JP2008106756A - タービンエンジン制御装置及びタービンエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】センサ情報を通信するとともに、不適切な故障情報を抑制し、より軽量の実装ができる無線のエンジンセンサを提供する。
【解決手段】センサ（２８）をエンジンに取り付けエンジン状況を検出し、その情報をエンジンコントローラ（２６）或いは他のエンジンコンポーネントに無線により送信する。エンジンコントローラ（２６）にはポート（３０、３２）が設けられ、アンテナアセンブリ（４０ａ）がポートの１つにプラグ接続されて、センサ（２８）からの信号（４１）を無線で受信する。別のアンテナアセンブリ（４０ｂ）がエンジンコントローラ（２６）から外部コンポーネント（３４）へ情報（４６）を送信する。アンテナアセンブリ内のプロセッサが信号（４１，４６）を監視し、信号の干渉を補正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンコントローラとの間を無線でデータの送受信を行なう高機能無線エンジンセンサに関する。

エンジンセンサはエンジン運転時のデータを収集するために一般的に利用されている。センサはタービンエンジンに関する情報を、例えばエンジンコントローラに送信する。エンジンコントローラはエンジンに搭載され、センサとは有線で接続されている。更に、エンジンコントローラには、所望の外部コンポーネントとの接続ケーブル用のポートが備えられており、センサデータをエンジンコントローラから送ることができる。エンジンコントローラは、センサデータを外部コンポーネントへ送信してエンジン情報を監視し、メンテナンス情報などに資する。

センサと外部コンポーネントとを結ぶ配線及びケーブル布線はタービンエンジンの余分の重量となり、また、エンジンコントローラ及びセンサに要するスペースを増すことになる。更に、配線やケーブル布線に障害が発生すれば監視しているエンジンコンポーネントについて誤った故障情報を発することになる。

従って、センサ情報を通信するとともに、不適切な故障情報を抑制し、より軽量の実装ができる無線のエンジンセンサを提供することが望まれている。

本発明による無線エンジンセンサはセンサと外部コンポーネントとの間でデータを無線で通信する。

エンジンコントローラはタービンエンジンに搭載されており、エンジンセンサから収集されたデータはエンジンコントローラに送られる。アンテナアセンブリを収容するポートがエンジンコントローラに設けられている。エンジンコントローラのセンサポートに収容されたアンテナアセンブリが情報をセンサとの間で受信／送信する。エンジンコントローラのコンポーネントポートに収容された別のアンテナアセンブリが外部コンポーネントとの間で情報の受信／送信を行う。

それぞれのアンテナアセンブリはコネクタ、プロセッサ、補助的な電子機器、及びアンテナを備えている。プロセッサはマルチコアのプロセッサボードであり、アンテナとセンサもしくは外部コンポーネントとの間の信号を監視し、信号を調整して信号の干渉を補正する。アンテナには信号を送信及び受信するための送信モジュール及び受信モジュールがある。レドームがアンテナ及びプロセッサを遮蔽し、部品を外部汚染から保護する。

本発明のこれら及びその他の特徴は以下の明細書及び図面でもっともよく理解される。

図１はタービンエンジン１０の概略図である。空気はファン１２によってタービンエンジン１０に吸入され、低圧コンプレッサ１４を通って、高圧コンプレッサ１６に流入する。燃料が空気に混合され燃焼器１８内部で燃焼が起きる。燃焼による排ガスは高圧タービン２０及び低圧タービン２２を通って、排気ノズル２４からエンジン１０外部へ排出される。

図２はエンジン１０の部分拡大図である。エンジンコントローラ２６がエンジン１０に直接或いはその近くに搭載されている。エンジンコントローラ２６は望ましくはタービンエンジン１０で一般的に使用されている全自動化デジタルエンジンコントローラ（ＦＡＤＥＣ）である。図示した例では、エンジンコントローラ２６は低圧コンプレッサ１４に搭載されている。しかし、エンジンコントローラ２６はエンジン１０上、或いは近接する、都合の良いどの位置に搭載しても良い。センサ２８はタービンエンジン１０上に取付けられ、エンジン情報、例えばセンサ２８の位置における温度或いは圧力などを検出する。全てのセンサ２８はプログラム可能である。センサ２８中の送受信機２９は集めたデータをエンジンコントローラ２６との間で無線でやり取りする。センサ２８はタービンエンジン１０を内蔵している航空機の他の場所、例えば着陸装置などに設置してもよい。

図３はエンジンコントローラ２６の一例を示しており、センサポート３０（図２参照）及びコンポーネントポート３２を備えている。一例としては、エンジンコントローラ２６は全自動化デジタルエンジンコントローラである。センサポート３０にはエンジンコントローラ２６とセンサ２８を無線接続するためのアンテナアセンブリ４０ａが収まる。コンポーネントポート３２にはエンジンコントローラ２６と外部コンポーネント３４を無線接続するためのアンテナアセンブリ４０ｂが収まる。外部コンポーネント３４はコンピュータ、別のエンジンコントロール装置、データ処理装置などである。外部コンポーネント３４はさらに、システムネットワークや別の機内外の装置に接続される場合がある。

コンポーネントポート３２はエンジンコントローラ２６の第１の側３６に設置されており、エンジン１０の内部でアクセスしやすい配置に設けられている。センサポート３０はエンジンコントローラ２６の第２の側３８に設置されており、これも利用者がアクセスできるように設けられている。センサポート３０及びコンポーネントポート３２は、ケーブルの終端によく使用されるピン接続型プラグなどのようなピン４３を持ったコネクタ４８を受けるように設計されている。

アンテナアセンブリ４０ａはセンサポート３０にプラグ接続され、もう一方のアンテナアセンブリ４０ｂはコンポーネントポート３２にプラグ接続される。センサ２８はセンサポート３０にプラグ接続されたアンテナアセンブリ４０ａとの間で信号４１を無線で送受信する。アンテナアセンブリ４０ｂは外部コンポーネント３４との間で信号４６を無線で送受信する。

外部コンポーネント３４はシリアルバス４４を備えており、無線のユニバーサルシリアルバスアダプタ（ＵＳＢアダプタ）４２をシリアルバス４４に接続できる。アダプタ４２はコンポーネントポート３２に接続されたアンテナアセンブリ４０ｂとの間で信号４６の送受信をする。このように、アンテナアセンブリ４０ｂはシリアルバス４４を有するいかなる外部コンポーネント３４とも一緒に用いることができる。信号４６は赤外線からマイクロ波帯の周波数で送信できる。また、無線の送信機及び受信機を外部コンポーネント３４の内部に設計することもでき、そうなればアダプタ４２は必要でなくなる。外部コンポーネント３４はタービンエンジン１０で駆動されている航空機の中に配置できるし、或いはタービンエンジン１０に近接したエプロン（ｔａｒｍａｃ）のような遠隔位置にも配置することができる。

図４はアンテナアセンブリ４０の一例の分解図を示す。アンテナアセンブリ４０はコネクタ４８、プロセッサ５０、及びアンテナ５２を備えている。レドーム（ｒａｄｏｍｅ）５４がアンテナ５２及びプロセッサ５０を覆って、外部汚染からこれらの部品を守る。コネクタ４８は、ケーブルの終端によくあるのと同じ、ピン４３を備えたピン型コネクタであり、エンジンコントローラ２６（図３参照）のセンサポート３０及びコンポーネントポート３２に適合する。コネクタ４８はエンジンコントローラ２６上の既存の接続部分に合うようにどのような型にでも設計できる。アンテナ５２は、センサ２８及び外部コンポーネント３４のそれぞれの信号４１、４６を送信及び受信するための送信及び受信モジュール５３を備えている。

プロセッサ５０は望ましくはマルチコアのプロセッサボードである。プロセッサ５０により、アンテナ５２が信号４１、４６を赤外線からマイクロ波帯の周波数で送信する。プロセッサ５０はプログラム化されて、アンテナアセンブリ４０ｂではアンテナ５２と外部コンポーネント３４との間の信号４６を、或いは、アンテナアセンブリ４０ａではアンテナ５２とセンサ２８との間の信号４１をモニタすることができる。もし、過度の信号の干渉が検出されたら、プロセッサ５０は信号４１、４６を調整して一時的に問題を回避することができる。このようにプロセッサ５０は、エンジン１０の運転中に調整を行ってメンテナンスや修理が実施できるまで通信を維持することができる。必要があればプロセッサ５０は最新情報に再プログラムすることができる。また、プロセッサ５０は信号４１、４６を増幅できるし、信号周波数の調節もできる。

更にプロセッサ５０では、センサ２８からアンテナ５２に送信されてくるデータを解析することもできる。プロセッサ５０によるデータ分析は、例えばタービンエンジン１０のセンサ２８が監視している部分について、部品の寿命とか故障の予測をすることができる。多数のセンサ２８からの情報をコントローラ２６から外部コンポーネント３４へ信号４６として送信し分析することができる。

アンテナアセンブリ４０ａ、４０ｂのそれぞれは対象となる装置の運転状況を評価するための予測アルゴリズム及び／或いは試験ソフトウェアを含むことができる。アンテナアセンブリ４０ａ、４０ｂのそれぞれは、特に航空機が地上にあって、カウリングが開いているときに、装置の誤動作を報告することもできる。アンテナアセンブリ４０ａ、４０ｂは地上の装置との通信もできる。また、アンテナアセンブリ４０ａ、４０ｂは、航空機の飛行中に、必要に応じて対象となる装置の修正及び緊急修正を可能とする。アンテナアセンブリ４０ａ、４０ｂの適用により、データを無線で通信するニューラルネットワーク或いは分散型コンピュータネットワークが可能となる。アンテナアセンブリ４０ａ、４０ｂのそれぞれは２つ以上のエンジンコントローラ２６或いはエンジンコンポーネントと通信することもできるし、通信の階層に割り当てることもできる。

本発明の好適な実施例を開示したが、当業者であれば特定の修正も本発明の範囲に含まれることが分かるであろう。よって、本発明の真の範囲と内容の判断のためには請求項の詳細な検討がなされるべきである。

本発明のタービンエンジンの一例の概略図である。 エンジンコントローラの一例を示すエンジンの部分拡大図である。 エンジンコントローラの一例を示す図である。 本発明のアンテナアセンブリの一例の分解図である。

Claims (16)

1. エンジンに取付けられるセンサと、
   エンジンコンポーネントに接続されたセンサアンテナと、
   を有し、前記センサが無線通信により前記エンジンコンポーネントと情報を通信していることを特徴とするタービンエンジン制御装置。
2. 前記エンジンコンポーネントに接続されているとともに、無線通信により外部コンポーネントと情報を通信しているコンポーネントアンテナを有することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン制御装置。
3. 前記センサからのデータを解析するために、前記センサアンテナはセンサプロセッサを有し、前記コンポーネントアンテナはコンポーネントプロセッサを有することを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン制御装置。
4. 前記センサアンテナを前記エンジンコンポーネントに取付けるためのセンサピンコネクタと、前記コンポーネントアンテナを前記エンジンコンポーネントに取付けるためのコンポーネントピンコネクタと、を有することを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン制御装置。
5. 前記外部コンポーネントはコンピュータを含むことを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン制御装置。
6. 前記外部コンポーネントは航空機に搭載されていることを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン制御装置。
7. 前記センサアンテナを覆うレドームを有することを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン制御装置。
8. 前記センサアンテナは送信機と受信機とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン制御装置。
9. 前記エンジンコンポーネントはエンジンコントローラであることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン制御装置。
10. ファン、圧縮器、燃焼器、及びタービンと、
    エンジンに取付けられたセンサと、エンジンコントローラに接続されたセンサアンテナと、を備え、前記センサは無線通信により前記エンジンコントローラと情報を通信していることを特徴とするタービンエンジン。
11. 前記エンジンコントローラに接続されているとともに、無線通信により外部コンポーネントと情報を通信するコンポーネントアンテナを有することを特徴とする請求項１０に記載のタービンエンジン。
12. 前記センサからのデータを解析するために、前記センサアンテナはセンサプロセッサを有し、前記コンポーネントアンテナはコンポーネントプロセッサを有することを特徴とする請求項１１に記載のタービンエンジン。
13. 前記センサアンテナを前記エンジンコントローラのセンサポートに取付けるためのセンサピンコネクタと、前記コンポーネントアンテナを前記エンジンコントローラのコンポーネントポートに取付けるためのコンポーネントピンコネクタと、を有することを特徴とする請求項１１に記載のタービンエンジン。
14. 前記外部コンポーネントがコンピュータを含むことを特徴とする請求項１１に記載のタービンエンジン。
15. 前記センサアンテナを覆うセンサレドームと、前記コンポーネントアンテナ及び前記プロセッサを覆うコンポーネントレドームと、を有することを特徴とする請求項１１に記載のタービンエンジン。
16. 前記エンジンコントローラは前記タービンエンジンに搭載された全自動化デジタルエンジンコントローラであることを特徴とする請求項１０に記載のタービンエンジン。

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