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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Trendmonitoring von Maschinenkomponenten
und insbesondere Trendmonitoring von Hubschrauber-Triebwerkkomponenten
für das
Wartungsmanagement. Die Erfindung betrifft ferner eine Triebwerkwartungs-Anzeigeeinrichtung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
ist bekannt, dass Flugzeugturbinentriebwerke regelmäßig überholt
und inspiziert werden müssen,
um Probleme während
des Triebwerksbetriebs zu vermeiden. Ein spezieller Typ von Inspektion,
der als Inspektion des heißen
Abschnitts (HSI – Hot
Section Inspection) bekannt ist, wird typischerweise an einem Turbinentriebwerk
nach einer vorbestimmten Zeitdauer durchgeführt, um den Verschleiß und die
Abnutzung an speziellen Triebwerkskomponenten zu bestimmen. Inspektionen
des heißen
Abschnitts sind aufwändig
hinsichtlich der Kosten der involvierten Arbeitskraft, da diese
Inspektionen es typischerweise erfordern, dass das Triebwerk teilweise zerlegt
wird, um die speziellen zu inspizierenden Teile anzusehen. Sie auch
aufwändig,
weil sie es erforderlich machen, dass das betroffene spezielle Flugzeug
aus dem Dienst genommen werden muss. Eine andere Art von Wartung,
die zu jeder Zeit während des
Flugzeugdienstes erforderlich sein kann, ist das Austauschen von
kritischen Komponenten, die eine deklarierte Lebensdauergrenze haben.
Lebensdauergrenzen sind typischerweise hinsichtlich einer maximalen
Anzahl von Zyklen oder Stunden spezifiziert. Eine andere Art von
Triebwerkwartung, die an Turbinenflugzeugtriebwerken durchgeführt werden
muss, ist als Überholungen
bekannt. Überholungen
erfordern, dass das Flugzeug und das Triebwerk außer Dienst
genommen werden müssen,
um so die Inspektion, die Reparatur oder das Ersetzen von allen Triebwerkkomponenten
zuzulassen. Diese Art von War tung ist besonders aufwändig und
kann bis zu 70% der ursprünglichen
Kosten des Triebwerks betragen, abhängig von dem Triebwerktyp und
exakt davon, welche Komponenten überholt
werden müssen.
Für Hubschraubertriebwerke
fordert das Wartungskonzept der meisten Hersteller, dass die grundlegende
Zeit zwischen Überholungen
(TBO – time between
overhaul) bei etwa der 3000-Betriebsstunden-Markierung durchgeführt wird.
Mit relevanten Unterstützungsdaten
und der Hilfe des Triebwerkherstellers können Flottenbetreiber Verlängerungen über die
veröffentlichte
grundlegende TBO erhalten oder einem "zustandsabhängigen" Triebwerküberholungsprogrammfolgen.
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Das
Problem, welches sich bei den meisten Flugzeugturbinentriebwerken
ergibt, ist, dass die Triebwerke unterschiedlichen Verschleißniveaus während ihres
Einsatzdienstes ausgesetzt sind. Beispielsweise kann das Hubschraubertriebwerk
höheren
Verschleißniveaus
ausgesetzt sein, wenn es während
eines vorgegebenen Einsatzes eine große Anzahl von Starts und Landungen
gibt. Während
jeden Starts muss das Triebwerk auf seine Abhebedrehzahl hochgefahren
werden, und wenn der Hubschrauber landet, muss das Triebwerk zurück auf eine
niedrige Drehzahl gefahren werden, so dass der Hubschrauber über Grund
schweben kann, oder das Triebwerk wird zum Abschalten heruntergefahren. Jeder
dieser Starts und jede dieser Landungen stellt einen einzelnen Zyklusvorgang
des Triebwerks dar, und für
einen Hubschrauber im Dienst kann es während eines vorgegebenen Einsatzes
einige Starts und Landungen geben. Je größer die Anzahl von Zyklen pro
Einsatz ist, umso größer ist
der Verschleiß an
den Triebwerkkomponenten.
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Ein
anderes Element, das zusätzlichen
Verschleiß zu
den Triebwerkkomponenten addiert, ist die Art, wie die Triebwerke
während
jedes dieser Zyklen beschleunigt und verlangsamt werden. Piloten
haben häufig
unterschiedliche Flugstile infolge unterschiedlicher Wetterbedingungen
oder persönlicher
Erfahrung und benutzen manchmal die Schubsteuerelemente in einer
Weise, die höhere
Belastungsniveaus auf die Triebwerkbauteile aufbringt als überlicherweise
erwartet werden darf. Beispielsweise kann es sein, dass ein Hubschrauberpilot,
der in einem knappen Einsatzplan fliegt, das Triebwerk schneller
hochfährt,
um schneller vom Boden wegzukommen. Der gleiche Pilot kann auch
das Triebwerk schneller herunterfahren, um so schneller zu landen,
bei hohen Triebwerkdrehzahlen am Boden schweben und dann schnell
das Triebwerk wieder hochfahren, um wieder viel schneller in die
Luft zu kommen. Die betriebsmäßige Nutzung
des Triebwerks unter diesen Umständen
bringt noch höhere
Belastungen auf die Triebwerkkomponenten auf als normal erwartet
werden würde.
Das verringert die Dauer der Dienstzeit, bevor die Triebwerkkomponenten
entweder eine Inspektion des heißen Abschnitts, ein Austauschen
kritischer Teile oder eine vollständige Überholung benötigen.
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Da
verschiedene Flugzeugflotten unterschiedlichen Niveaus an Betriebsbelastung
ausgesetzt sind, kann der tatsächliche
Verschleiß an
Triebwerken von einer Flotte zu einer anderen beträchtlich variieren. Ähnlich können unterschiedliche
Flugzeuge in einer Flotte unterschiedlichen Betriebsbelastungsniveaus
ausgesetzt sein, und der tatsächliche Verschleiß an Triebwerken
kann von einem Flugzeug zu einem anderen beträchtlich variieren.
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Flugzeugtriebwerkwartung
stellt einen signifikanten Kostenposten beim Betreiben eines Flugdienstes
dar. Eine schlechte Finanzplanung für die Kosten von Inspektion,
Teileaustausch, Triebwerküberholungen,
etc. kann nicht toleriert werden. Verschiedene Wartungspläne wurden
deshalb in der Flugzeugwartungsindustrie entwickelt, um Flugdienstleistern
einen festen Kostenplan für
die Triebwerkwartung über
einen Zeitraum von einer Anzahl von Jahren bereitzustellen. Da Triebwerkwartungspläne, z.B.
ein garantierter finanzieller Schutzplan (GFPP – guaranteed financial protection
plan) standardisiert sind, benötigen
manche Flugzeugflotten mit einem geringeren Maß an tatsächlichem Verschleiß die Wartung
zu bald, während
andere Flotten mit einem größeren Maß an Verschleiß die Wartung früher als
erwartet benötigen.
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Das
Standardisieren von Flugzeugtriebwerkwartung basiert auf einer groben,
wenn auch manchmal ausgefeilten Abschätzung der erwarteten Nutzung
von Triebwerkkomponenten und Flugzeug in einer Flotte für die Zeitdauer
des Wartungsplans. Im Fall eines etablierten Betriebs kann der Plan
somit auf einer Vorhersage von Triebwerkkomponentenverschleiß und -nutzung
basieren, indem man die Geschichte der Triebwerknutzung und/oder
Flugzeugnutzung so wie die speziellen Wartungsanforderungen der Triebwerke
analysiert. Flug-Aufzeichnungsbücher können analysiert
werden, um Faktoren wie die erreichte Höhe, den Brennstoffverbrauch, die
Anzahl an Triebwerkzyklen (d.h. Starts und Landungen sowie Herunterfahren
des Triebwerks) und die Flugstunden zu bestimmen. In dem Fall eines neuen
Betriebs oder eines neuen Triebwerks kann das Standardisieren des
Wartungsplans schwieriger sein, und somit kann es einen größeren Fehlergrenzbereich
haben. In der Folge wird es eine schwierige Aufgabe für einen
Triebwerkwartungs-Dienstleister, festzustellen, ob eine Rate für einen
Wartungsplan für
jeden seiner Kunden gerecht angewandt ist. Es wird auch eine schwierige
Aufgabe für
die Wartungsmanager von Flugzeugflotten, festzustellen, ob die Triebwerke
in der Flotte in korrekter Übereinstimmung
mit einem Wartungsplan geflogen werden. Außerdem wird es eine schwierige
Aufgabe für
Flugzeugwartungs-Manager, die Daten für Werkstattaufenthalte oder
die mit Werkstattaufenthalten inhärenten Kosten präzise vorherzusagen
und zu optimieren.
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Das
Nettoergebnis davon, einem derartigen Wartungsplan gemäß dem Stand
der Technik zu folgen, ist, dass Flugservicebetreiber, die ihr Flugzeug mit
Sorgfalt und unter günstigen
Bedingungen nutzen und betreiben, tatsächlich mehr zahlen als sie
sollten. Somit gibt es keinen Anreiz in dem Wartungsplan, den Betrieb
eines Flugzeugs oder einer Flotte zu organisieren, um die Nutzung
der Triebwerkkomponenten zu verringern oder zu kontrollieren.
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Triebwerkdiagnosesysteme
sind in US-A-5 018 069 und in Frenster JA et al.: "Improved Flighttime
Diagnostics Using an Expert Maintenance TooI (XMAN II)" Proceedings of NEACON,
US, New York, IEEE, Vol.-, 21. Mai 1990, Seiten 1354–1357 beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Folglich
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Überwachen
von Triebwerknutzung und zum Bestimmen der verbleibenden Zeit bis
zu Inspektionen des heißen
Abschnitts, des Ersetzens kritischer Komponenten und Triebwerküberholungen
zu bestimmen. Gemäß einem
ersten breiten Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel erreicht durch
eine Anzeigeeinrichtung, die eine vergleichende Anzeige von Triebwerkkomponentennutzung
relativ zur maximal empfohlenen Nutzung liefert. Somit liefert die
Erfindung gemäß einem
ersten Aspekt ein Flugzeugwartungs-Überwachungsanzeigeeinrichtungssystem,
wie in Anspruch 1 beansprucht.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Überwachen
der Triebwerknutzung bereitzustellen, um Werkstattaufenthaltsdaten
und Wartungsplankosten vorherzusagen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Überwachen
der Triebwerknutzung bereitzustellen, um einen Vorschlag für eine bessere
Nutzung eines Flugzeugs oder eines speziellen Flugzeugs in einer
Flotte von Flugzeugen festzulegen, um Triebwerkverschleiß bei Flugzeugen mit
höheren
Verschleißniveaus
zu kontrollieren.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Überwachen
der Triebwerknutzung bereitzustellen, um Übereinstimmung mit einem Triebwerkwartungsplan
zu bestimmen und Reports zu erstellen, die Übereinstimmung mit dem Triebwerkwartungsplan
betreffen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Überwachen
des Betriebs von mindestens einem Flugzeugtriebwerk bereitgestellt,
wie in Anspruch 2 beansprucht.
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Nach
einer Ausführungsform
beinhaltet das Verfahren das Etablieren eines Zeitplans für geplante Wartungsaktivitäten für das Triebwerk,
basierend auf einer erwarteten Nutzung des Triebwerks, Überwachen
von Betriebsparametern für
das Triebwerk während
der Verwendung, Analysieren der Betriebsparameter, um vorherzusagen,
wann die geplanten Wartungsaktivitäten durchgeführt werden
sollen, Bereitstellen einer Anzeige davon, ob eine Benutzung des Triebwerks
eine Wartung vor dem Zeitplan erforderlich macht. Der Wartungsplan-Zeitplan
kann auf dem wahrscheinlichsten Szenario basieren, unter den Bedingungen
einer vorgeschlagenen Nutzung des Triebwerks. Indem man eine Anzeige
dahingehend bereitstellt, ob der tatsächliche Betrieb des Triebwerks über die
Zeit in Übereinstimmung
mit dem Wartungplan ist, kann der Triebwerkbetreiber den Triebwerksbetrieb
entsprechend managen. Die Information über das Flugzeug oder das Flottenprofil,
die verwendet wird, um einen Wartungplan zu erzeugen, kann die geografische
Lokalisierung des Betriebs des Flugzeugtriebwerks, die Flugstunden
pro Jahr, die Länge
der Flüge,
die gewünschte
Zeit zwischen Überholungen
(TBO – time
between overhauls) und die Zeit zwischen Inspektionen des heißen Abschnitts
(HSI – hot
section inspection) beinhalten, die von dem Flugzeugbetreiber gefordert
wurden, sowie Informationen über
den Hintergrund der Betreibers oder die Geschichte, falls verfügbar. Die
Aspekte, die in den Wartungplan eingeschlossen werden sollen, sind
die folgenden zeitlich geplanten Ereignisse: Überholung (O/H); Inspektion
des heißen
Abschnitts (HSI); Ermüdung
bei geringen Zyklen (LCF – low
cycle fatigue), nämlich
das Austauschen von Teilen nach einer normalen Dienstlebensdauer;
und grundlegendes ungeplantes Austauschen (BUR – basic unplanned removal)
von Teilen, die einem Austausch vor ihrer normalen Dienstlebensdauer
benötigen (diese
Ereignisse sind nicht zeitlich fixiert, sondern basieren auf der
Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Vorgängen, wobei die Kosten in den
Wartungsplan fakturiert sind).
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren ferner die Schritte des Erstellens eines Kostenplans
korrespondierend mit dem Zeitplan von geplanten Wartungsaktivitäten und
von dem Anpassen des Kostenplans, falls erforderlich, wenn die Benutzung
des Triebwerks eine Wartung vor dem Zeitplan erforderlich macht.
Die Wartung kann die Form von Inspektionen, Reinigungen, Teilebearbeitung
und Teileaustausch annehmen. Vorzugsweise beinhaltet die Anzeige
davon, ob die Benutzung des Triebwerks eine Wartung vor dem Zeitpunkt
erforderlich macht, das Bereitstellen einer Anzeige des vorhergesagten
Datums und des geplanten Datums für die Wartungsaktivität.
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Vorzugsweise
weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
Bestimmen eines
Triebwerkbenutzungswerts und eines Triebwerkbenutzungsratenwerts
für das
Bauteil, basierend auf der Analyse; und Vergleichen des Triebwerkbenutzungswerts
und des Triebwerkbenutzungsratenwerts mit Bezugswerten, um einen
Zeitpunkt vorherzusagen, wann ein Service der Triebwerkkomponenten
benötigt
wird.
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Die
Betriebsparameter können
irgendwelche Triebwerkparameter sein, die zum Bestimmen von "Verschleiß und Abnutzung" an dem Triebwerkbauteil verwendet
werden können.
Typischerweise beinhalten derartige Parameter mindestens die Temperatur und
die Drehzahl über
die Zeit. Das Drehmoment ist auch ein nützlicher Parameter und wird
verwendet, um die Triebwerksleistung zu bestätigen. Sowohl bei Turbinen-
als auch bei Kolbentriebwerken ist der Treibstoffverbrauch ein zusätzlicher
nützlicher
Parameter.
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Der
Triebwerkbenutzungswert liefert eine Anzeige darüber, wie viel der Dienstlebensdauer
des Triebwerks verbraucht wurde. Der Triebwerkbenutzungsratenwert
kann eine durchschnittliche Benutzung pro Zeiteinheit oder pro Aktivitätseinheit,
beispielsweise Zyklen, Einsätze,
Strecken oder Entfernungen, die zurückgelegt wurden, sein. Die
Rate kann auf einer kompletten Geschichte seit dem Beginn der Aufzeichnung,
beispielsweise seit der letzten Wartung, oder über eine jüngere kürzere Zeitdauer basieren. Die "vorhergesagte Dienstzeit" ist generell eine
Anzeige des Zeitpunkts, wenn ein Service unter einem Freigabeprogramm
erforderlich ist oder eine Anzeige der Anzahl von nominellen Flügen, Zyklen
oder Einsätzen,
bevor der nächste
Service nach der Freigabe erforderlich ist.
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Vorzugsweise
wird die vorhergesagte Servicezeit für eine Mehrzahl von Triebwerkkomponenten
eines Flugzeugs berechnet, und das Verfahren beinhaltet ferner einen
Schritt des Bereitstellens einer Anzeige des vorhergesagten Servicezeitpunkts für die Mehrzahl
von Triebwerkkomponenten einschließlich einer Anzeige eines Wartungplan-Servicezeitpunkts
und einer Gesamttriebwerkkomponenten-Nutzungszeit. Auf diese Weise
vergleicht ein Bediener den vorhergesagten Servicezeitpunkt unter den
Triebwerkkomponenten mit dem Wartungsplan-Servicezeitpunkt, um festzulegen,
welche Triebwerkkomponente zuerst eine Wartung benötigen wird,
und schätzt
ab, ob der vorhergesagte Servicezeitpunkt vor oder nach dem Wartungsplan-Servicezeitpunkt
ist. Die erhaltene Anzeige oder der erhaltene Ausdruck zeigt an,
wie viel Zeit verbleibt, bevor ein Service erforderlich ist sowie
eine Information darüber,
ob die Triebwerknutzung ausgeglichen ist und oberhalb oder unterhalb
von normalen oder erwarteten Niveaus liegt. Der Bediener kann anpassen,
wie das Flugzeug verwendet wird, um irgendein Ungleichgewicht bei
der Benutzung der Triebwerkkomponenten zu kompensieren und kann
die Triebwerkkomponentenbenutzung abschwächen, wenn sie übermäßig erscheint.
Das Ziel des Betreibers ist, sicherzustellen, dass eine Wartung
nur durchgeführt wird,
wenn sie der Wartungplan erfordert (und nicht notwendigerweise früher als
das sein müsste),
und dass alle Triebwerkkomponenten zur Wartung so eng wie möglich in
der Zeit anfallen.
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Wenn
ein mehrmotoriges Flugzeug gewartet wird, kann es sein, dass bestimmte
Triebwerke eine Wartung vor anderen benötigen, und es ist das Ziel, die
Benutzung der Triebwerke auszugleichen, so dass alle Triebwerke
zur gleichen Zeit eine Wartung benötigen. Ähnlich ist es, wenn eine kleine
Flotte zur Wartung zur gleichen Zeit hereingeholt wird, das Ziel, die
Benutzung von verschiedenen Flugzeugen auszugleichen.
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Gemäß den genannten
Zielen kann die Erfindung auch bei einem Verfahren zum Handhaben oder
Managen der Benutzung eines Flugzeugs in einer Flotte von Flugzeugen
verwendet werden.
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Die
Vorrichtung der Erfindung kann auch ein Verarbeitungssystem bereitstellen,
welches mit einem Anzeigesystem kooperiert, wobei das Anzeigesystem
so konfiguriert ist, dass es die geschätzte Zeit bis zu einem Service
für eine
Mehrzahl von Triebwerken gleichzeitig anzeigt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung erlauben auch das Bestimmen der Übereinstimmung eines Triebwerks
mit einer Triebwerkfreigabe, wobei die Freigabe bestimmte Verschleißniveaus
für ein
Triebwerk definiert. Derartige bevorzugte Ausführungsformen können die
folgenden Schritte aufweisen:
- (i) Zählen der
Zyklen pro Einsatz für
mindestens eine Triebwerkkomponente;
- (ii) Gewichten der Zyklen pro Einsatz, basierend auf Verschleiß und Benutzung
des Triebwerks;
- (iii) Mitteln der gewichteten Zyklen pro Einsatz über eine
Gesamtanzahl von Einsätzen;
und
- (iv) Vergleichen der gemittelten Zyklen pro Einsatz mit einem
vorbestimmten Standard an Zyklen pro Einsatz, wobei das Triebwerk
in Übereinstimmung
mit der Freigabe ist, wenn die gemittelten Zyklen pro Einsatz geringer
als oder gleich der vorbestimmten Zyklen pro Einsatz sind und ansonsten
das Triebwerk nicht in Übereinstimmung mit
der Freigabe ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung mit Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen besser verstanden,
für die
gilt:
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1A zeigt
einen Zeitstrahl von vorhergesagten Kosten und Wartungsplanereignissen
gemäß einem
fiktiven Beispiel;
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1B zeigt
einen Zeitstrahl von tatsächlichen
Kosten und Wartungsaktivitäten
bei etwa 4, 5 Jahren in dem Plan des fiktiven Beispiels;
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1C zeigt
einen Zeitstrahl von neu vorhergesagten Kosten und Wartungsplanereignissen für einen
Rest des 10 Jahre-Wartungsplans gemäß dem fiktiven Beispiel;
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2 zeigt
ein grafisches Anzeigesystem für eine
Mehrzahl von Flugzeugen in einer Flotte, welches verwendet werden
kann, um den Verschleiß und
die Be nutzung von individuellen Komponenten an individuellen Geräten in der
Flotte zu demonstrieren;
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3 zeigt
Tabellen, welche verschiedene Parameter zum Berechnen von gewichteten
Zyklen pro Einsatz für
kritische Komponenten bei einem speziellen Typ von Hubschraubertriebwerk
bestimmen;
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3A zeigt
Tabellen, die verwendet werden, um verschiedene Parameter beim Berechnen von
gewichteten Zyklen pro Einsatz für
einen speziellen Typ von Hubschraubertriebwerk zu bestimmen;
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4 liefert
einen generellen Logikablauf zum Berechnen der verbleibenden Zeit
bis zum Service und zum Anzeigen der sich ergebenden Berechnungen;
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5 liefert
einen Logikablauf zum Berechnen von gewichteten und gemittelten
Zyklen pro Einsatz und zum Anzeigen der sich ergebenden Berechnung;
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6 liefert
einen Logikablauf zum Berechnen von gewichteten und gemittelte Zyklen
pro Einsatz zum Zweck des Überprüfens der Übereinstimmung
mit der Freigabe und zum Anzeigen der Ergebnisse; und
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7 liefert
eine grafische Ansicht darüber, wie Überschreitungen
für ein
bestimmtes Flugzeug aufgezeichnet werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die 1A bis 1C zeigen
Zeitstrahlen für
Triebwerkbetrieb-Managementkosten in dem Fall eines fiktiven Beispiels
eines Flugzeugs. Wie man erkennen kann, sind die vorhergesagten
Kosten in 1A über einen 10-Jahres-Zeitraum
und beinhalten eine Anzahl von Inspektionen des heißen Abschnitts
der Maschine (HSI – hot
section inspection) und Überholungen
(O/H – overhaul).
Der Wartungplan basiert auf den Profildaten des Flugzeugs (oder der
Flotte). In diesem Fall hat der Betreiber einen 10-Jahres-Wartungsplan
erbeten. Durch die Analyse des Profils für das Flugzeug werden die Kosten
berechnet und die Wartungsereignisse geplant, wie in 1A gezeigt. 1A zeigt
die Kosten und die Daten für
die HSI- und O/H-Ereignisse und die Kosten beinhalten BUR's. Die Figur zeigt
auch die Zeit seit dem Neuwert (TSN – time since new), die Anfangszeit
seit der Überholung
(TSO – time
since overhaul) und die Anfangszeit seit Inspektion des heißen Abschnitts
(TSHSI – time
since hot section inspection). Die tatsächlichen Kosten und Ereigniszeitpunkte,
die in 1B gezeigt sind, unterscheiden
sich von den ursprünglich
vorhergesagten Kosten und Ereigniszeitpunkten. In dem Beispiel sollten
die vorhergesagten Kosten 440.000 $ sein. Die Gesamtkosten für die Wartung
bis zu 4,75 Jahren betrugen 290.000 $, und die neu vorhergesagten
Kosten für
den Rest der 10-jährigen
Laufzeit, wie in 1C gezeigt, ist 260.000 $, was
die Gesamtkosten auf 110.000 $ mehr als die ursprünglich vorhergesagten
Kosten bringt. Ein derartiger Anstieg ist in dem Beispiel zurückzuführen auf
eine stärkere
Benutzung als erwartet und möglicherweise
Mismanagement des Flugzeugbetriebs.
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Wie
man erkennen kann, wurde erwartet, dass die neu vorhergesagten Kosten
unter dem Wartungsplan für
die restlichen 5,25 Jahre des 10-Jahreszeitraums 60.000 $ niedriger
sind als die tatsächlichen
Kosten für
die ersten 4,75 Jahre. Bei dem Beispiel soll sich der Umfang des
Einsatzaufwands für das
Flugzeug nicht ändern,
es wird jedoch davon ausgegangen, dass indem man den Flugzeugbetreiber
mit einer Information darüber
versorgt, wie die Triebwerke des Flugzeugs über die Zeit verwendet werden,
dieser in der Lage ist, die Triebwerkbenutzung zu managen und einen
kosteneffizienteren Wartungsplan einzuhalten.
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2 zeigt
ein grafisches Anzeigesystem, welches den Verschleiß der Triebwerkkomponenten für einzelne
Komponenten in einem Triebwerk einer Flotte von Gerätetriebwerken
zeigt. Die Anzeigeeinrichtung 10 ist aus drei Anzeigebalken 12, 14 und 16 gebildet,
welche den Verschleiß an
einzelnen Bauteilen für
drei separate Flugzeuge in einer Flotte zeigen. Jeder der Anzeigebalken 12, 14 und 16 ist
halbiert, um individuelle Anzeigen für ein linkes Triebwerk 15 und
ein rechtes Triebwerk 20 bereitzustellen. Die sich ergebende
Anzeigeeinrichtung ergibt somit eine konstante Anzeige des Komponentenstatus
für jedes Trieb werkpaar
in jedem Flugzeug in der Flotte. Über jedem der Anzeigebalken 12, 14 bzw. 16 befindet sich
ein Anzeigefenster 22, welches die momentanen berechneten
durchschnittlichen Zyklen pro Stunde anzeigt. Die durchschnittlichen
Stunden pro Einsatz sind auch gemäß bestimmten Typen von Triebwerknutzung
gewichtet, wie nachfolgend detaillierter erklärt wird.
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Jedes
der Flugzeugtriebwerke in der Flotte von Flugzeugen beinhaltet individuelle
in ihren Ermüdungslebensdauerzyklen
beschränkte
Bauteile, die eine Inspektion des heißen Abschnitts oder eine Überholungswartung
benötigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfahrung sind diese Bauteile als die Verdichterturbine
(CT – compressor
turbine), die Leistungsturbine (PT – power turbine) und ein Triebwerklaufrad
(IMP – impeller)
identifiziert. Jede dieser individuellen Komponenten ist an der
grafischen Anzeigeeinrichtung mit einer Serie von Markern 24, 26, 28 repräsentiert.
Diese Marker zeigen ein vorhergesagtes Datum für die Wartung basierend auf
einer Gesamtanzahl von gewichteten Zyklen seit der letzten Wartung
für jede
der Triebwerkkomponenten und einer momentanen durchschnittlichen
Anzahl von Zyklen pro Stunde für jede
der Triebwerkkomponenten an. Der Marker 24 repräsentiert
das CT, während
die Marker 26 und 28 das PT bzw. das IMP repräsentieren.
Die Marker können
entweder mit unterschiedlichen Formen, mit verschiedenen Farben
oder unterschiedlichen Schattierungen grafisch angezeigt sein. Jedoch
sollten sich die Marker optisch voneinander unterscheiden, um die
verschiedenen Komponenten des Triebwerks klarer zu unterscheiden.
Jeder der Anzeigebalken 12, 14 und 16 zeigt
ferner ein geschätztes
Datum an, bei dem es zu dem 3000-Stunden-Zeitpunkt für die Komponentenüberholung
kommt. Natürlich
variiert der Zeitpunkt von Triebwerk zu Triebwerk, und die gezeigte
Anzeigeeinrichtung ist lediglich ein Beispiel. Die Anzeigebalken 15, 20 für das linke
Triebwerk und das rechte Triebwerk zeigen eine Gesamtanzahl von gewichteten
Zyklen für
die Triebwerke als Ganzes für alle
Einsätze,
die seit der letzten HSI geflogen wurden. Natürlich ist die Gesamtanzahl
von gewichteten Zyklen auf dem Anzeigebalken präsent, der eine Stundenskala
nach dem Skalieren der Gesamtanzahl von gewichteten Zyklen mit der
Anzahl von in 3000 Stunden geplanten Zyklen hat.
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Der
Zeitpunkt der Triebwerküberholung
ist optisch durch einen Pfeil 33 gezeigt, der zu einer
vertikalen Linie an jedem der Anzeigebalken 12, 14 und 16 zeigt.
Der tatsächliche
Zeitpunkt, bei dem es zu der 3000-Stunden-Überholung kommen wird, ist
in einem Fenster direkt unter dem Anzeigebalken bei 32 gezeigt.
Ein Anzeigefenster 30 ist über jedem der Anzeigebalken
für jedes
Triebwerk angeordnet, um einen geschätzten Zeitpunkt für die Überholung
anzuzeigen, wenn eine derartige Überholung
früher
als der 3000-Stunden-Betriebszeitpunkt infolge der Erfassung von übermäßiger Triebwerkbenutzung
erforderlich werden wird. Zusätzlich
zum Anzeigen des geschätzten
Zeitpunkts für
die Überholung
zeigt das Anzeigesystem auch grafisch Pfeile 31 an, die
eine optische Anzeige davon geben, wie nahe die einzelnen Komponenten
daran sind, einen früheren
Austausch zu benötigen.
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Der
Anzeigebalken 12 zeigt jeden der Marker 24, 26 und 28,
beginnend an dem rechtesten Bereich jeder der Anzeigeeinrichtungen.
Mit dem Betrieb des Triebwerks wandert jeder dieser Marker 24, 26 und 28 in
Richtung nach links des Anzeigebalkens, bis sie den Pfeil und die
Linie erreichen, die bei 33 gezeigt sind. Infolge der verschiedenen Änderungen
bei dem Betrieb des Triebwerks, beispielsweise Zunahme der Zyklen
pro Stunde oder plötzliches
Beschleunigen und/oder Verlangsamen, können die Anzeigemarker nach
vorne geschoben werden, um das Erfordernis für eine frühe Überholung oder Inspektion des
heißen Abschnitts
anzuzeigen. Der Anzeigebalken 14 zeigt einen Wert der durchschnittlichen
Zyklen pro Stunde, der höher
ist als der Wert der durchschnittlichen Zyklen pro Stunde für den Anzeigebalken 12.
Infolge dieses belastenderen Betriebs des Triebwerks haben sich
die Marker 24 und 26 weiter nach links bewegt und
den Pfeil und die Linie bei 33 passiert. In der Folge zeigen
diese Marker eine frühe Überholung
an, die für
diese speziellen Triebwerke erforderlich sein wird. Der geschätzte Zeitpunkt,
bei dem diese Überholung
erforderlich werden wird, ist in dem Fenster 30 gezeigt,
und die Notwendigkeit einer Überholung ist
durch den Pfeil 31 signalisiert.
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Triebwerkkomponenten,
die nicht bis zum Punkt für
die Überholung
belastet wurden, sind an dem Anzeigebalken 14 hervorgehoben.
So kann ein Flugzeugwartungsmanager, der die Anzeigebalken durchsieht,
schnell bestimmen, wel che Bauteile infolge der Triebwerkbenutzung
und der Belastung einer Überholung
bedürfen
und welche Komponenten das Belastungsniveau, so dass sie einen Austausch
benötigen,
noch nicht erreicht haben.
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Der
Anzeigebalken 16 zeigt ein Flugzeug, bei dem die durchschnittlichen
Zyklen pro Stunde noch höher
sind als die durchschnittlichen Zyklen pro Stunde für das Flugzeug
des Anzeigebalkens 14. Die durchschnittlichen Zyklen pro
Stunde für
dieses Flugzeug sind fünf,
während
die durchschnittlichen Zyklen pro Stunde von dem Anzeigebalken 14 3,6
waren. Der Anzeigebalken 16, der dieses letzte Flugzeug
repräsentiert,
zeigt, dass alle Bauteile für
das linke Triebwerk über
den Überholungspunkt
belastet wurden und warnt den Wartungsmanager über die Warnung 36,
dass der Betrieb des Flugzeugs außerhalb der Konditionen der
Wartungplanvereinbarung für
das Triebwerk sind. Der Anzeigebalken 16 weist auch ein
Fenster 34 auf, welches den geschätzten Zeitpunkt für eine Inspektion
des heißen
Abschnitts projiziert, die möglicherweise
auch infolge des exzeptionellen Verschleißes an dem Triebwerk durch plötzliche
Beschleunigungen oder Verlangsamungen nötig wird.
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Der
Anzeigebalken 16 hebt auch bei 38 ein Problem mit dem linken
Triebwerk hervor und zeigt klar an, dass das linke Triebwerk außerhalb
der Übereinstimmung
mit dem Wartungplan betrieben wird. Der Anzeigebalken für das rechte
Triebwerk zeigt das Erfordernis nach einer frühen Überholung an, zeigt jedoch
an, dass das Triebwerk immer noch innerhalb der Konditionen seines
Wartungplans arbeitet. Solche Unterschiede bei der Benutzung und
dem Verschleiß der
Triebwerke treten häufig
auf, weil ein Pilot nur ein Triebwerk zu einem Zeitpunkt startet
und die Zündung
an dem zweiten Triebwerk nicht beginnt, bis das erste Triebwerk
vollständig
hochgefahren ist. Wenn ein Pilot konsistent das linke Triebwerk
startet und hochfährt,
bevor er das rechte Triebwerk startet und hochfährt, ist das linke Triebwerk
einem viel größeren Maß an Benutzung
ausgesetzt, wenn der Start in weniger als 90 s erfolgt und wird
eine Inspektion und eine Überholung
viel früher
benötigen
als das rechte Triebwerk. Das ist der Fall bei dem Anzeigebalken 16,
der zeigt, dass das linke Triebwerk in einem Maße betrieben wurde, welches
jenseits des vertraglichen Wartungplans für Triebwerke an diesem Flugzeug
ist. Jedoch hat das rechte Triebwerk für dieses Flugzeug seinen Wartungplan
nicht verletzt, weil der Pilot für
dieses Flugzeug konsistent das Triebwerk erst startet, nachdem er
das linke Triebwerk gestartet hat. In der Folge wurde das rechte Triebwerk
nicht dem gleichen Belastungsniveau und der gleichen Benutzung wie
das linke Triebwerk ausgesetzt und ist in der Lage, innerhalb der
Parameter des Wartungsplans zu bleiben.
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Das
grafische Anzeigesystem von 2 liefert
eine Vielzahl an nützlicher
Information für
einen Flugzeugwartungsmanager in einem "auf einen Blick"-Format. Das System zeigt eine verbleibende Zeit
bis zur Inspektion des heißen
Abschnitts und eine Überholung
für jedes
Triebwerk in der Flotte von Flugzeugen an. Das System liefert auch
eine grafische Anzeige davon, wie eng jedes der Triebwerke an den
Wartungsaktionen ist und ob die Triebwerke in Übereinstimmung mit dem vorherrschenden
Wartungsplan arbeiten. Dies erlaubt es einem Flugzeugwartungsmanager,
Werkstattaufenthalte vorherzusagen und zu planen und die Wartungskosten
(d.h. sowohl die Kosten des Außerdienstnehmens
eines Flugzeugs als auch die Kosten für die Triebwerkwartung selbst)
vorherzusagen und zu kontrollieren. Dieses System erlaubt es auch
einem Flugzeugwartungsmanager, zu bestimmen, welche Gerätetriebwerke übermäßigem Verschleiß ausgesetzt
sind, und erlaubt es somit einem Flugzeugtriebwerkmanager, die Flugzeuge
während
des Betriebs zu rotieren, um die Triebwerknutzung über die
Flotte zu vergleichmäßigen. Außerdem erzeugt
dieses System eine Zertifizierung von Übereinstimmung oder Nicht-Übereinstimmung
mit einem Triebwerkwartungsplan.
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Wie
man aus der Beschreibung von 2 erkennen
kann, sind die durchschnittlichen Zyklen pro Stunde, die bei 22 angezeigt
werden, nicht nur durch die Anzahl der Starts und Landungen während eines
Einsatzes beeinflusst, sondern sind auch durch spezielle Typen von
Benutzung beeinflusst, die das Triebwerk einem größeren Maß an Verschleiß aussetzen.
Somit müssen
die Zyklen pro Stunde über
die Anzahl der Betriebsstunden der Triebwerke gemittelt werden,
um die durchschnittlichen Zyklen pro Stunde 22 zu erzeugen,
die an jedem der drei Anzeigebalken 13, 14 bzw. 16 angezeigt
werden. Zuerst wird zum präzisen
Gewichten der Zyklen pro Einsatz in einer konsistenten Weise eine
Formel verwendet, um das Gewichtungsverfahren für jedes von Verdichter turbine,
Leistungsturbine und Laufrad, durchzuführen. Die Anzahl von Zyklen
für das
Flugzeug, wie sie für das
Berechnen des Zyklenwerts pro Stunde verwendet wird, kann erhalten
werden entweder durch das Verwenden des Werts der gewichteten Zyklen
pro Einstz der Triebwerkbauteile oder durch direkte Berechnung,
basierend auf den überwachten
Triebwerkbetriebsparametern. Typischerweise basiert die Berechnung
für die
durchschnittlichen Zyklen pro Stunde für das Flugzeug auf dem größten Wert
der Mehrzahl von Triebwerken, wenn für ein Triebwerk festgestellt
wird, dass es eine größere Anzahl
von Zyklen in einem Einsatz hat. Die grundlegende Formel gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
für das Berechnen
der Zyklen pro Einsatz für
das Triebwerk als Ganzes, die Verdichterturbine, die Leistungsturbine
und das Laufrad, ist definiertals: (1) Cycles
= (FCF × [(MCF
+ Σ1/ACF)
+ (#2½ OEI × ECF) +
RTCF]und sie wird verwendet zum Festlegen der gewichteten Zyklen
pro Stunde für
die einzelnen Komponenten in einem einzelnen Triebwerk.
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FCF
ist der Flugzyklenfaktor (flight cycle factor), der in der ersten
Tabelle von 3 definiert ist. FCF ist normalerweise
definiert durch den Wert von 1,0, was einen Zyklus pro Einsatz anzeigt.
Der verbleibende Teil der Formel (1) definiert einen Faktor, der
das FCF entweder verringert oder erhöht, abhängig von der speziellen Triebwerkanwendung.
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MCF
kennzeichnet den Hauptzyklusfaktor (major cycle factor) für den höchsten Schwellenwert, der
während
eines Flugs für
diesen speziellen Faktor gekreuzt wird. Die MCF-Faktoren sind unterschiedlich
für das
Triebwerk als Ganzes und für
jede der drei Haupttriebwerkkomponenten, für die der Wert der Zyklen pro
Stunde berechnet wird, und die MCF-Faktoren sind für jedes
der drei Haupttriebwerkkomponenten in 3A gezeigt.
Die MCFCT-Faktoren sind entlang sieben Schwellenwerten interpoliert, wie
in 3A gezeigt. Die MCFCT-Werte variieren von 0,07
bis 1,33. Für
MCFPT sind die Werte zwischen 0,20 und 1,70, für MCFIMP sind die Werte im Bereich
zwischen 0,02 und 1,54. Die MCF-Werte, die in der Formel (1) zum
Wichten der Zyklen pro Stunde ver wendet werden können, können durch das elektronische
Triebwerkkontrollsystem des Triebwerks (EEC – electronic engine control)
auf eine Anzahl von verschiedenen Wegen festgelegt werden. Die EEC kann
die Fix-Tabelle (look-up table) von 3A anwenden
und die dem speziellen Bauteil benachbart gemessene Gastemperatur
(MGT – measured
gas temperature) vergleichen und diesen Wert verwenden, um den Wert
für MCF
zu korrelieren. Beispielsweise wird die EEC, wenn die MGT in der
Nähe der CT-Scheibe
einen maximalen Schwellenwert von 834°C erreicht, den MCF-Wert von
1,0 zuweisen und diesen Wert auf die Gleichung (1) anwenden. Wenn der
MGT-Wert in der Nähe
der CT-Scheibe einen Schwellenwert von 900°C erreicht, wird der für MCF in
Gleichung (1) zugewiesene Wert 1,33 sein. Andere messbare Parameter,
die zum Festlegen des Werts für
MCF verwendet werden können,
sind: das Verhältnis
der maximalen Drehzahl für
die Gasturbine während
eines Einsatzes der maximalen Auslegungsdrehzahl für die Gasturbine
(Ng); das Verhältnis
des maximalen geräuschgefilterten
Drehmomentwerts zum maximalen konstruktionsmäßigen geräuschgefilterten Drehmomentwert
(QLFLT); und das Verhältnis
der maximalen freien Turbinendrehzahl zur maximal konstruktionsmäßigen Drehzahl
für die freie
Turbine. Die EEC kann einen dieser vier Variablen verwenden, um
den Wert für
MCF festzulegen, oder er kann Kombinationen dieser vier Variablen verwenden,
um sicherzustellen, dass der gewählte MCF-Wert
korrekt ist.
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Der
Wert für
einen abgekürzten
Zyklusfaktor (ACF – abbreviated
cycle factor) ist definiert durch die in 3A gezeigten
Tabellen. Der ACF wird durch eine niedrige Leistungsexkursion des
Triebwerks initiiert, wenn dieser kein Triebwerkstart vorangeht,
und ihm wird ein Wertfaktor gegeben, der mit dem maximalen Schwellenwert
korrespondiert, der erreicht wurde, bis eine neue Exkursion niedriger
Leistung oder das Abschalten des Triebwerks detektiert wird. Wenn
der Schwellenwert von 1 während
des Triebwerkzyklus nicht erreicht wird, wird dem ACF ein unendlicher
Faktor gegeben (d.h. der größte Wert,
den der Computer verwenden kann), was bewirkt, dass das Inverse
von ACF gleich null oder vernachlässigbar ist. Deshalb wird die
Summe der inversen ACF-Werte
die Summe aller ACF-Werte für
alle während
des Flugs gekreuzten Schwellenwerte außer für die ACF-Werte, die dem höchsten gekreuzten Schwellenwert
entsprechen. Die EEC berechnet eine Summe der Inversen ACF-Werte,
wenn sie einen der in den Tabellen der 3A definierten
Schwellenwerte kreuzen. Für
ACFCT liegen die inversen ACFCT-Werte im Bereich zwischen 0,02 und
0,25. Für
ACFPT liegen die inversen Werte im Bereich zwischen 0,02 und 0,025.
Für ACFIMP
liegen die inversen Werte im Bereich zwischen 0,02 und 0,33.
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Die
Variable #2½ OEI
gibt die Gesamtanzahl der 2½ Minuten-Außerbetrieb-Zustände für ein Triebwerk
an, welche während
eines Einsatzes auftreten. Eine Exkursion in 2½ OEI tritt auf, wenn einer
der 2½ Grenz-Schwellenwerte,
die in 3 definiert sind, während eines 2½ OEI-Zustands überschritten
wird. Anschließende
2½ OEI-Exkursionen
werden nur betrachtet, wenn alle 2½ OEI Minimum-Schwellenwerte erreicht
wurden. Das wird übermäßige Zyklenzählwerte
eliminieren, wenn das Triebwerk in der Nähe der 2½ OEI-Einstellung arbeitet.
Die Variablen "Überfahren" (d.h. ein vom Piloten
initiiertes Überfahren des
Flugzeugwarnsystems, welches anzeigt, dass von einem Triebwerk zu
viel Leistung abgefordert wird), 30 Sekunden OEI und 30 Minuten
OEI zeigen die gesamte Anzahl der Zeiten an, die in einem oder einigen
dieser Überschreitungsbereiche
verbracht wurden, was während
eines Einsatzes oder einem Flug auftreten kann. Eine Exkursion in
einen oder einige dieser Bereiche tritt auf, wenn einer oder einige dieser
Schwellenwerte, die in 7 definiert sind, während eines
oder einiger dieser Überschreitungszustände überschritten
werden. Die Datensammeleinheit (DCU – data collection unit) speichert
die in den Überschreitungsbereichen
verbrachte Zeit. Die DCU speichert den Zeitpunkt, zu dem das Triebwerk die Überschreitung
verlassen hat. Die EEC berechnet den Prozentsatz des Verschleißes von
kritischen Triebwerkteilen durch die Verwendung der bei der Überschreitungsleistung
(contingency power) verbrachten Zeit.
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Der
Schnellstartzyklusfaktor (RTCF – rapid take-oft
cycle factor) tritt auf, wenn einem Triebwerkabstellen an dem Zeitunkt
T2 ein Triebwerkstart vor dem Zeitpunkt T1 folgt. Wie in der Tabelle
in 3 gezeigt, ist T2 definiert als null Sekunden,
und T1 ist definiert als 90 Sekunden. Das bedeutet, dass der RTCF-Faktor auf die Gleichung
(1) angewandt wird, wenn ein Triebwerk angelassen wird und dem ein Flugzeugstart
folgt, bevor 90 Sekunden abgelaufen sind.
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Die
tatsächlichen
RTCF-Faktoren sind in 3 den bevorzugten Werten für T1 und
T2 benachbart gezeigt, die das Implementieren dieser Faktoren auslösen. Alternativ
kann der RTCF-Faktor in Gleichung (1) nur implementiert werden,
wenn der plötzliche
Triebwerkstart einen dieser Schwellenwerte (definiert durch X1 in 3)
erreicht. Wenn beispielsweise das Triebwerk angelassen wird und
der MGT-Schwellenwert 4 in weniger als dem 90 Sekunden-Zeitintervall
für das
spezielle Bauteil unter Betrachtung erreicht, kann der RTCF-Faktor
auf die Gleichung (1) angewendet werden. Wenn diese Bedingungen
nicht erfüllt
sind, wird der RTCF-Faktor nicht auf die Gleichung (1) angewandt.
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Der
Faktor für
ausgedehnte Zyklen (ECF – extended
cycle factor) ist ein konstanter Wert, der auf die Gleichung (1)
angewandt wird. Die Werte für
ECF sind in der Tabelle in 3 definiert.
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Um
den Zeitpunkt eines vorhergesagten Wartungsereignisses von gewichteten
und gemittelten Zyklen pro Stunde und die erforderliche Information
zum Betreiben des Anzeigesystems in der 2 zu berechnen,
wird auf die Flussdiagramme in den 4 bis 6 Bezug
genommen, welche die erforderlichen Schritte zum Durchführen der
passenden Berechnungen darstellen.
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4 zeigt
die erforderlichen Schritte zum Durchführen der Berechnungen der verbleibenden Zeit
bis zum Service. Der tatsächliche
Service kann eine HSI oder eine Überholung
sein, und das Flussdiagramm zeigt generell die erforderlichen Schritte zum
Berechnen der verbleibenden Zeit, bis diese Triebwerkwartungsservice
erforderlich sind. Der Schritt 42 beinhaltet ein Verarbeitungssystem
an Bord des Flugzeugs, welches im Flug Betriebsparameter, welche
das Triebwerk betreffen, aufzeichnet. Diese Parameter sind typischerweise
die von dem Gasgenerator und der Leistungsturbine während eines
Einsatzes erreichte Maximaltemperatur, und die maximale Drehzahl
des Gasgenerators und der Leistungsturbine während eines Einsatzes. Auch
aufgezeichnet werden die Anzahl von Triebwerkzyklen für jeden
Einsatz, die Gesamtanzahl von Einsätzen und die Gesamtbetriebsstunden
seit dem letzten Triebwerkservice. Andere relevante Information
kann aufgezeichnet werden, wie der Fachmann weiß und erkennt. Diese Information
wird in einem Speicher in dem An-Bord-Verarbeitungssy stem aufgezeichnet und
kann auf ein bodengestütztes
Verarbeitungssystem übertragen
werden, wenn das angebracht ist.
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Das
bodengestützte
Verarbeitungssystem ist konfiguriert, dass es die Betriebsparameter
analysiert, wie im Schritt 44 gezeigt. Diese Analyse wird die
aufgezeichneten Betriebsparameter nehmen und einen Benutzungswert
beim Schritt 46 bestimmen. Der Benutzungswert ist eine
Größe, die
reflektiert, in welchem Maße
das Triebwerk oder Komponenten des Triebwerks einer physischen Belastung
ausgesetzt sind, die sie während
eines Einsatzes erfahren. Der Benutzungswert wird dann mit einem
Referenzbenutzungswert beim Schritt 48 verglichen, um zu bestimmen,
ob irgendwelche Alarme ausgelöst
werden sollen, um den Benutzer des Systems vor einer eventuellen Überbenutzung
des Triebwerks während eines
Einsatzes zu warnen. Der Benutzungswert wird auch verwendet als
ein Faktor, der die restliche Zeit bis zum Service beeinflusst.
Wenn der Benutzungswert eine übermäßige Belastung
an dem Triebwerk anzeigt, kann der Benutzungswert verwendet werden,
um die verbleibende Zeit zu verringern, bis zu der ein geeigneter
Triebwerkservice unter dem Wartungsplan oder sogar aus Gründen der Übereinstimmung
mit der Triebwerkfreigabe vorgenommen werden muss. Umgekehrt wird,
wenn der Benutzungswert ein geringes Maß an Belastung an dem Triebwerk
anzeigt, der Benutzungswert die verbleibende Zeit bis zu dem passenden
Triebwerkservice erhöhen.
Irgendwelche Benutzungsalarme, die ausgelöst werden, und die angepasste
verbleibende Zeit bis zum Service werden in einem grafischen Anzeigesystem
angezeigt, wie in 2 gezeigt.
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Der
Benutzungswert, wie er im Schritt 46 angegeben ist, ist
definiert als ein Wert von gewichteten Zyklen pro Stunde für das gesamte
Triebwerk.
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Das
System analysiert auch die Benutzung der CT-, PT- und IMP-Komponenten.
Dieser Benutzungswert kann als die Basis zum Bestimmen der verbleibenden
zeit bis zum Service einer einzelnen Komponente dienen. Außerdem berechnet
das bodengestützte
Verarbeitungssystem eine angepasste verbleibende Zeit bis zum Service
beim Schritt 50 durch das Anwenden des Benutzungswerts
auf die verbleibende Zeit bis zum Service, die aus den Flugstunden seit
dem letzten Service bekannt ist. Wenn der Benutzungswert ansteigt,
kann der inverse Benutzungswert mit der verbleibenden Zeit bis zum
Service multipliziert werden, um die angepasste verbleibende Zeit
bis zum Service zu erhalten. Wenn der Benutzungswert abfällt, kann
der Benutzungswert direkt mit der verbleibenden Zeit bis zum Service
zu der angepassten verbleibenden Zeit bis zum Service multipliziert
werden. Alternativ kann der Triebwerkbenutzungswert mit Fix-Tabellen
verglichen werden, um die Übereinstimmung
mit einer Wartungsplanrate pro Stunde zu bestimmen. Die angepasste
verbleibende Zeit bis zum Service sagt präziser die verbleibende Zeit
bis zum Service voraus, der für
die spezielle Triebwerkkomponente erforderlich ist.
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Wenn
der Benutzungswert die gewichteten Zyklen pro Stunde für das gesamte
Triebwerk sein soll, vergleicht das bodengestützte Verarbeitungssystem die
aufgezeichneten Betriebsparameter mit den in den 3 bis 3A gezeigten
Tabellen, um Variablen für
jede der Gleichungen (1) bis (3) zu erhalten. Das Bearbeitungssystem
berechnet dann die gewichteten Zyklen pro Stunde für jedes
von CT, PT und IMP und erzeugt einen Gesamtmittelwert der drei Werte,
um einen Benutzungswert zu erhalten, der die Gesamtbenutzung des
Triebwerks reflektiert. Dieser Wert kann dann mit einem Bezugsbenutzungswert beim
Schritt 48 verglichen werden, um zu bestimmen, ob eine
Warnung für übermäßige Triebwerkbelastung
ausgelöst
werden soll. Das bodengestützte Verarbeitungssystem
wird auch eine angepasste verbleibende Zeit bis zum Service beim
Schritt 50 durch das Anwenden des Benutzungswerts auf die
verbleibende Zeit in Service berechnen, wie vorangehend beschrieben.
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5 zeigt
einen Algorithmus zum Berechnen eines gewichteten Werts von Zyklen
pro Stunde für
ein einzelnes Triebwerk. Dieser Algorithmus kann von dem Verarbeitungssystem
verwendet werden, um den angezeigten Wert von Zyklen pro Stunde
für jedes
Triebwerk zu erzeugen, wie in dem grafischen Anzeigesystem von 2 gezeigt.
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Die
von dem Verarbeitungssystem an Bord des Flugzeugs aufgezeichneten
Betriebsparameter beinhalten eine Aufzeichnung des Werts für die Triebwerkzyklen
für den
letzten Einsatz, was ein roher Wert ist, der nicht im Lichte der
an deren Triebwerkbetriebsparameter angepasst ist. Wenn die Betriebsparameter
zu dem bodengestützten
Verarbeitungssystem heruntergeladen werden, zeichnet das bodengestützte Verarbeitungssystem
die gezählten Zyklen
für den
letzten Einsatz beim Schritt 62 auf. Die gezählten Zyklen
für den
letzten Einsatz werden dann als der FCF (flight cycle factor) -Wert
für die Gleichung
(1) angewandt. Die aufgezeichneten Betriebsparameter werden dann
verwendet, um die geeigneten Werte für Variablen in der Gleichung
festzulegen, und die Gleichung wird dann verwendet, um die gewichteten
Zyklen pro Stunde für
jedes von CT, PT und IMP zu berechnen, wie beim Schritt 64 gezeigt.
Die gewichteten Zyklen pro Einsatz für jedes von CT, PT und IMT
können
individuell für
jedes Triebwerk angezeigt werden oder miteinander beim Schritt 66 gemittelt
werden, um eine einzelne Größe zu bilden,
welche die gewichteten Zyklen pro Einsatz für das Triebwerk repräsentiert.
Die gemittelten Zyklen pro Einsatz können dann mit einem Standard verglichen
werden, um zu bestimmen, ob irgendwelche Warnungen ausgelöst werden
sollen, wie im Schritt 68 gezeigt. Die gemittelten Zyklen
pro Einsatz und irgendwelche relevanten Warnhinweise werden dann
dem Benutzer beim Schritt 70 angezeigt. Die Warnhinweise
können
irgendwelche Warnhinweise aus einer Vielzahl von Warnhinweisen sein,
einschließlich:
(1) eines Warnhinweises, dass ein spezielles Triebwerk überbelastet
ist; (2) eines Warnhinweises, dass die Triebwerke ungleichmäßig belastet sind;
(3) eines Warnhinweises, dass bestimmte Triebwerke sofortigen Service
oder Inspektion benötigen;
(4) eines Warnhinweises über
Nichtübereinstimmung
mit einer Triebwerkfreigabe. Diese Warnhinweise können von
dem Flugzeugwartungsmanager verwendet werden, um ein Flugzeug in
der Flotte zu rotieren, um die Benutzung der Triebwerke zu vergleichmäßigen, oder
können
zu Instruktionen an die Piloten führen, übermäßige Leistungseinstellungen bei
einem bestimmten Flugzeug zu kontrollieren. Die Warnhinweise dienen
auch dazu, die Triebwerkwartung zeitlich zu planen, da der Flugzeugwartungsmanager
basierend auf der Anwesenheit von Warnhinweisen erkennen kann, welches
Flugzeug unmittelbare Wartung benötigt.
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Der
Schritt des Vergleichens der gemittelten Zyklen pro Stunde mit einem
Standard ist nützlich zum
Zweck des Bestimmens der Übereinstimmung mit
einem Wartungsplan, der von einem Triebwerkwartungs-Serviceprovider
be reitgestellt wird und zum Bereitstellen von Berichten, die erforderlich
sind, um eine Übereinstimmung
mit einer Freigabe zu bestätigen.
Das ist in dem Algorithmus der 6 dargestellt,
wo die Schritte 82 bis 88 analog zu den Schritten 62 bis 68 der 5 sind.
Jedoch folgt in dem Algorithmus der 6 der Schritt
des Vergleichens der gemittelten Zyklen pro Stunde mit einem Standard bei
dem Schritt 88 auch ein Übereinstimmungscheck bei dem
Schritt 90. Wenn die gemittelten Zyklen pro Stunde den
Standard überschreiten
oder alternativ den Standard um einen vorbestimmten Wert überschreiten,
wird das Verarbeitungssystem eine Festlegung treffen, dass das Triebwerk
nicht in Übereinstimmung
ist. Wenn die gemittelten Zyklen pro Stunde den Standard nicht überschreiten
oder den Standard um einen geringen Grenzbereich überschreiten, wird
das Verarbeitungssystem die Feststellung treffen, dass das Triebwerk
innerhalb der Freigaben betrieben wurde.
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Da
der Wartungsplan-Übereinstimmungscheck
abhängig
von den berechneten gemittelten Zyklen pro Stunde ist, wird der
Triebwerkwartungsplan gerechter auf die Triebwerkbenutzer angewandt. Flotten,
die einem hohen Maß an
Triebwerkbelastung ausgesetzt sind, können bei einer Nicheinhaltung des
Plans gestraft werden und müssen
somit größere Kosten
für die
Triebwerkreparaturen und den -service tragen. Die einem geringen
Maß an
Belastung ausgesetzten Flotten, die in Übereinstimmung bleiben, werden
mit Reparaturen und Service bei niedrigeren Kosten boniert.