JP2015107791A - 補助パワーユニットの障害を予測する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】補助パワーユニットの障害を予測する方法を提供する。
【解決手段】補助パワーユニットおよび補助パワーユニットに関連する複数のセンサ、そのコンポーネント、およびそれに関連するシステムを有する航空機内で補助パワーユニット障害を予測する方法100であって、複数のセンサの少なくとも1つのセンサから、センサ出力102を規定するセンサ信号を受信すること、センサ出力を基準値104と比較すること、および、比較106に基づいて補助パワーユニットの障害を予測することを含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、補助パワーユニットの障害を予測する方法に関する。
最新の航空機は、主推進エンジンに加えて補助パワーユニット(auxiliary power unit)(APU)を含むことができる。APUは、航空機に2次電力を提供すること、ならびに、主エンジン始動および航空機の環境制御システムのために加圧されたブリード空気を提供することを含む多種多様な機能を実施することができる。現在、航空会社および保守要員は、障害または問題がAPUに関して起こるまで待ち、その後、計画された保守中か、またはおそらくは計画されていない保守中にその原因を特定しそれを正そうと試みる。障害発生はまた、パイロットの自由裁量に基づいて手作業で記録される。
米国特許第7308614号明細書
一実施形態では、本発明は、補助パワーユニットおよび複数のセンサを有する航空機内で補助パワーユニット障害を予測する方法に関し、方法は、飛行前または飛行後の間に、複数のセンサの少なくとも1つのセンサから、センサ出力を規定するセンサ信号を受信すること、コントローラによって、センサ出力を、センサ出力用の基準値と比較すること、コントローラによって、比較に基づいて補助パワーユニットの障害を予測すること、および、コントローラによって、予測された障害の指示を提供することを含む。
補助パワーユニット、補助パワーユニットに関連するシステム、およびセンサの略図である。 本発明の実施形態を実装することができる航空機および地上システムの斜視図である。 本発明の実施形態による補助パワーユニット障害を予測する方法を示すフローチャートである。
図1は、燃焼システム12、パワータービン14、および圧縮機16を含むガスタービンエンジンの形態のAPU10を概略的に示す。APU10の動作中、圧縮機16は、周囲空気を引込み、それを圧縮し、圧縮空気を燃焼システム12に供給する。燃焼システム12は、(矢印18で概略的に示す)燃料源からの燃料および圧縮機16からの圧縮空気を受取り、高エネルギー燃焼空気をパワータービン14に供給し、パワータービン14を回転させる。パワータービン14は、電力を供給するための発電機20を駆動し、また、それ自身の圧縮機および/または外部負荷圧縮機を駆動するために使用することができるシャフト19を含む。より具体的には、ギアボックス22が、パワータービン14からオイル冷却式発電機20にパワーを伝達して、電力を提供する。ギアボックス22内で、パワーはまた、燃料制御ユニット、注油モジュール、および冷却用ファンなどのエンジンアクセサリに伝達され得る(それらのどれも図示されない)。スタータモータなどのスタータ24は、ギアボックス22上に搭載され、ギアトレーンを通して接続されて、APU10の始動機能を実施し得る。
さらに、フラップモータ28、サージ制御弁30、およびブリード弁32を含むいくつかの作動式デバイスが示されている。フラップモータ28は、圧縮機16に対する空気流を調節する入口ガイドベーン34を制御し得る。サージ制御弁30は、APU10の安定したまたはサージがない動作を維持し得る。ブリード弁32は、APU10からブリード空気分配システム36へのブリード空気の流れを制御する。任意の数の作動式デバイスがAPU10に含まれ得ること、および、APU10が任意の数の関連するシステムに動作可能に結合され得ることが理解されるであろう。
さらに、APU10に関連する複数のセンサ38、そのコンポーネント、およびそれに関連するシステムが含まれ得る。こうした複数のセンサ38は、非制限的な例として、APUブリード空気流量センサ、APUブリード空気圧センサ、APUブリード空気温度センサ、APU変圧器整流器ユニット電流センサ、APU変圧器整流器ユニット電圧センサ、APU速度センサ、APU高オイルレベル(high oil)センサ、APU低オイルレベルセンサ、APU高オイル温度センサ、APU低オイル温度センサ、排ガス温度センサ、燃料流量センサ、燃料圧センサ、サージ制御弁位置センサ、入口ガイドベーン位置センサ、入口圧センサ、負荷圧縮機空気流量センサ、負荷圧縮機入口温度センサ、負荷圧縮機出口温度センサ、発電機周波数センサ、発電機負荷センサ、発電機電圧センサ、発電機オイル温度センサなどを含み得る(その一部が概略的に示されている)。
図2は、航空機50を概略的に示し、航空機50は、本発明の実施形態を実行し、また、胴体54に結合された1つまたは複数の推進エンジン52、胴体54内に位置決めされたコックピット56、および胴体54から外に延在する翼組立体58を含み得る。航空機50が商業的航空機として示されるが、APU10が任意の適した航空機内に設置され得ることが理解されるであろう。通常、APUおよび冷却用システムなどの関連するシステムは、航空機50の後部セクション内の区画内に搭載される。
1つまたは複数の制御機構60が、コックピット56内に含まれ、また、APU10を始動する、フラップモータ28の位置を制御する、サージ制御弁30の位置を制御する、ブリード弁32の位置を制御するなどのためにパイロットによって動作され得る。航空機50の適切な動作を可能にする複数のさらなる航空機システム62ならびにコントローラ64および無線通信リンク68を有する通信システムが、航空機50に同様に含まれ得る。コントローラ64は、エンジン52、複数の航空機システム62、ならびに、その種々のコンポーネントおよび複数のセンサ38を含むAPU10に動作可能に結合され得る。さらに、航空機システム62、制御機構60などに関連するセンサなどの追加のセンサ70が、コントローラ64に結合され得る。
コントローラ64は、航空機50の他のコントローラにも接続され得る。コントローラ64はメモリ72を含み得る。メモリ72は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読出し専用メモリ(ROM)、フラッシュメモリ、または、ディスク、DVD、CD−ROMなどのような1つまたは複数の異なるタイプの可搬型電子メモリ、あるいは、これらのタイプのメモリの任意の適した組合せを含み得る。コントローラ64は、任意の適したプログラムを実行し得る1つまたは複数のプロセッサ74を含み得る。コントローラ64は、FMSの一部分であり得る、または、FMSに動作可能に結合され得る。
情報のコンピュータ検索可能なデータベースが、メモリ72に記憶され、プロセッサ74によってアクセス可能であり得る。プロセッサ74は、実行可能な命令のセットを実行して、データベースを表示するかまたはデータベースにアクセスし得る。代替的に、コントローラ64は、情報のデータベースに動作可能に結合され得る。たとえば、こうしたデータベースは、代替のコンピュータまたはコントローラ上に記憶され得る。データベースが、データの複数のセット、共にリンクされた複数の離散的なデータベース、またはさらにデータの単一テーブルを有する単一データベースを含む任意の適したデータベースであり得ることが理解されるであろう。データベースがいくつかのデータベースを組込み得ること、または、データベースが実際にいくつかの別個のデータベースであり得ることが企図される。
データベースは、航空機50および/またはある航空隊の航空機に関連するAPU10およびその関連システムに関連する履歴的データを含み得るデータを記憶し得る。データベースは、APU10およびその関連システムについて基準値を同様に含み得る。
代替的に、データベースがコントローラ64から離れているが、コントローラ64と通信状態にある場合があり、それにより、データベースがコントローラ64によってアクセスされ得ることが企図される。たとえば、データベースが可搬型メモリデバイス上に含まれる場合があり、こうした場合、航空機50は可搬型メモリデバイスを受取るためのポートを含む場合があり、こうしたポートがコントローラ64と電子通信状態にあり、それにより、コントローラ64が可搬型メモリデバイスのコンテンツを読取ることができる場合があることが企図される。データベースが無線通信リンク68を通して更新され得ること、および、こうして、履歴的な航空隊全体データに関する情報などのリアルタイム情報が、データベースに含まれ、コントローラ64によってアクセスされ得ることもまた企図される。
さらに、こうしたデータベースが、航空会社運用センター、飛行運用、部門コントロール、または別の場所などの場所で航空機50から離れて配置され得ることが企図される。コントローラ64は、データベース情報がそこを通じてコントローラ64に提供され得る無線ネットワークに動作可能に結合され得る。
商業的航空機が示されたが、本発明の実施形態の所定の部分が、地上システム82のコントローラまたはコンピュータ80を含むどこにでも実装され得ることが企図される。さらに、上述したデータベース(複数可)は、指定された地上システム82に配置されかつそこに含まれ得る宛先サーバまたはコンピュータ80内に同様に配置され得る。代替的に、データベースは、代替の地上の場所に配置され得る。地上システム82は、コンピュータ80から遠隔に配置されるコントローラ64およびデータベースを含む他のデバイスと、無線通信リンク68を介して通信し得る。地上システム82は、航空会社管理または飛行運用部門等の任意のタイプの通信用地上システム82であり得る。
コントローラ64およびコンピュータ80の一方は、航空機50内のAPU障害を予測するための実行可能命令セットを有するコンピュータプログラムの全てまたは一部分を含み得る。こうした障害は、コンポーネントの不適切な動作ならびにコンポーネントの故障を含み得る。コントローラ64が障害を予測するためのプログラムを実行するか、コンピュータ80が障害を予測するためのプログラムを実行するかにかかわらず、プログラムは、機械可読媒体であって、機械可読媒体上に記憶された機械実行可能命令またはデータ構造を搬送するかまたは有するための、機械可読媒体を含み得るコンピュータプログラム製品を含み得る。こうした機械可読媒体は、汎用または専用コンピュータまたはプロセッサを有する他の機械によってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体であり得る。一般に、こうしたコンピュータプログラムは、特定のタスクを実施するという技術的効果を有するかまたは特定のアブストラクトデータタイプを実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、アルゴリズムなどを含み得る。機械実行可能命令、関連するデータ構造、およびプログラムは、本明細書で開示されるような情報の交換を実行するためのプログラムコードの例を表す。機械実行可能命令は、たとえば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理機械に、ある機能または機能の群を実施させる命令およびデータを含み得る。
航空機50およびコンピュータ80が、本発明の実施形態または実施形態の所定の部分を実装するように構成され得る2つの例示的な実施形態を表すに過ぎないことが理解されるであろう。動作中、コントローラ64および/またはコンピュータ80がAPU障害を予測し得る。非制限的な例として、制御機構60がAPU10を始動するために利用され得る。コントローラ64および/またはコンピュータ80は、制御機構60、複数のセンサ38、データベース(複数可)からの入力、および/または、航空会社管理または飛行運用部門からの情報を利用して、APU障害を予測し得る。とりわけ、コントローラ64および/またはコンピュータ80は、複数のセンサ38の1つまたは複数によって出力されるデータを所定期間にわたって解析して、APU10またはその関連するシステムの動作におけるドリフト、トレンド、ステップ、またはスパイクを決定する。そのようなデータ中の変則は、毎日の比較ではあまりに捕えがたいので、そのような障害の予測をすることができない。APU障害が予測されると、指示が、航空機50上でおよび/または地上システム82において提供され得る。APU障害の予測が、飛行前に行われ得る、飛行中に行われ得る、飛行後に行われ得る、または、任意の回数の飛行後に行われ得ることが企図される。無線通信リンク68および無線通信リンク84は共に、データを送信するために利用され、それにより、障害がコントローラ64および/またはコンピュータ80によって予測され得る。
本発明の実施形態によれば、図3は、故障を含み得るAPU障害を予測するために使用され得る方法100を示す。方法100は、複数のセンサ38の少なくとも1つのセンサから、センサ出力を規定するセンサ信号を受信することによって102にて始まる。センサ信号は、APU10が通常使用されるときである航空機50の飛行前および/または飛行後からの情報を含み得る。飛行前および飛行後は、通常、航空機が地上にいるときである。方法100のための飛行前および飛行後はまた、5%を超えているRPMなどの一定速度を超えてAPU10が回転しているときを含むため、航空機が離陸しようとしており、APUが空調に電力供給するために依然として使用されるときにセンサ信号が受信され得る。これは、複数のセンサ38の少なくとも1つのセンサからデータを受信することを含み得る。センサ出力が、未処理の航空機データであり、そのデータから、多種多様な他の情報が導出されるかまたはその他の方法で抽出され得ることが企図される。たとえば、受信され得る未処理データは、温度、圧力、弁位置、およびアクチュエータ位置などからなり得る。
センサ信号は、飛行前および飛行後の2つのレジメンになるよう窓掛け処理され、その後、統計的特徴がそこから取得され得る。たとえば、受信されるセンサ出力は、所定期間にわたって集計されて、集計されたセンサデータを規定し得る。これはまた、受信されるセンサ出力を複数の飛行にわたって集計することを含み得る。統計的特徴は、集計されたデータから取得され得る。たとえば、メジアン値、現行のメジアン値、履歴的メジアン値、最小値、最大値、または範囲が決定され得る。APU10が始動するのにかかった時間およびAPU10が点火したときにAPU10が回転していたレートなどの他の特徴が、センサ信号を使用して導出され得ることも企図される。データが直接受信されるか、センサ出力から導出されるかにかかわらず、データがセンサ出力であると考えられ得ることが理解されるであろう。
104にて、センサ出力は、センサ出力用の基準値と比較され得る。センサ出力が、集計されたセンサデータを含む事例では、これは、集計されたセンサデータを基準値と比較することを含み得る。基準値は、APU10、そのコンポーネント、およびそれに関連するシステムに関連する任意の数の基準値を含み得る。たとえば、基準値は、温度、圧力、弁位置、アクチュエータ位置などに関連する値または適した範囲を含み得る。基準値はまた、航空機50のAPU10に関連する履歴的に規定された値または適した範囲あるいは複数の他の航空機用の履歴データを含み得る。こうして、基準値は、履歴的センサデータから計算され得る。そのため、センサ出力は、同じ航空機について、また、飛行機の全航空隊に対して過去の飛行から得られる結果と比較され得る。さらに、基準値は、複数のセンサ38のうちの1つのセンサの出力を受信することなどによって飛行中に決定された値を含み得る。こうして、基準値が運用中に規定され得ることが理解されるであろう。代替的に、基準値は、上述したようなデータベース(複数可)のうちの1つのデータベースに記憶され得る。
106にて、APU10内の障害は、104における比較に基づいて予測され得る。たとえば、APU10内の障害は、センサ出力が所定の閾値を満たすことを比較が示すときに予測され得る。こうして、コントローラ64および/またはコンピュータ80は、比較結果が許容可能かどうかを判定し得る。用語、閾値を「満たす(satisfy)」は、変動比較が、閾値に等しい、閾値より小さい、または、閾値より大きいなど、所定の閾値を満たすことを意味するために本明細書で使用される。こうした判定は、肯定的/否定的な比較または真/偽の比較によって満たされるように容易に変更され得ることが理解されるであろう。たとえば、より小さいかについての閾値、は、データが数値的に逆数をとられると、より大きいかについての試験を適用することによって容易に満たされ得る。
非制限的な例によれば、APU10が始動するのにかかった時間は、センサ出力から決定され得る。決定された時間は、その後、基準値と比較され得る。決定された時間が基準値より大きい場合、障害が、APU10に関して予測され得る。たとえば、APU10が始動するのにかかった時間が50秒より大きかったことを比較が示すときに障害が予測され得る。さらなる例として、飛行前におけるメジアン入口温度が、45℃などの基準温度より大きかったことを比較が示すときにAPU10内の障害が予測され得る。より具体的には、全ての他のセンサの読みが正常に見えるとき、こうした判定は、入口温度センサの障害を予測し得る。さらに別の例として、サージ制御弁位置が所定の位置より低いかまたは高いことを比較が示すときにAPU10内の障害が予測され得る。たとえば、障害は、サージ制御弁位置が、飛行後において、−0.5°より小さい角度または0.5°より大きい角度だけその長期メジアン位置から離れる傾向があるとき予測され、弁障害を予測するために使用され得る。なおさらに、補助パワーユニット排ガス温度が、飛行後の間に、所定温度より大きいことを比較が示すとき、APU10に関する障害が予測され得る。たとえば、排ガス温度が600℃より大きいことをセンサ出力が示すとき障害が予測され得る。こうした判定は、負荷圧縮機障害を含む多種多様な障害を予測するために使用され得る。入口温度障害、スタータモータ障害、発電機障害、ブリード弁障害などを含むAPU10内の任意の数の障害が予測され得る。
実装において、基準値および比較は、APU10内の障害を予測するアルゴリズムに変換され得る。こうしたアルゴリズムは、コントローラ64および/またはコンピュータ80によって実行され得る実行可能命令のセットを含むコンピュータプログラムに変換され得る。コンピュータプログラムに対する追加の入力は、複数のセンサ38からの入力、追加の航空機システム62からの入力、追加のセンサ70からの入力などを含み得る。
108にて、コントローラ64および/またはコンピュータ80は、106にて予測されたようなAPU10内の障害の指示を提供し得る。その指示は、任意の適した方法で、コックピット56内のプライマリフライトディスプレイ(primary flight display)(PFD)上などコックピット内で、および、地上システム82においてを含む任意の適した場所で提供され得る。たとえば、コントローラ64がプログラムを実行した場合、適した指示は、航空機50上に提供され得る、かつ/または、地上システム82にアップロードされ得る。代替的に、コンピュータ80がプログラムを実行した場合、指示は、航空機50にアップロードされるかまたはその他の方法で航空機50に中継され得る。代替的に、指示は、航空会社管理または飛行運用部署などの別の場所に提供されるように中継され得る。
APU障害を予測する方法が、柔軟性があり、示す方法が例証のためだけのものであることが理解されるであろう。たとえば、示すステップのシーケンスは、例証のためだけのものであり、方法100をいずれの点でも制限することを意図されない。その理由は、本発明の実施形態から逸脱することなく、ステップが異なる論理的順序で進み得る、または、追加もしくは介在するステップが、含まれ得ることが理解されるからである。非制限的な例として、方法100はまた、APU10が使用中であるときを決定すること、または、航空機50が飛行前および/または飛行後であるときを決定することを含み得る。たとえば、高度および対気速度/対地速度などの追加のデータならびにエンジン52によって出力される他の一般的な性能パラメータが受信され、それらから、航空機50が飛行前および/または飛行後であるときを決定され得ることが企図される。さらに、方法は、何回かの飛行中にデータを受信することを含む。異なる障害が、何回かの飛行にわたる比較の結果を使用して検出され得ることが企図される。使用される飛行の回数および種々の閾値セットが全て構成可能であることが理解されるであろう。たとえば、センサ出力が平滑化されて、データ内の振動/雑音を低減し得ることが企図される。これは、任意の回数の飛行にわたってセンサ出力の平均を取得することを含み得る。センサ出力のトレンドはまた、現在の飛行値を、50飛行後の10飛行にわたる平均値など、過去の定常状態の飛行値と比較することによって計算され得る。なおさらに、方法は、複数の比較に基づいて障害を予測することを含み得る。
上述した実施形態の有益な効果は、飛行前および飛行後の間に航空機によって収集されるデータが利用されて、APU障害を予測し得ることである。これは、こうした予測される障害が、予測される障害が起こる前に正されることを可能にする。現在、障害発生の記録は、自由裁量であり、障害がデータベースに手作業で入力されることを要求し、これは、高価であり、全ての関連する情報を得られない場合がある。さらに、現在、APUの障害を予測する方法が全く存在しない。上述した実施形態は、自動的な予測、記録、診断、および障害のユーザへの警報を可能にする。上記実施形態は、正確な予測がAPU障害に関して行われることを可能にする。こうした問題を予測することによって、こうした障害が起こる前に修理を行うのに十分な時間が許容され得る。これは、保守コスト、再スケジューリングコストを低減すること、および、航空機が着陸している時間を最小にすることを含む運用影響を最小にすることによってコスト節約を可能にする。さらに、こうした障害の記録を自動化することによって、人為的エラーが減少し、所与の航空機の履歴がより正確になり、そのことが、将来の保守において役立ち得る。
この書面による説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、また同様に、任意のデバイスまたはシステムを作り使用すること、および、組込まれる任意の方法を実施することを含む、本発明を当業者が実践することを可能にするために例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。こうした他の例は、特許請求の範囲の逐語的言語と異ならない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の逐語的言語と非実質的相違を有する等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図される。
10 APU
12 燃焼システム
14 パワータービン
16 圧縮機
18 矢印
20 発電機
22 ギアボックス
24 スタータモータ
28 フラップモータ
30 サージ制御弁
32 ブレード弁
34 入口ガイドベーン
36 ブリード空気分配システム
38 センサ
50 航空機
52 推進エンジン
54 胴体
56 コックピット
58 翼組立体
60 制御機構
62 航空機システム
64 コントローラ
68 無線通信リンク
70 センサ
72 メモリ
74 プロセッサ
80 コンピュータ
82 地上システム
84 無線通信リンク
100 方法
102 データを受信する
104 比較
106 障害を予測する
108 指示を提供する

Claims (14)

  1. 補助パワーユニット、前記補助パワーユニット、そのコンポーネント、およびそれに関連するシステムに関連する複数のセンサを有する航空機内で補助パワーユニット障害を予測する方法であって、
    飛行前または飛行後の間に、前記複数のセンサの少なくとも1つのセンサから、センサ出力を規定するセンサ信号を受信すること、
    コントローラによって、前記センサ出力を、前記センサ出力用の基準値と比較すること、
    コントローラによって、前記比較に基づいて前記補助パワーユニットの障害を予測すること、および、
    コントローラによって、前記予測された障害の指示を提供することを含む方法。
  2. 高度信号、速度信号、およびエンジンによって出力される性能パラメータのうちの少なくとも1つを受信することをさらに含む請求項1記載の方法。
  3. 前記航空機が飛行前かまたは飛行後であるときを決定することをさらに含む請求項1または2記載の方法。
  4. 前記障害は、前記飛行後の間に、排ガス温度が所定の温度より大きいことを前記比較が示すときに予測される請求項2記載の方法。
  5. 前記受信されるセンサ出力は、所定期間にわたって集計されて、集計されたセンサデータを規定し、前記比較は、前記集計されたセンサデータを前記基準値と比較することを含む請求項1乃至4のいずれか1項記載の方法。
  6. 所定期間にわたって前記受信されたセンサ出力を集計することは、複数回の飛行にわたって前記受信されたセンサ出力を集計することを含む請求項5記載の方法。
  7. 前記集計されたセンサデータは、メジアン値、現行のメジアン値、または履歴的メジアン値のうちの少なくとも1つを含む請求項5または6記載の方法。
  8. 前記障害は、前飛行前におけるメジアン入口温度が45℃より大きかったことを前記比較が示すときに予測される請求項7記載の方法。
  9. 前記基準値は、履歴的センサ出力から計算される請求項1乃至8のいずれか1項記載の方法。
  10. 前記障害は、前飛行後におけるサージ制御弁位置が0.5°より小さかったかまたは0.5°より大きかったことを前記比較が示すときに予測される請求項1乃至9のいずれか1項記載の方法。
  11. 前記センサ出力から、前記補助パワーユニットが始動するのにかかった時間を決定することをさらに含み、前記決定された時間は前記基準値と比較される請求項1乃至10のいずれか1項記載の方法。
  12. 前記障害は、前記補助パワーユニットが始動するのにかかった時間が50秒より大きかったことを前記比較が示すときに予測される請求項11記載の方法。
  13. 前記指示を提供することは、前記航空機のコックピット内のPFD上に前記指示を提供することを含む請求項1乃至12のいずれか1項記載の方法。
  14. 前記障害を予測することは、複数回の比較に基づく請求項1乃至13のいずれか1項記載の方法。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2517124B (en) * 2013-05-13 2015-12-09 Ge Aviat Systems Ltd Method for diagnosing a trailing edge flap fault
CN105593118B (zh) 2013-10-07 2019-04-16 通用电气航空系统有限公司 用于诊断出辅助功率单元故障的方法
CN114527350A (zh) * 2014-02-21 2022-05-24 通用电气航空系统有限责任公司 故障检测的系统及方法
US9745052B2 (en) * 2015-10-30 2017-08-29 Ge Aviation Systems Llc Determining enhanced operating state for aircraft
JP6153145B1 (ja) * 2016-03-29 2017-06-28 巴バルブ株式会社 バルブ診断方法及びバルブ診断装置
EP3239684A1 (en) 2016-04-29 2017-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Fault diagnosis during testing of turbine unit
FR3052273B1 (fr) * 2016-06-02 2018-07-06 Airbus Prediction de pannes dans un aeronef
US10384791B2 (en) 2016-07-21 2019-08-20 United Technologies Corporation Cross engine coordination during gas turbine engine motoring
US10618666B2 (en) 2016-07-21 2020-04-14 United Technologies Corporation Pre-start motoring synchronization for multiple engines
US20180023479A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 United Technologies Corporation Air supply control during motoring of a gas turbine engine
EP3273016B1 (en) 2016-07-21 2020-04-01 United Technologies Corporation Multi-engine coordination during gas turbine engine motoring
EP3273006B1 (en) 2016-07-21 2019-07-03 United Technologies Corporation Alternating starter use during multi-engine motoring
CN106226060B (zh) * 2016-08-30 2019-02-05 成都飞亚航空设备应用研究所有限公司 飞机辅助动力装置测试系统
CN109789930B (zh) 2016-09-29 2022-08-26 空中客车西班牙运营有限责任公司 用于飞行器的辅助空气供应
US10787968B2 (en) 2016-09-30 2020-09-29 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine engine motoring with starter air valve manual override
US10823079B2 (en) 2016-11-29 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Metered orifice for motoring of a gas turbine engine
CN108223143B (zh) * 2016-12-14 2020-04-07 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种辅助动力系统电子控制器排气门组件控制方法
US10435168B2 (en) * 2017-02-20 2019-10-08 Pratt & Whitney Canada Corp. System and method for controlling a position of an auxiliary power unit inlet door
US10601218B2 (en) 2017-05-25 2020-03-24 Ge Aviation Systems Llc Power management and fault detection system
US10082243B1 (en) 2017-06-13 2018-09-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Method and system for inlet blockage detection
CN110844119B (zh) * 2018-11-30 2023-03-24 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种飞机迎角表决方法
US11878810B2 (en) * 2019-01-03 2024-01-23 The Boeing Company Auxiliary power systems, aircraft including the same, and related methods
US11319883B2 (en) 2019-02-20 2022-05-03 Honeywell International Inc. Auxiliary power unit power compressor health state diagnostic system and method
US11780609B2 (en) 2019-06-12 2023-10-10 Honeywell International Inc. Maintenance recommendations using lifecycle clustering
CN111361759B (zh) * 2020-03-02 2023-02-03 哈尔滨工业大学 基于混合模型的飞机辅助动力装置在翼剩余寿命预测方法
CN111693180B (zh) * 2020-05-27 2021-07-23 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种辅助动力系统排气温度超温故障检测方法
US20220374006A1 (en) * 2021-05-18 2022-11-24 Parth Singh Bati Method of predicting aircraft engine reliability by proactively detecting faults

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030187554A1 (en) * 2000-11-09 2003-10-02 Honeywell International, Inc. System and method for performance monitoring of operational equipment used with machines
US20050222747A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Vhora Mohamad H Model-based detection, diagnosis of turbine engine faults
JP2007024047A (ja) * 2005-07-18 2007-02-01 General Electric Co <Ge> タービンエンジンの排気ガス温度のトレンドをみるためのシステム及び方法
US20070260374A1 (en) * 2006-03-31 2007-11-08 Morrison Brian D Aircraft-engine trend monitoring system
JP2009541756A (ja) * 2006-06-28 2009-11-26 マン ターボ アーゲー ターボエンジンの制御エレメントの機能試験を実行するためのデバイス及び方法
JP2012512350A (ja) * 2008-12-15 2012-05-31 スネクマ 航空エンジンを監視するために使用されるデータの標準化
US20120323531A1 (en) * 2011-06-14 2012-12-20 Hamilton Sundstrand Corporation Engine noise monitoring as engine health management tool
JP2013019413A (ja) * 2011-07-07 2013-01-31 Air China Ltd 補助動力装置の性能検出方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6122575A (en) * 1999-06-30 2000-09-19 Hamilton Sundstrand Corporation APU troubleshooting system
US7308614B2 (en) 2002-04-30 2007-12-11 Honeywell International Inc. Control sequencing and prognostics health monitoring for digital power conversion and load management
ES2363897B1 (es) * 2008-10-24 2012-07-04 Airbus Operations, S.L. Unidad de potencia auxiliar (apu) de una aeronave
CN102320382A (zh) * 2011-07-07 2012-01-18 中国国际航空股份有限公司 飞机性能检测方法
CN102262686A (zh) * 2011-07-27 2011-11-30 中国国际航空股份有限公司 飞机着陆性能数据采集方法
GB2510596B (en) * 2013-02-08 2015-02-18 Ge Aviat Systems Ltd Method for predicting a trailing edge flap fault
GB2510608B (en) * 2013-02-08 2015-02-25 Ge Aviat Systems Ltd Method for predicting a horizontal stabilizer fault
GB2513133B (en) * 2013-04-16 2015-07-08 Ge Aviat Systems Ltd Methods for predicting a speed brake system fault
CN104344946B (zh) * 2013-07-24 2017-12-05 中国国际航空股份有限公司 Apu涡轮叶片断裂与转轴卡阻故障的监控方法和装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030187554A1 (en) * 2000-11-09 2003-10-02 Honeywell International, Inc. System and method for performance monitoring of operational equipment used with machines
US20050222747A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Vhora Mohamad H Model-based detection, diagnosis of turbine engine faults
JP2007024047A (ja) * 2005-07-18 2007-02-01 General Electric Co <Ge> タービンエンジンの排気ガス温度のトレンドをみるためのシステム及び方法
US20070260374A1 (en) * 2006-03-31 2007-11-08 Morrison Brian D Aircraft-engine trend monitoring system
JP2009541756A (ja) * 2006-06-28 2009-11-26 マン ターボ アーゲー ターボエンジンの制御エレメントの機能試験を実行するためのデバイス及び方法
JP2012512350A (ja) * 2008-12-15 2012-05-31 スネクマ 航空エンジンを監視するために使用されるデータの標準化
US20120323531A1 (en) * 2011-06-14 2012-12-20 Hamilton Sundstrand Corporation Engine noise monitoring as engine health management tool
JP2013019413A (ja) * 2011-07-07 2013-01-31 Air China Ltd 補助動力装置の性能検出方法

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