DE102022121418A1 - Device for determining and displaying the consequences of a fault condition in aircraft systems - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung und Anzeige von Konsequenzen eines Fehlerzustands von Systemen eines Luftfahrzeugs (100), wobei das Luftfahrzeug (100) eine Anzahl N von Systemen SYSn(101) aufweist, deren zeitabhängiger Systemzustand SZn(t) jeweils durch eine Anzahl Mnvon Systemparametern PARMn,mn(t) definiert ist, mit n = 1, 2, ..., N und N ≧ 1 und mn= 1, 2,..., Mnund Mn≧ 1 und t:= Zeit, wobei für die Gesamtheit der Systemparameter PARMn,mn(t) einΠn=1NMn−dimensionalerSystemparameterraumPerlaubtvorgegeben ist, der einen Normalbetrieb der Systeme SYSn(101) definiert.Die Vorrichtung umfasst eine erste Einheit (102), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs (100) zu ermitteln, mit t0: aktuelle Zeit; eine zweite Einheit (120), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, aktuelle Systemparameter PARMn,mn(t0) der Systeme SYSn(101) zu ermitteln; eine Auswerteeinheit (103), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist; auf Basis der aktuellen Systemparameter PARMn,mn(t0) und des SystemparameterraumsPerlaubteinen vom Normalbetrieb abweichenden aktuellen Fehlerzustand FZ(t0) eines oder mehrerer der Systemen SYSnzu ermitteln, und auf Basis des ermittelten Fehlerzustands FZ(t0) und der ermittelten aktuellen Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs für eine Anzahl S vorgegebener Auswirkungskategorien AWKsje Auswirkungskategorie AWKsfür den Fehlerzustand FZ(t0) Fehlerkonsequenzen FKAWKs(t) zu ermitteln, mit s = 1, 2, ..., S und S ≧ 1; und eine Ausgabeeinheit (104), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, für eine oder mehrere der Auswirkungskategorien AWKsdie ermittelten zugeordneten Fehlerkonsequenzen FKAWKs(t) auszugeben.The invention relates to a device and a method for determining and displaying the consequences of a fault state of systems of an aircraft (100), the aircraft (100) having a number N of systems SYSn(101), the time-dependent system state SZn(t) of which is determined by a number Mn of system parameters PARMn,mn(t) is defined, with n = 1, 2, ..., N and N ≧ 1 and mn = 1, 2,..., Mn and Mn ≧ 1 and t: = time, whereby for the entirety of the system parameters PARMn,mn(t) a Πn=1NMn−dimensional system parameter space Perallow is predetermined, which defines normal operation of the systems SYSn(101). The device comprises a first unit (102), which is designed and set up for a current operating phase BP(t0) of the aircraft (100) to be determined, with t0: current time; a second unit (120), which is designed and set up to determine current system parameters PARMn,mn(t0) of the systems SYSn(101); an evaluation unit (103) which is designed and set up for this purpose; based on the current system parameters PARMn,mn(t0) and the system parameter space Permissive to determine a current error state FZ(t0) of one or more of the systems SYSn that deviates from normal operation, and on the basis of the determined error state FZ(t0) and the determined current operating phase BP(t0) of the aircraft for a number S of predetermined impact categories AWKs for each impact category AWKs for the error condition FZ(t0) to determine error consequences FKAWKs(t), with s = 1, 2, ..., S and S ≧ 1; and an output unit (104) which is designed and set up to output the determined assigned error consequences FKAWKs(t) for one or more of the impact categories AWKs.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung und zur Anzeige von Konsequenzen eines Fehlerzustands von Systemen eines Luftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Luftfahrzeug mit einer ebensolchen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer ebensolchen Vorrichtung.The invention relates to a device for determining and displaying the consequences of an error condition in systems of an aircraft. The invention further relates to an aircraft with a similar device and a method for operating a similar device.
Der Begriff „System/e eines Luftfahrzeugs“ wird vorliegend weit gefasst verstanden. Er umfasst zumindest alle technischen Systeme, die an und/oder in einem Luftfahrzeug angeordnet sind und deren Steuerung für einen sicheren Betrieb des Luftfahrzeugs erforderlich ist.The term “system(s) of an aircraft” is understood broadly here. It includes at least all technical systems that are arranged on and/or in an aircraft and whose control is required for safe operation of the aircraft.
Beispiele derartiger Systeme sind der folgenden, nicht abschließenden Aufzählung zu entnehmen: Klimaanlage, Heizsysteme, Kühlsysteme, Druckregelsysteme, Energieversorgungssysteme, Feuerschutzsysteme, Feuer-/Rauchdetektorsysteme, Feuerlöschsysteme, Flugsteuerungssysteme, Flugführungssysteme, Aktuatoren, Steuerflächensysteme, Kraftstoffsysteme, Hydrauliksysteme, Tanksysteme, Energiespeichersysteme, Eis- und Regeschutzsysteme etc.Examples of such systems can be found in the following non-exhaustive list: air conditioning, heating systems, cooling systems, pressure control systems, power supply systems, fire protection systems, fire/smoke detector systems, fire extinguishing systems, flight control systems, flight guidance systems, actuators, control surface systems, fuel systems, hydraulic systems, tank systems, energy storage systems, ice and rain protection systems etc.
Heutige Systeme zur Warnung von Flugzeugbesatzungen über Fehlerzustände von Flugzeugsystemen (engl. „Crew Alerting Systeme“, CAS") setzen den Fokus auf die Anzeige identifizierter Systemfehler. Die Aufgabe der Piloten ist dann, von den angezeigten Systemfehlern auf Basis ihres Flugzeugsystemwissens und Wissens über den voraus liegenden operationellen Betrieb der aktuellen Flugmission auf die relevanten Auswirkungen/Konsequenzen zu schließen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.Today's systems for warning aircraft crews about error states in aircraft systems (crew alerting systems, CAS) focus on displaying identified system errors. The pilot's task is then to draw attention to the displayed system errors based on their aircraft system knowledge and knowledge of the system to draw conclusions about the relevant effects/consequences of the operational operation of the current flight mission and to take appropriate measures.
Hierbei kommt es, wie sich aus der Umfallursachenforschung ergibt, schnell zu einer Überforderung der Piloten und in den teilweise sehr kurzen Entscheidungszeiträumen zu Fehlentscheidungen.As research into the causes of accidents shows, the pilots quickly become overwhelmed and, in the sometimes very short decision-making periods, make wrong decisions.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die einerseits Fehlerzustände von Systemen eines Luftfahrzeugs ermittelt und darüber hinaus eine verbesserte Ermittlung und Anzeige von Konsequenzen eines oder mehrerer gleichzeitig ermittelter Fehlerzustände ermöglicht.The object of the invention is to provide a device which, on the one hand, determines error states in aircraft systems and, in addition, enables improved determination and display of the consequences of one or more simultaneously determined error states.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figures.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung und Anzeige von Konsequenzen eines Fehlerzustands von Systemen eines Luftfahrzeugs, wobei das Luftfahrzeug eine Anzahl N von Systemen SYSn aufweist, deren zeitabhängiger Systemzustand SZn(t) jeweils durch eine Anzahl Mn von Systemparametern PARMn,m
Beispielsweise umfasst ein Luftfahrzeug N = 100 Systeme. Jedes dieser Systeme besitzt einen zeitabhängigen Systemzustand SZn(t), der jeweils durch eine Anzahl Mn von zeitabhängigen Systemparametern PARMn,m
Die erste Einheit dient dazu eine aktuelle Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs zu ermitteln, wobei t0 die aktuelle Zeit ist. Im Zeitverlauf eines Fluges befindet sich das Luftfahrzeug in verschiedenen Betriebsphasen BP(t), wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die erste Einheit umfasst hierzu vorteilhaft einen Prozessor, der bspw. mit entsprechenden Sensoren oder mit entsprechenden Flugzeugsystemen, deren Daten/Signale eine Feststellung einer jeweiligen aktuellen Betriebsphase ermöglichen, verbunden ist. Die erste Einheit ist hierzu bspw. mit einem Flugführungssystem und/oder einem Navigationssystem und/oder einem Autopilotensystem und/oder einem FADEC-System (=„Full Authority Digital Engine Control“), und/oder einem „Flight-Mode Switch“ und/oder einem „Ground-Mode Switch“ und/oder einem „Flap-Control System“, etc. verbunden.The first unit serves to determine a current operating phase BP(t 0 ) of the aircraft, where t 0 is the current time. Over the course of a flight, the aircraft is in different operating phases BP(t), as will be explained in more detail below. For this purpose, the first unit advantageously comprises one Processor, which is connected, for example, to corresponding sensors or to corresponding aircraft systems, whose data/signals enable a respective current operating phase to be determined. For this purpose, the first unit is, for example, with a flight guidance system and/or a navigation system and/or an autopilot system and/or a FADEC system (“Full Authority Digital Engine Control”), and/or a “flight mode switch” and/ or a “Ground Mode Switch” and/or a “Flap Control System”, etc. connected.
Vorteilhaft ist die erste Einheit weiterhin dazu ausgeführt, die sich an die aktuelle Betriebsphase BP(t0) bis zur Beendigung des aktuellen Fluges anschließenden, d.h. zeitlich vorausliegende Betriebsphasen BP(t0 + Δt) des Luftfahrzeugs zu ermitteln, wobei t0 die aktuelle Zeit und Δt eine variable Zeitspanne ist, die einen Zeitraum von der aktuellen Zeit t0 bis zur geplanten Beendigung des Fluges zu einer Zeit tlanding abdeckt: Δt ∈ {0, tlanding- t0}.Advantageously, the first unit is also designed to determine the operating phases BP(t 0 + Δt) of the aircraft that follow the current operating phase BP(t 0 ) up to the end of the current flight, ie, the operating phases BP(t 0 + Δt) ahead of it, where t 0 is the current time and Δt is a variable time period covering a period from the current time t 0 until the scheduled termination of the flight at a time t landing : Δt ∈ {0, t landing - t 0 }.
Eine Betriebsphase BP(t) des Luftfahrzeugs kann bspw. durch eine oder mehrere der folgenden definiert sein:
- • Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden an einer Parkposition, Halteposition, (ParkPosition, „Taxi-Holding Position“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden beim Rollen („Taxi“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden während des Startvorgangs („T/O-Run“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Steigflug („Climb“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Horizontalflug („Cruise“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Sinkflug („Descent“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Horizontalflug („Holding Pattern“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Anflug („Approach“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs während der Landung („Landing“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs während des Durchstartens („Go-Around“)
- • Operation of the aircraft on the ground at a parking position, holding position (ParkPosition, “Taxi-Holding Position”)
- • Operation of the aircraft on the ground while taxiing (“taxi”)
- • Operation of the aircraft on the ground during the take-off process (“T/O-Run”)
- • Operation of the aircraft in climb
- • Operation of the aircraft in horizontal flight (“cruise”)
- • Operation of the aircraft in descent (“descent”)
- • Operation of the aircraft in horizontal flight (“Holding Pattern”)
- • Operation of the aircraft in the approach (“approach”)
- • Operation of the aircraft during landing (“landing”)
- • Operation of the aircraft during go-around
Diese Liste ist nicht abschließend und kann insbesondere um operationelle und/oder durch die Luftaufsicht („Air Traffic Control“) bedingte oder definierte Betriebsphasen BP(t) ergänzt werden.This list is not exhaustive and can be supplemented in particular by operational and/or air traffic control-related or defined operating phases BP(t).
Vorteilhaft werden von der Einheit für einen Flug zumindest folgende Betriebsphasen BP(t) des Luftfahrzeugs berücksichtigt:
- • Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden während des Startvorgangs („T/O-Run“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Steigflug („Climb“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Horizontalflug („Cruise“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Sinkflug („Descent“)
- • Betrieb des Luftfahrzeugs im Anflug („Approach“)
- • Operation of the aircraft on the ground during the take-off process (“T/O-Run”)
- • Operation of the aircraft in climb
- • Operation of the aircraft in horizontal flight (“cruise”)
- • Operation of the aircraft in descent (“descent”)
- • Operation of the aircraft on the approach (“approach”)
Für die Gesamtheit der Systemparameter PARMn,m
Liegen ein oder mehrere Systemparameter PARMn,m
Die Auswerteeinheit ermittelt weiterhin auf Basis des aktuellen Fehlerzustands FZ(t0) und der ermittelten aktuellen Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs für eine Anzahl S vorgegebener Auswirkungskategorien AWKs je Auswirkungskategorie AWKs eine oder mehrere Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft berücksichtigt die Auswerteeinheit dabei eine oder mehrere der folgenden nicht abschießend aufgelisteten Auswirkungskategorien AWKs:
- • Steuerbarkeit des Luftfahrzeugs
- • Flugleistung des Luftfahrzeugs
- • Reichweite des Luftfahrzeugs
- • Treibstoffverbrauch des Luftfahrzeugs
- • Maximale nutzbare Flughöhe des Luftfahrzeugs
- • Nutzbarkeit einer automatischen Systemsteuerung für einzelne Systeme SYSn
- • Nutzbarkeit einer manuellen Systemsteuerung für einzelne Systeme SYSn
- • Controllability of the aircraft
- • Flight performance of the aircraft
- • Range of the aircraft
- • Fuel consumption of the aircraft
- • Maximum usable flight altitude of the aircraft
- • Usability of an automatic system control for individual systems SYS n
- • Usability of a manual system control for individual systems SYS n
Vorteilhaft werden die Fehlerkonsequenzen FKAWK
In diesem Fall werden vorteilhaft insbesondere zwingend vorausliegende Betriebsphasen des Luftfahrzeugs bei der Ermittlung der Fehlerkonsequenzen FKAWK
Tritt bspw. ein aktueller Fehlerzustand FZ(t0) während einer aktuellen Betriebsphase BP(t0): = horizontaler Reiseflug in FL 410 auf, so werden, um im vorstehenden Beispiel zu bleiben, bei der Ermittlung der Fehlerkonsequenzen FKAWK
Tritt bspw. ein Triebwerksschaden an einem Triebwerk eines zweistrahligen Verkehrsluftfahrzeugs während eines Horizontalfluges in Reiseflughöhe (bspw. FL 410) auf, so hat dies Auswirkungen bspw. auf die Steuerbarkeit des Luftfahrzeugs, die Flugleistung des Luftfahrzeugs, die Reichweite des Luftfahrzeugs, den Treibstoffverbrauch des Luftfahrzeugs, die Maximale nutzbare Flughöhe des Luftfahrzeugs, ggf. die Nutzbarkeit einer automatischen Systemsteuerung für einzelne Systeme SYSn und ähnliches mehr. Die Auswirkungskategorie AWKs geben somit die „Dimensionen“ an, für die Fehlerkonsequenzen FKAWK
Die Auswerteeinheit ist vorteilhaft derart ausgeführt und eingerichtet, dass das Ermitteln der Fehlerkonsequenzen FKAWK
Alternativ ist die Auswerteeinheit vorteilhaft derart ausgeführt und eingerichtet, dass das Ermitteln der Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft wird das technische Systemmodell TSM des Luftfahrzeugs um ein mathematisches operationelles (Simulations-) Modell OSM ergänzt, welches dazu ausgeführt ist, bereitgestellte flugbetriebliche Zustände FBZ(t) des Luftfahrzeugs [wie bspw. aktuelle und/oder für die geplante Flugroute prädizierte dynamische Zustände des Luftfahrzeugs] und/oder bereitgestellte aktuelle und/oder für die geplante Flugroute prädizierte externe Umgebungsfaktoren EUF(t) [wie bspw. aktuelle und/oder prädizierte Wetterzustände entlang einer Flugroute des Luftfahrzeugs, aktuelle und/oder prädizierte Flugverkehrsinformationen (gesperrte Luftstraßen, gesperrte Flughäfen etc.)] zu berücksichtigen und davon abhängige Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft werden dem operationellen Simulations-Modell OSM hierzu entsprechende aktuelle Daten FBZ(t) und EUF(t)), wie bspw. aktueller und/oder prädizierter dynamischer Zustand des Luftfahrzeugs, aktuelle und/oder prädizierte Wetterdaten entlang der geplanten Flugroute, sowie Flugverkehrsinformationen entlang der Flugroute zur Verfügung gestellt. Dies erfolgt bevorzugt per drahtloser Übermittlung der Daten/Informationen von Bodenstationen und/oder Satelliten zur Auswerteeinheit und damit zum operativen Simulations-Modell OSM. Die Auswerteeinheit verfügt vorteilhaft über die entsprechenden Daten-Empfangsschnittstellen.The operational simulation model OSM is advantageously provided with corresponding current data FBZ(t) and EUF(t)), such as the current and/or predicted dynamic state of the aircraft, current and/or predicted weather data along the planned flight route, as well as air traffic information the flight route is provided. This is preferably done via wireless transmission of the data/information from ground stations and/or satellites to the evaluation unit and thus to the operational simulation model OSM. The evaluation unit advantageously has the corresponding data receiving interfaces.
Das operationelle Simulations-Modell OSM ist vorteilhaft mit dem technischen System-Modell TSM des Luftfahrzeugs verbunden/vernetzt und nutzt vorteilhaft dessen Eingangsdaten und/oder dessen ermittelte Teilergebnisse und/oder dessen ermittelte Ergebnisse zu Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft werden somit die Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft werden Simulationen mit dem technischen System-Modell TSM des Luftfahrzeugs sowie ggf. mit dem zusätzlichen operationellen Simulations-Modul OSM genutzt, um die vorgenannte Look-Up-Tabelle zu erzeugen.Simulations with the technical system model TSM of the aircraft and, if necessary, with the additional operational simulation module OSM are advantageously used to generate the aforementioned look-up table.
Die Ausgabeeinheit ist erfindungsgemäß dazu ausgeführt und eingerichtet, für eine oder mehrere der Auswirkungskategorien AWKs die ermittelten zugeordneten aktuellen Fehlerkonsequenzen FKAWK
Von der Ausgabeeinheit werden bspw. die ermittelten Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit dazu ausgeführt und eingerichtet, die ermittelten Fehlerkonsequenzen FKAWK
Besonders vorteilhaft ist die Auswerteeinheit dazu ausgeführt und eingerichtet, die Kritikalität in Bezug auf eine sichere weitere Flugdurchführung mit ihren zeitlich voraus liegenden Betriebsphasen zu bewerten. In dieser Weiterbildung werden für auftretende Fehlerzustände somit nicht nur Fehlerkonsequenzen FKAWK
Die Qualität O(KKg) ist vorteilhaft eine Farbe, eine Hintergrundfarbe und/oder eine Schrift- und/oder Symbolfarbe und/oder eine Symbolart oder eine Schriftart.The quality O(KK g ) is advantageously a color, a background color and/or a font and/or symbol color and/or a symbol type or a font.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Auswerteeinheit dazu ausgeführt und eingerichtet, auf Basis des für eine aktuelle Zeit t0 ermittelten Fehlerzustands FZ(t0) dessen Entwicklung für alle Systeme SYSn für vorausliegende Zeiten t = t0 + Δt als Fehlerzustände FZ(t) = FZ(t0 + Δt) zu prädizieren und auf Basis der prädizierten Fehlerzustände FZ(t) = FZ(t0 + Δt) prädizierte Fehlerkonsequenzen FKAWK
Damit können bspw. Fehlerzustände FZ(t) berücksichtigt werden, von denen bekannt ist, dass sie einen zeitlichen Verlauf haben und ggf. zu weiteren Fehlern Anlass geben.This allows, for example, error states FZ(t) to be taken into account, which are known to have a time course and may give rise to further errors.
Vorteilhaft erfolgt das Ermitteln der prädizierten Fehlerkonsequenzen FKAWK
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug mit einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben.A further aspect of the invention relates to an aircraft with a device as described above.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Ermittlung und Anzeige von Konsequenzen eines Fehlerzustands von Systemen eines Luftfahrzeugs, wobei das Luftfahrzeug eine Anzahl N von Systemen SYSn aufweist, deren zeitabhängiger Systemzustand SZn(t) jeweils durch eine Anzahl Mn von Systemparametern PARMn,m
- • Ermitteln einer aktuelle Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs;
- • Ermitteln der aktuellen Systemparameter PARMn,m
n (t0) der Systeme SYSn; - • auf Basis der aktuellen Systemparameter PARMn,m
n (t0) und des Systemparameterraums - • auf Basis des ermittelten aktuellen Fehlerzustands FZ(t0) und der ermittelten aktuellen Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs für eine Anzahl S vorgegebener Auswirkungskategorien AWKS je Auswirkungskategorie AWKS für den aktuellen Fehlerzustand FZ(t0) Ermitteln von Fehlerkonsequenzen FKAWK
s (t), mit s = 1, 2, ..., S und S ≧1; und - • für eine oder mehrere der Auswirkungskategorien AWKS Ausgeben der ermittelten zugeordneten Fehlerkonsequenzen FKAWK
s (t).
- • Determine a current operating phase BP(t 0 ) of the aircraft;
- • Determine the current system parameters PARM n,m
n (t 0 ) of the systems SYS n ; - • based on the current system parameters PARM n,m
n (t 0 ) and the system parameter space - • based on the determined current error state FZ(t 0 ) and the determined current operating phase BP(t 0 ) of the aircraft for a number S of predetermined impact categories AWK S per impact category AWK S for the current error state FZ(t 0 ) Determination of error consequences FK AWK
s (t), with s = 1, 2, ..., S and S ≧1; and - • for one or more of the impact categories AWK S outputting the determined assigned error consequences FK AWK
s (t).
Vorteilhaft erfolgt das Ermitteln der Fehlerkonsequenzen FKAWK
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die ermittelten Fehlerkonsequenzen FKAWK
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass auf Basis des für eine aktuelle Zeit t0 ermittelten Fehlerzustands FZ(t0) eines oder mehrerer der Systeme SYSn, dessen Entwicklung für alle Systeme SYSn für vorausliegende Zeiten t = t0 + Δt als Fehlerzustände FZ(t) = FZ(t0 + Δt) prädiziert und auf Basis der prädizierten Fehlerzustände FZ(t) = FZ(t0 + Δt) prädizierte Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft werden die ermittelten prädizierten Fehlerkonsequenzen. FKAWK
Vorteilhaft erfolgt das Ermitteln der prädizierten Fehlerkonsequenzen FKAWK
Vorteilhaft werden die prädizierten Fehlerkonsequenzen FKAWK
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine sinngemäße und analoge Übertragung der vorstehenden Ausführungen zu der vorgeschlagenen Vorrichtung.Further advantageous embodiments and advantages of the proposed method result from a corresponding and analogous transfer of the above statements to the proposed device.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail - if necessary with reference to the drawing. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:
-
1 ein von der Ausgabeeinheit ausgegebene Tabelle, in der Fehlerkonsequenzen für verschiedene Auswirkungskategorien AWKs und Flugphasen (= Betriebsphasen BP(t) = BP(t0 + Δt)) des Luftfahrzeugs angegeben sind, -
2 ein von der Ausgabeeinheit ausgegebene Tabelle, in der Fehlerkonsequenzen für verschiedene Auswirkungskategorien AWKs und Flugphasen (= Betriebsphasen BP(t) = BP(t0 + Δt)) des Luftfahrzeugs angegeben sind, -
3 einen schematisierten Aufbau einer vorgeschlagenen Vorrichtung, und -
4 einen stark schematisierten Ablaufplan eines vorgeschlagenen Verfahrens.
-
1 a table issued by the output unit in which error consequences are specified for various impact categories AWK s and flight phases (= operating phases BP(t) = BP(t 0 + Δt)) of the aircraft, -
2 a table issued by the output unit in which error consequences are specified for various impact categories AWK s and flight phases (= operating phases BP(t) = BP(t 0 + Δt)) of the aircraft, -
3 a schematic structure of a proposed device, and -
4 a highly schematized flowchart of a proposed procedure.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ermittelt die Konsequenzen von aktuellen FZ(t0) und ggf. prädizierten FZ(t + Δt) Systemfehlern (= Fehlerzuständen) von Flugzeugsystemen SYSn während eines Flug für die aktuelle und ggf. für vorausliegende Betriebsphase/n des Luftfahrzeugs 100 und gibt die Konsequenzen der Systemfehler optisch aus, so dass die Piloten des Luftfahrzeugs bereits bewertete Angaben zu den Fehlerkonsequenzen und damit den vor ihr liegenden Herausforderungen bereitgestellt werden.The proposed device determines the consequences of current FZ(t 0 ) and possibly predicted FZ(t + Δt) system errors (= error states) of aircraft systems SYS n during a flight for the current and, if applicable, for the preceding operating phase(s) of the
Dazu können die Fehlerkonsequenzen FKAWK
Im Folgenden soll die oben gezeigte exemplarische Darstellung an einem konkreten Beispiel erläutert werden. Besondere Vorteile bietet die vorgeschlagene Vorrichtung bei schleichenden Fehlerszenarien oder in widersprüchlichen Situationen. Die Beispielfehlersituation stellt sich wie folgt dar:
- Ein zweimotoriges Verkehrsluftfahrzeug (bspw. ein Airbus A350) befindet sich im Steigflug eines normalen Mittelstreckenflugs. Dabei ergeben sich folgende Fehler.
- A twin-engine commercial aircraft (e.g. an Airbus A350) is in the climb of a normal medium-haul flight. This results in the following errors.
Die Kombination aus Fehler 1, 2 und 3 führt zu der Situation, dass auf kurze Sicht gesehen, das Abschalten des rechten Triebwerks anhand der Standardprozedur angebracht ist.The combination of
Bezogen auf die gesamte Flugmission bis zur Landung stellt dies jedoch die schlechteste Option dar, da sich das Flugzeug ohne Gegenmaßnahmen dann praktisch ohne Schub (ein Triebwerk aus, das andere im Leerlauf) in niedriger Höhe mit niedriger Geschwindigkeit befindet.However, in relation to the entire flight mission until landing, this is the worst option, since without countermeasures the aircraft will then be at low altitude and low speed with practically no thrust (one engine off, the other idling).
Eine weitsichtigere Lösung wäre in dem Fall der Versuch die Öltemperatur im rechten Triebwerk zu reduzieren oder es nur temporär abzuschalten, um es rechtzeitig vor der Landung wieder anzuschalten, um für den Zeitpunkt ab dem Ausfahren der Landeklappen ein regelbares Triebwerk zur Verfügung zu haben.A more far-sighted solution in this case would be to try to reduce the oil temperature in the right engine or to only switch it off temporarily in order to switch it on again in time before landing in order to have a controllable engine available from the moment the flaps are extended.
Dies ist eine Erkenntnis, die die Flugzeugbesatzung aktuell nur nach Analyse der Gesamtsituation in Verbindung mit fundierter eigener Systemkenntnis erlangen kann.This is an insight that the flight crew can currently only gain after analyzing the overall situation in conjunction with their own in-depth knowledge of the system.
Insbesondere das Ergebnis, eine temporäre Verschlechterung in Kauf zu nehmen, um eine langfristige Verbesserung zu erlangen, müsste im Stand der Technik von den Piloten selbst erkannt werden, was aber sicher nicht allgemein angenommen werden kann. Im Stand der Technik erfolgt die Anzeige von Systemfehlern auf Systemebene („Triebwerk 1 hohe Öltemperatur“, „Schubhebel 1 Fehler“ und „Schubregler Fehler“). Das Erkennen von Fehlerkonsequenzen auch für zeitlich voraus liegende Betriebsphasen des Luftfahrzeugs, insbesondere das Erkennen zeitlich voraus liegender kritischer Betriebsphasen (hier: die Landung und der „Go-Around“) wird durch die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht.In particular, the result of accepting a temporary deterioration in order to achieve a long-term improvement would have to be recognized by the pilots themselves in the state of the art, but this certainly cannot be generally accepted. In the prior art, system errors are displayed at system level (“
Die vorgeschlagene Vorrichtung ermittelt die Konsequenzen der identifizierten Fehler für die aktuelle sowie die noch folgenden Betriebsphasen und stellt diese grafisch dar. Dadurch lassen sich die Konsequenzen eines erkannten Fehlerzustandes FZ(t) für die weitere Durchführung des aktuellen Fluges von den Piloten einfacher auffassen.The proposed device determines the consequences of the identified errors for the current and subsequent operating phases and displays them graphically. This makes it easier for the pilots to understand the consequences of a recognized error condition FZ(t) for the further execution of the current flight.
Die aus den vorstehend genannten Fehlern (1, 2, 3) hervorgehenden Konsequenzen für den weiteren Flugverlauf sind (vgl.
Die Vorrichtung umfasst eine erste Einheit 102, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, eine aktuelle Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs 100 zu ermitteln.The device comprises a
Die Vorrichtung umfasst eine zweite Einheit 120, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, aktuelle Systemparameter PARMn,m
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Auswerteeinheit 103, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, auf Basis der aktuellen Systemparameter PARMn,m
Die Auswerteeinheit 103 ist weiterhin dazu ausgeführt und eingerichtet, die ermittelten aktuellen Fehlerkonsequenzen FKAWK
Die Vorrichtung umfasst schließlich eine Ausgabeeinheit 104, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, für eine oder mehrere der Auswirkungskategorien AWKs die ermittelten zugeordneten Fehlerkonsequenzen FKAWK
Die dargestellten Pfeile repräsentieren die Datenkommunikation zwischen den Einheiten.The arrows shown represent the data communication between the units.
In einem Schritt 201 erfolgt ein Ermitteln einer aktuelle Betriebsphase BP(t) des Luftfahrzeugs 100.In a
In einem Schritt 202 erfolgt ein Ermitteln der aktuellen Systemparameter PARMn,m
In einem Schritt 203 erfolgt auf Basis der aktuellen Systemparameter PARMn,m
In einem Schritt 204 erfolgt auf Basis des ermittelten aktuellen Fehlerzustands FZ(t0) und der ermittelten aktuellen Betriebsphase BP(t0) des Luftfahrzeugs 101 für eine Anzahl S vorgegebener Auswirkungskategorien AWKs je Auswirkungskategorie AWKs für den aktuellen Fehlerzustand FZ(t) ein Ermitteln aktueller Fehlerkonsequenzen FKAWK
In einem Schritt 204 erfolgt für eine oder mehrere der Auswirkungskategorien AWKs ein Ausgeben der ermittelten zugeordneten aktuellen Fehlerkonsequenzen FKAWK
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been illustrated and explained in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the examples disclosed and other variations may be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a large number of possible variations exist. It is also to be understood that exemplary embodiments are truly examples only and should not be construed in any way as limiting the scope, application, or configuration of the invention. Rather, the preceding description and the description of the figures enable the person skilled in the art to concretely implement the exemplary embodiments, whereby the person skilled in the art can make a variety of changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, with knowledge of the disclosed inventive concept, without To leave the scope of protection, which is defined by the claims and their legal equivalents, such as a further explanation in the description.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 100100
- Luftfahrzeugaircraft
- 101101
-
Systeme SYSn des Luftfahrzeugs 100Systems SYS n of the
aircraft 100 - 102102
-
Einheit zur Ermittlung einer aktuellen Betriebsphase des Luftfahrzeugs 100Unit for determining a current operating phase of the
aircraft 100 - 103103
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 104104
- AusgabeeinheitOutput unit
- 201-205201-205
- VerfahrensschritteProcedural steps
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-
2022
- 2022-08-24 DE DE102022121418.4A patent/DE102022121418A1/en active Pending
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