisherigen Alterung benötigt hätte, so dass unnötiger Aufwand und damit auch unnötige Kosten anfallen.
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Aus der Offenlegungsschrift
US 2009/ 0048 730 A1 ist ein Verfahren zum Planen der Wartung eines Triebwerks bekannt, welches ein Überwachen eines Triebwerks mit mehreren Triebwerksmodulen und das Bestimmen einer oder mehrerer modulspezifischer Zustandsschätzungen für ein oder mehrere Triebwerksmodule basierend auf mehreren Triebwerksparametern umfasst. Modulspezifisch erforderliche Reparaturen können bei diesem Verfahren automatisch identifiziert werden.
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Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung vorzuschlagen, welches zur Planung einer Triebwerkswartung einsetzbar ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung vorgeschlagen, welches insbesondere zur Planung einer Triebwerkswartung einsetzbar ist. Die Triebwerksleistung ist dabei durch wenigstens einen Triebwerksleistungsparameter definiert. Das vorgeschlagene Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase sowie Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren;
- b) Bestimmen einer Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers wenigstens eines Modulwirkungsgrads und/ oder wenigstens eines Moduldurchflussparameters und/ oder wenigstens eines Moduldruckverlustparameters wenigstens eines Triebwerksmoduls gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers, wobei sich der wenigstens eine resultierende Modulskalierer aus einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts des wenigstens einen Leistungsparameters an einem Triebwerkslastpunkt berechnet;
- c) Ermitteln von wenigstens einen vorbestimmtem Triebwerksleistungsparameter an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt;
- d) Ermitteln der Auswirkung der (jeweiligen) Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den wenigstens einen Triebwerksleistungsparameter zum Messzeitpunkt am gleichen Referenz-Triebwerkslastpunkt.
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Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es, anhand der Änderung wenigstens eines Triebwerksleistungsparameters den Einfluss wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung der Triebwerksleistung zu bestimmen. Ausgehend von der Kenntnis des Einflusses verschiedener Triebwerksmodule auf die Verschlechterung der Triebwerksleistung kann der erforderliche Zerlegungsgrad eines Triebwerks bereits vor der Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen auf Basis von seit der letzten Wartung erfassten Messwerten an den Triebwerkskomponenten festgelegt werden. Dadurch ist es möglich, unnötige Maßnahmen während einer Triebwerkswartung zu vermeiden und die erforderlichen Maßnahmen zur Leistungswiederherstellung zu identifizieren und durchzuführen. Zusätzlich ist es möglich mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens nachträglich erforderliche Anpassungen von Wartungsumfängen zumindest zu reduzieren, woraus sich insgesamt neben einer Senkung der Wartungskosten auch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und Transparenz gegenüber dem Wartungsauftraggeber erreichen lässt. Zur Strukturierung des Verfahrens sind die Verfahrensschritte mit alphabetisch aufeinanderfolgenden Buchstaben bezeichnet. Die Bezeichnung der Schritte dient lediglich deren Strukturierung und stellt keine Beschränkung bezüglich der Abfolge der Durchführung der vorausgehend oder auch im weiteren der Beschreibung genannten Verfahrensschritte dar.
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Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist die Triebwerksleistung durch einen Triebwerksleistungsparameter definiert. Ein für diesen Zweck geeigneter Triebwerksleistungsparameter ist beispielsweise die Abgastemperatur EGT, der Kraftstoffmassenstrom FF oder die Temperatur T4.
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In einem ersten Schritt wird wenigstens ein Messwert für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase erfasst. Zum Durchführen des Verfahrens geeignete Leistungsparameter sind dabei insbesondere Temperaturen und/ oder Drücke an definierten Positionen im Triebwerk, die Drehzahl von Triebwerkskomponenten, Ventilstellungen und/ oder Luft- bzw. Kraftstoffmassenströme.
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Gleichzeitig mit dem wenigstens einen Messwert für den wenigstens einen Leistungsparameter werden Messwerte für Flugparameter erfasst, welche den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt in der vorliegenden Flugphase charakterisieren. Geeignete Flugparameter sind dabei insbesondere die vorliegende Machzahl, Flughöhe, Fan-Drehzahl, Triebwerksdruckverhältnisse, Außentemperatur und Schubregelparameter.
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In einem weiteren Schritt wird eine Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers gegenüber einem Vorgabewert/ Modellwert des Modulskalierers bestimmt. Ein Modulskalierer definiert dabei einen Wirkungsgrad, einen Durchflussparameter oder einen Druckverlustparameter eines Triebwerksmoduls wie insbesondere des Fans, dem Niederdruckverdichter, dem Hochdruckverdichter, der Hochdruckturbine und der Niederdruckturbine gegenüber einem Vorgabewert oder Modellwert des Modulskalierers. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird wenigstens ein Modulwirkungsgrad und/ oder wenigstens eines Moduldurchflussparameter und/ oder wenigstens ein Moduldruckverlustparameter des Triebwerks betrachtet.
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Die Änderung des wenigstens einen resultierenden Modulskalierer berechnet sich dabei aus einer Abweichung des wenigstens einen am aktuell vorliegenden Triebwerkslastpunkt erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber dem Vorgabewert oder Modellwert des wenigstens einen Leistungsparameters an diesem Triebwerkslastpunkt. Dabei werden die Messwerte beispielsweise mit dem Verfahren AnSyn (Analyse durch Synthese) analysiert. Die erfassten Messwerte werden dabei mit ihren inneren Zusammenhängen analysiert und im Rahmen der Synthese aufbereitet. Dieses beispielhaft für das vorgeschlagene Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung einsetzbare Verfahren AnSyn ist insbesondere in der Veröffentlichung NATO RTO-TR-044 der NATO Research & Technology Organisation beschrieben:
- Performance Prediction and Simulation of Gas Turbine Engine Operation, Chapter 5.5.2. Control System Development & Analysis-By-Synthesis (AnSyn). Diese Veröffentlichung steht auch zum Download zur Verfügung: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a403085.pdf. Das Verfahren ist auch in einer Veröffentlichung von Bauer et al. beschrieben: „Fully Automated Model-Based Performance Analysis Procedure for On-Line and Off-Line Applications“ (https://asmedigitalcollection.asme.org/turbomachinery/article/130/1/011007/462391/Fully-Automated-Model-Based-Performance-Analysis, J. Turbomach. Jan 2008, 130(1): 011007 (7 pages). Selbstverständlich kann zum Berechnen der Änderung des wenigstens einen resultierenden Modulskalierers aus einer Abweichung des wenigstens einen am aktuell vorliegenden Triebwerkslastpunkt erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber dem Vorgabewert oder Modellwert des wenigstens einen Leistungsparameters an diesem Triebwerkslastpunkt auch jedes andere geeignete Verfahren eingesetzt werden.
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Das Ergebnis der Berechnung ist eine Änderung (Delta oder Faktor) des wenigstens einen resultierenden Modulskalierers auf wenigstens einen Modulwirkungsgrad (z. B. Delta eta HPC: Wirkungsgrad Hochdruckverdichter), wenigstens einen Moduldurchflussparameter (z. B. Delta flow parameter HPC) und/ oder wenigstens einen Moduldruckverlustparameter (z. B. Delta π HPC bzw. Delta ζ HPC). Dies wird als modularer Beitrag zum Triebwerksleistungsparameter bezeichnet. Die Berechnung der jeweiligen Modulskalierer erfolgt beispielsweise mithilfe eines nichtlinearen Leistungsrechnungsmodells des Triebwerks.
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In einem folgenden Schritt wird wenigstens ein Wert eines vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt. Der vorbestimmte Wert des Triebwerksleistungsparameters wird dabei insbesondere aus einer Modellberechnung oder aus den gespeicherten Daten wenigstens einer früherer Messung am Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt.
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In einem nächsten Schritt wird die Auswirkung der (jeweiligen) Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den wenigstens einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter zum Messzeitpunkt am gleichen Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt. Eine Änderung eines Modulskalierers führt zu einer Änderung von Leistungsparametern des jeweiligen Moduls am Referenz-Triebwerkslastpunkt, und damit zu einer Änderung des Triebwerksleistungsparameters am Referenz-Triebwerkslastpunkt.
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Aus der Kenntnis der Auswirkungen von Änderungen von Leistungsparametern der jeweiligen Triebwerksmodule am Referenz-Triebwerkslastpunkt kann der Einfluss von Änderungen der Leistungsparameter von einzelnen Triebwerksmodulen auf die Triebwerksleistung hergeleitet werden, wodurch der Einfluss der jeweiligen Triebwerksmodule auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung bestimmbar ist. Ausgehend von dieser Kenntnis kann der erforderliche Zerlegungsgrad eines Triebwerks bereits vor der Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen auf Basis von seit der letzten Wartung erfasster Messwerte an den Triebwerkskomponenten festgelegt werden
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Zu einer Verschlechterung der Gesamttriebwerksleistung führt insbesondere das Altern von Triebwerkskomponenten. Als Alterung wird die Änderung einer Modulkenngröße bezeichnet, wie beispielsweise die Änderung des Modulwirkungsgrads aufgrund der Änderung des Modulkennfeldes. Entsprechend kann eine Modulalterung ausgehend von der Änderung der resultierenden Modulskalierer auf Triebwerksleistungsparameter, wie insbesondere die Abgastemperatur umgerechnet werden. Die Änderung eines Triebwerksleistungsparameters stellt üblicherweise eine Verschlechterung der Triebwerksleistung dar. Diese kann vielfache Ursachen haben, wie beispielsweise die Alterung eines Moduls oder auch die Änderung des Betriebspunkts in einem Modul.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung weist als weiteren Schritt das Ermitteln einer Summe der Auswirkungen der Änderungen der einem oder mehreren Triebwerksmodulen zugeordneten Modulskalierer auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter auf, um den Einfluss des einen oder der mehreren Triebwerksmodule auf die Verschlechterung der Triebwerksleistung zu bestimmen, wobei jedem Triebwerksmodul insbesondere wenigstens ein Modulwirkungsgrad und/ oder wenigstens ein Moduldurchflussparameter und/ oder wenigstens ein Modeldruckverlustparameter zugeordnet ist. Dadurch, dass die Auswirkungen der Änderungen der Triebwerksmodule für einen Referenz-Triebwerkslastpunkt vorliegen, kann deren Summe berechnet und die Gesamtauswirkung der Änderungen dieser Triebwerksmodule auf die Triebwerksleistung bestimmt werden.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Zurücksetzen jeweils eines Modulskalierers auf einen Vorgabewert, ein nachfolgendes Vergleichen des Triebwerksleistungsparameters vor und nach dem Zurücksetzen des jeweils einen Modulskalierers auf den Vorgabewert und ein Ermitteln des Betrags oder Anteils des jeweiligen Modulskalierers auf die Änderung der Triebwerksleistung auf. Dieser Betrag oder Anteil stellt den modularen Betrag oder Anteil des dem jeweiligen Modulskalierer zugeordneten Triebwerksmoduls zur Änderung der Triebwerksleistung dar.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Durchführen der vorhergehenden Verfahrensschritte für eine Gruppe von Triebwerken, insbesondere der Triebwerke einer vorbestimmten Flotte auf. Auf diese Weise kann ein Vergleich eines Triebwerks mit einem oder einer Flotte von Triebwerken an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt durchgeführt werden, welcher im wesentlichen frei definierbar ist. Damit erlaubt das vorgeschlagene Verfahren dem Nutzer auch, die Triebwerksflotte individuell zusammenzustellen wie beispielsweise Triebwerke gleichen Baustandards, in gleichen oder verschiedenen Installationszeiträumen, mit gleichem Rating, etc. Darüber hinaus ist es auch möglich, einzelne Triebwerksmodule zu betrachten und mit individuellen Triebwerksmodulen zu vergleichen.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Bestimmen eines Wartungsumfangs eines Triebwerks die Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter beim Referenz-Triebwerkslastpunkt zwischen dem Zeitpunkt des Anhängens und des Abhängens des Triebwerks an einen Flugzeugflügel ermittelt. Auf diese Weise kann der Alterungsbeitrag einzelner Triebwerksmodule bezogen auf die Gesamtalterung des Triebwerks ermittelt werden.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu unterschiedlichen Zeitpunkten zwischen unterschiedlichen Installationszeiträumen auf. Beispielsweise lässt sich so der Alterungszustand vor und nach der Durchführung von Wartungsmaßnahmen vergleichen, insbesondere um die Wirksamkeit von Wartungsmaßnahmen bezüglich der Auswirkung der Leistungswiederherstellung zu prüfen. Auf diese Weise ist auch eine Prüfung und Überwachung der Wartung möglich.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu einem Zeitpunkt innerhalb eines Installationszeitraums auf. Beispielsweise lässt sich so der Bedarf einzelner Triebwerksmodule an einer Durchführung von Wartungsmaßnahmen mit dem Ziel der Leistungswiederherstellung bewerten.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters mehrerer Triebwerke zum gleichen Zeitpunkt innerhalb eines gleichen Installationszeitraums auf. Auf diese Weise können beispielsweise Änderungen im Betrieb der Triebwerke bzw. Triebwerksmodule bewertet werden, welche eine Auswirkung auf die Leistungsverschlechterung im Vergleich zu einer Referenzpopulation aufweisen.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Bilden von definierten Triebwerksclustern auf, welchen abhängig von der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines Triebwerksmoduls nachfolgend analysierte Triebwerke zugeordnet werden können. Auf diese Weise können zu einem späteren Zeitpunkt analysierte Triebwerke mit den, den Clustern vorher zugeordneten Triebwerken verglichen werden. Hieraus kann dann eine Einschätzung abgeleitet werden, ob die Module eines Triebwerks vergleichsweise stark oder weniger stark gealtert sind.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem definierte Triebwerkscluster gebildet werden, wird in einem weiteren Schritt ein möglicher Wartungsumfang für ein Triebwerk abhängig von dessen Zuordnung zu einem Triebwerkscluster bestimmt. Aus dieser Zuordnung lässt sich insbesondere unmittelbar bestimmen, ob ein großer oder geringerer Wartungsumfang zu erwarten ist.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung erfolgt zum Filtern von Messrauschen wenigstens eine Mittelung über mehrere Messzeitpunkte. Zum Filtern kann dabei insbesondere ein Mittelwertverfahren, ein Medianverfahren oder ein Kalmanfilter eingesetzt werden.
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In einem weiterem Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf:
- - wenigstens eine erste Messeinrichtung zum Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase;
- - wenigstens eine zweite Messeinrichtung zum Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren;
- - wenigstens eine Speichereinrichtung in welcher wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts, wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens eines Modulskalierers und wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter gespeichert sind; und
- - wenigstens eine mit der Speichereinrichtung verbundene Recheneinrichtung welcher die Messwerte der Messeinrichtungen zugeführt werden.
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Die Vorrichtung ist dabei eingerichtet, eine oder mehrere Ausführungsformen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung auszuführen.
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Die wenigstens eine erste Messeinrichtung dient zum Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase. Die wenigstens eine erste Messeinrichtung kann entsprechend ein Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur, ein Drucksensor zum Erfassen eines Drucks, ein Drehzahlsensor zum Erfassen einer Drehzahl einer Triebwerkskomponente, ein Positionssensor zum Erfassen einer Ventilstellung oder ein Massenstromsensor zum Erfassen eines Luft-, Gas- oder Kraftstoffmassenstroms sein.
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Die wenigstens eine zweite Messeinrichtung dient zum Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren und kann entsprechend ausgebildet sein, um beispielsweise die Machzahl, Flughöhe, Fan-Drehzahl, Triebwerksdruckverhältnisse, Außentemperatur oder Schubregelparameter unmittelbar zu erfassen oder geeignete Werte, die eine Herleitung dieser Flugparameter insbesondere mithilfe der Recheneinrichtung ermöglichen.
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In der wenigstens einen Speichereinrichtung ist wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts, wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens eines Modulskalierers und wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter gespeichert. Dabei können diese Werte in der Speichereinrichtung in Form einer Datenbank abgelegt sein, wo diese vorbestimmten Betriebszuständen des Triebwerks zugeordnet sind. Ebenso ist es aber auch möglich, dass in der Speichereinrichtung ein numerisches Triebwerksmodell hinterlegt ist, aus welchem Modellwerte für die Messwerte in verschiedenen Betriebszuständen des Triebwerksmodells abgeleitet werden können.
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Die Vorrichtung weist ferner wenigstens eine mit der Speichereinrichtung verbundene Recheneinrichtung auf, welcher die Messwerte der Messeinrichtungen zugeführt werden, um die verschiedenen Rechenvorgänge, die zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind, auszuführen.
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Insbesondere ist die vorgeschlagene Vorrichtung eingerichtet, eine oder mehrere Ausführungen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung durchzuführen. Insbesondere ist die Vorrichtung eingerichtet, einen oder mehrere der im vorausgehenden beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Dabei weist die Vorrichtung insbesondere die jeweils beschriebenen Funktionalitäten und Einrichtungen auf, die zur Durchführung der Verfahrensschritte erforderlich sind.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des Verfahrens, bei dem anhand der Änderung wenigstens eines Triebwerksleistungsparameters der Einfluss wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung der Triebwerksleistung bestimmbar ist. Damit ist es möglich, unnötige Maßnahmen während einer Triebwerkswartung zu vermeiden und die erforderlichen Maßnahmen zur Leistungswiederherstellung zu identifizieren und durchzuführen. Zusätzlich können dadurch nachträglich erforderliche Anpassungen von Wartungsumfängen zumindest reduziert werden, woraus sich insgesamt neben einer Senkung der Wartungskosten auch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und Transparenz gegenüber dem Wartungsauftraggeber erreichen lässt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur. Es zeigt
- 1 eine beispielhafte schematische Darstellung der Struktur eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung der Bestimmung von Modulskalierern sowie von Leistungsparametern von Triebwerksmodulen; und
- 3 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung.
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1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung der Struktur eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls 15 auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung sowie einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung. Oben ist ein Triebwerk 10 dargestellt, welches mehrere Triebwerksmodule 15 wie den Fan 15a, den Niederdruckverdichter 15b, den Hochdruckverdichter 15c, die Hochdruckturbine 15d und die Niederdruckturbine 15e aufweist.
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Am Triebwerk sind mehrere erste Messeinrichtungen 11 beispielsweise in Form eines Drehzahlsensors 11a oder eines Temperatursensors 11b, 11c zum Erfassen von Messwerten für mehrere Leistungsparameter in Form einer Drehzahl oder Temperatur der jeweiligen Triebwerksmodule 15 zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase angeordnet. Im Bereich des Triebwerks 10 ist ferner eine zweite Messeinrichtung 12 zum Erfassen von Messwerten für Flugparameter angeordnet, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren.
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In der 1 ist links eine Speichereinrichtung 20 dargestellt, in welcher wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert wenigstens eines Messwerts und/ oder wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert wenigstens eines Modulskalierers und/ oder wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter gespeichert sind. Die Speichereinrichtung 20 ist mit einer Recheneinrichtung 30 verbunden, welcher die Messwerte der Messeinrichtungen 11, 12 zugeführt werden. Mittels der in der Speichereinrichtung 20 vorhandenen Daten und der von den Messeinrichtungen 11, 12 erfassten Messwerten kann mittels der Recheneinrichtung 30 über ein Bestimmen einer Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers die Auswirkung dieser jeweiligen Änderung auf wenigstens einen Triebwerksleistungsparameter ermittelt werden. Eine solche Änderung kann beispielsweise in einer Änderung der Abgastemperatur in K oder einer prozentualen Änderung des vorherigen zum aktuellen Kraftstoffmassenstromverhältnisses bestehen. Beispielsweise kann so eine Änderung des Modulskalierers „Wirkungsgrad des Hochdruckverdichters Delta eta HPC“ um 2.0 % einer Änderung der Abgastemperatur von 6 K entsprechen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der Bestimmung der Modulskalierer sowie der Leistungsparameter von Triebwerksmodulen. Dabei sind links Vorgabe bzw. Modellwerte von mehreren Modulskalierern MSt0 zum Zeitpunkt t0 dargestellt. Diese entsprechen den theoretisch vorliegenden Modulskalierern beim aktuellen Triebwerkslastpunkt, der durch die mit der zweiten Messeinrichtung 12 erfassten Flugparameter charakterisiert ist.
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Durch das Erfassen von Leistungsparametern für wenigstens ein Triebwerksmodul 15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e mit der ersten Messeinrichtung 11 zu einem Messzeitpunkt t1 sowie von Flugparametern mit der zweiten Messeinrichtung, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt t1 charakterisieren, werden beispielsweise mittels dem Rechenverfahren AnSyn Änderungen der resultierenden Modulskalierer MSt1 gegenüber dem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers MSt0 berechnet. Der resultierende Modulskalierer ergibt sich aus einer Abweichung des erfassten Messwerts für den Leistungsparameter gegenüber dem Vorgabe- oder Modellwert des Leistungsparameters. Hieraus kann dann die Auswirkung der Änderung des Modulskalierers MS auf einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter LP zum Messzeitpunkt am Triebwerkslastpunkt ermittelt werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung, insbesondere zur Planung einer Triebwerkswartung, wobei die Triebwerksleistung durch einen Triebwerksleistungsparameter definiert ist.
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Das Verfahren weist wenigstens vier Verfahrensschritte auf, wobei in einem ersten Schritt a) wenigstens ein Messwert für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls 15 zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase sowie Messwerte für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren, erfasst werden. In einem zweiten Schritt b) wird eine Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers wenigstens eines Modulwirkungsgrads und/ oder wenigstens eines Moduldurchflussparameters und/ oder wenigstens eines Moduldruckverlustparameters wenigstens eines Triebwerksmoduls 15 gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers bestimmt. Der wenigstens eine resultierende Modulskalierer wird dabei aus einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts des wenigstens einen Leistungsparameters an einem Triebwerkslastpunkt berechnet. Im Schritt c) wird schließlich wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt, bevor im Schritt d) die Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den wenigstens einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter zum Messzeitpunkt am gleichen Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt wird.
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In einem optionalen Schritt e) des Verfahrens kann eine Summe der Auswirkungen der Änderungen der einem oder mehreren Triebwerksmodule 15 zugeordneten Modulskalierer auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter ermittelt werden, um den Einfluss des einen oder der mehreren Triebwerksmodule 15 auf die Verschlechterung der Triebwerksleistung zu bestimmen, wobei jedem Triebwerksmodul 15 insbesondere wenigstens ein Modulwirkungsgrad und/ oder wenigstens ein Moduldurchflussparameter und/ oder wenigstens ein Moduldruckverlustparameter zugeordnet ist. Eine Darstellung dieses Schritts bzw. dessen Ergebnis ist in 1 unten rechts dargestellt: die jeweiligen Anteile der einzelnen Triebwerksmodule 15a, 15b, 15c, 15d und 15e an der Verschlechterung der Triebwerksleistung im Zeitabschnitt zwischen t1 und t2.
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Optional können im Verfahren die drei aufeinanderfolgenden Schritte f), g) und h) durchgeführt werden, wobei im Schritt f) jeweils ein Modulskalierer auf einen Vorgabewert zurückgesetzt wird, im Schritt g) der Triebwerksleistungsparameter vor und nach dem Zurücksetzen des Modulskalierers auf den Vorgabewert verglichen wird und im Schritt h) der Betrag oder Anteil des jeweiligen Modulskalierers auf die Änderung der Triebwerksleistung ermittelt wird.
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In einem weiteren optionalen Schritt i) des Verfahrens werden die vorhergehenden Verfahrensschritte für eine Gruppe von Triebwerken, insbesondere der Triebwerke einer vorbestimmten Flotte durchgeführt.
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In einem weiteren optionalen Schritt j) wird die Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter beim Referenz-Triebwerkslastpunkt zwischen dem Zeitpunkt des Anhängens und des Abhängens des Triebwerks an den Flugzeugflügel ermittelt.
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In einem weiteren optionalen Schritt k) wird die Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu unterschiedlichen Zeitpunkten zwischen unterschiedlichen Installationszeiträumen verglichen.
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In einem weiteren optionalen Schritt 1) wird die Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu einem Zeitpunkt innerhalb eines Installationszeitraums verglichen.
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In einem weiteren optionalen Schritt m) wird die Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters mehrerer Triebwerke zum gleichen Zeitpunkt innerhalb eines gleichen Installationszeitraums verglichen.
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In einem weiteren optionalen Schritt n) werden definierte Triebwerkscluster gebildet, welchen abhängig von der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines Triebwerksmoduls nachfolgend analysierte Triebwerke zuordenbar sind. Eine graphische Darstellung solcher gebildeter Triebwerkscluster ist unten links in 1 gezeigt, wobei der erforderliche Wartungsumfang WL (workscope level) der Triebwerke über der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters der Triebwerksmodule aufgetragen ist. Das Cluster mit Triebwerken mit geringerem erforderlichen Wartungsumfang ist in der Grafik im linken unteren Bereich angeordnet, das Cluster mit Triebwerken mit höherem erforderlichen Wartungsumfang im rechten oberen Bereich.
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In einem weiteren optionalen Schritt o), welcher nach der Bildung von definierten Triebwerksclustern folgt, wird ein möglicher Wartungsumfang für ein Triebwerk abhängig von dessen Zuordnung zu einem Triebwerkscluster bestimmt. Der Wartungsumfang 35 ist als resultierendes Ergebnis in 1 ganz unten dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Triebwerk
- 11
- erste Messeinrichtung
- 11a
- Drehzahlsensor
- 11b
- Temperatursensor
- 11c
- Temperatursensor
- 12
- zweite Messeinrichtung
- 15
- Triebwerksmodul
- 15a
- Fan
- 15b
- Niederdruckverdichter
- 15c
- Hochdruckverdichter
- 15d
- Hochdruckturbine
- 15e
- Niederdruckturbine
- 20
- Speichereinrichtung
- 30
- Recheneinrichtung
- 35
- Wartungsumfang
- MS
- Modulskalierer
- LP
- Triebwerksleistungsparameter
- WL
- Wartungsumfang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0048730 A1 [0004]
