JP2017512697A - 航空機のエネルギー網の包括的管理を最適化する方法および対応する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数のパワー装置を備える航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法および装置に関し、複数の所定の目標から少なくとも１つの最適化目標（１９）を選択するためのモジュール４０と、装置データを受け取るためのモジュール（４２）と、航空機データを受け取るためのモジュール（４１）と、少なくとも１つの選択された最適化目標（１９）を達成するために適したパワー装置の動作設定点（２２）を、装置データ（２１）および航空機データ（２０）から決定するためのモジュール（４３）とを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法に関する。本発明はまた、本発明による方法を実装するために適した装置に関する。

知られているとおり、航空機は、推進エンジン、非推進エンジン、パワー源、パワー変換装置、およびパワー貯蔵装置などの複数のパワー装置を備える。

これらのパワー装置のすべてが航空機のパワー網を形成する。パワーには複数のタイプがあり、電力、水力、空気力、および機械力などの様々な形をとる。

多くの航空機、特に双発型ヘリコプタでは、エンジンが均等に摩損するように、エンジンの推進力は複数の異なるエンジンの間に均等に配分される。

三発型ヘリコプタでは、燃料の消費を減少させるために、パイロットはフライトのノンクリティカルなフェーズの間、自由意志でエンジンをスタンバイ状態にする能力を有する。

換言すれば、現在、エンジンの燃料消費またはエンジンの耐用期間のどちらかの最適化を目的とする方法が存在する。

しかし、それらの最適化の対象領域はいくつかの特定タイプの航空機に限られている。

さらに、航空機内部の音響快適性、航空機のステルス性、航空機の応答性、航空機の汚染物質排出量、および一般に、航空機を特徴付ける任意のパラメータなどの、他のパラメータの最適化を可能にする方法は存在しない。

さらに、航空機の推進力および非推進力の最適化された合同管理を可能にする方法もまた、存在しない。複数の異なる熱エンジン、電気モータ、または航空機の推進系のその他のエンジンの間でパワーを最適化するための方法もまた、存在しない。

よって、本発明者は航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法を提供することを考えた。

仏国特許出願公開第１３６３３１６号明細書

本発明は、航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法の提供を目的とする。

本発明は、任意のタイプの航空機、特にヘリコプタに適応可能な、そのような方法の提供を特に目的とする。

本発明は、航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための装置の提供もまた目的とする。

この目的のために、本発明は、複数のパワー装置を備える航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法に関し、この方法は下記のステップを含むことを特徴とする：
− 複数の所定の目標から少なくとも１つの最適化目標を選択するステップ、
− 装置データと称される、前記パワー装置の動作を表現する情報を受け取るステップ、
− 航空機データと称される、前記航空機の動作を表現する情報を受け取るステップ、
− 少なくとも１つの選択された最適化目標を達成するために適した前記パワー装置の動作設定点を、前記装置データおよび前記航空機データから決定するステップ。

このように、本発明による方法は、航空機のパワー網の様々なパワー装置に、複数の所定の目標から事前選択される最適化目標を満たすことを目的とする特定の動作設定点を提供することを可能にする。動作設定点の決定は、装置および航空機の動作を表現する情報に依存する。このことにより、設定点がフライトの安全性を脅かさないことの保証が可能になる。さらに、このことにより、任意の所与の瞬間の航空機の動作環境に設定点を適応させることが可能になる。

換言すれば、本発明による方法は、例えば航空機のパイロットによって選択された１つまたは複数のパラメータを制約の下で最適化することを可能にする。よって、この方法は、１つまたは複数の最適化目標を達成するために、航空機のパワーを、様々な装置の間に特定の様式（均等または不均等）で配分することを可能にする。

有利には、かつ本発明によれば、前記設定点を決定するステップは、下記のステップを含む：
− 前記パワー装置によって遵守されるべきであり、前記航空機データおよび選択された各目標に依存する制約を定めるサブステップ、
− 各パワー装置について、前記制約および前記装置データに依存する、可能な動作モードを収集するサブステップ、
− 各パワー装置について、前記可能な動作モードから動作モードを選出するサブステップ。

本発明のこの態様によれば、パワー装置の動作設定点は後の３つのステップの結果として決定される。

最初のステップ（前記制約を定めるサブステップ）は、航空機データおよび意図される目標によって特徴付けられる航空機の環境が、パワー網の装置に特定の制約を課すステップである。例えば、航空機がクリティカルなフライトフェーズにあるときは、定格回転数で動作する義務などの、いくつかの特定の制約が推進エンジンに課される。

２番目のステップ（前記収集するサブステップ）は、前のステップで課された制約および装置の状態を表現するデータから、可能な動作モードの限定されたリストが確定されるステップである。例えば、推進エンジンの温度がそのエンジンの限界温度に近いときは、いくつかの動作モードは事前選択できない。

３番目のステップ（前記選出するサブステップ）は、各装置について、様々な動作モードの限定されたリストから１つのモードが選択されるステップである。このモードは各装置の設定点に関連付けられている。前記設定点は様々なタイプであることができる。設定点は、例えば、推進エンジンのパワー、トルク、または回転数のレベルに関連することができる。設定点は、エンジンの温度設定点に関連することもできる。設定点は、特定のエンジン状況を達成するための設定点に関連することもできる。例えば、ヘリコプタのターボシャフトエンジンの場合、達成されるべき状況は、ＭＴＯＰ（最大離陸出力）という略語で知られる状況、または、特定のスタンバイ状況、および一般に、選択された最適化目標を達成するために適した任意のエンジン状況であることができる。

有利には、本発明による方法は、選択された各最適化目標の、デフォルト目標に対する有利さを表現する値を計算するステップをさらに含む。

このステップは、意図される最適化目標の、デフォルト目標に対する効果を、例えばパイロットに示すことを可能にする。

有利には、かつ、この変形形態によれば、前記デフォルト目標の狙いは、前記パワー装置の間に推進力を、要件に従って、最適化された様式で配分することである。

デフォルト目標は、従来技術による方法が意図する慣習的な目標である。よって本発明は、様々な推進エンジン間の最適化されたパワー配分について選択された動作モードによって得られる有利さの指示を提供することができる。

有利には、かつ本発明によれば、最適化目標はそれぞれ所定の時間期間に対して意図される。

この変形形態によれば、意図される最適化目標は所定の時間期間に対して意図される。

有利には、かつ本発明のこの変形形態によれば、前記所定の時間期間は、ある時刻、航空機のフライトの間の所定の時間間隔、航空機のフライト全体に相当する期間を含むグループから、航空機の全利用期間に相当する継続期間について選択される。

これにより、意図される最適化の継続期間を選択することが可能になる。例えば、パワー網の性能の瞬間的最適化を目指すことが可能である。また、航空機の飛行計画全体にわたる包括的な最適化を目指すことも可能である。航空機の耐用期間全体にわたる包括的な最適化を目指すこともまた、可能である。

航空機の飛行計画または耐用期間全体にわたる包括的な最適化の場合は、この方法によって実装されるアルゴリズムは、有利には、飛行計画の準備またはフリート管理のためのツールに組み込まれる。前記ツールは、例えば、航空機オペレータ、航空機インテグレータのクライアント設備内にインストールされ、あるいは、エンジン製造者のサービスのためにインターネットポータルを介してアクセス可能でもある。

有利には、かつ本発明によれば、前記複数の所定の目標は、少なくとも下記の目標を含む：
− 前記パワー網の前記装置による燃料消費を最小化する目標、
− 前記パワー網の推進力装置の間に推進力を、要件に従って、最適に配分する目標、
− 前記パワー網の前記推進装置の過渡性能を最大化する目標、
− 離陸フェーズタイプの短期フェーズ中に航空機の性能を最大化する目標、
− 装置の健全性を監視するための動作の精度を改善する目標、
− 装置のメンテナンス費用を最小化する目標、
− 装置のメンテナンス操作を変更する目標、
− 航空機によって発生する外部騒音を最小化する目標、
− 航空機内部の騒音を最小化する目標、
− 航空機の表面赤外線を最小化する目標、
− 汚染物質の排出量を最小化する目標、
− 振動レベルを最小化する目標。

よって、本発明による方法は、燃料消費に関連するパラメータ、航空機の運用費用に関連するパラメータ、および航空機の排出量に関連するパラメータを含む、特定の数のパラメータを最適化することを可能にする。

有利には、かつ本発明によれば、前記複数のパワー装置は少なくとも下記の装置を含む：
− 航空機の推進エンジン、
− 非推進エンジン、
− パワー源、
− パワー変換装置。

本発明は、複数のパワー装置を含む、航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための装置にも関連し、その装置は下記のものを含むことを特徴とする：
− 複数の所定の目標から少なくとも１つの最適化目標を選択するためのモジュール、
− 装置データと称される、前記パワー装置の動作を表現する情報を受け取るためのモジュール、
− 航空機データと称される、前記航空機の動作を表現する情報を受け取るためのモジュール、
− 少なくとも１つの選択された最適化目標を達成するために適した前記パワー装置の動作設定点を、前記装置データおよび前記航空機データから決定するためのモジュール。

本明細書全体で、モジュールという語は、ソフトウェア要素、すなわちソフトウェアプログラムのサブアセンブリを指し、モジュールは、個別使用のために、あるいは、プログラムの他のモジュールもしくはハードウェア要素、またはハードウェア要素とソフトウェアのサブプログラムとの組み合わせに結びつけるために、個別にコンパイルすることができる。このタイプのハードウェア要素は、特定用途向け集積回路（むしろ、略語ＡＳＩＣとしてよく知られている）または、プログラマブルなソフトウェア回路もしくは任意の等価なハードウェアを含むことができる。よって一般的には、モジュールとは、ある機能の提供を可能にする（ソフトウェアおよび／またはハードウェア）要素である。

本発明による装置の選択モジュールは、本発明による方法からの選択ステップを有利に実装し、本発明による方法からの選択ステップは、本発明による装置の選択モジュールによって有利に実装される。

同様に、航空機データおよび装置データを受け取るためのモジュールは、本発明による方法から航空機および装置のデータを受け取るステップを有利に実装し、前記ステップは、本発明による装置の受け取りモジュールによって有利に実装される。

同様に、設定点を決定するためのモジュールは、本発明による方法から設定点を決定するステップを有利に実装し、設定点を決定するステップは、本発明による装置の決定モジュールによって有利に実装される。

有利には、本発明による装置は、オペレータがヒューマン−マシンインタフェースを使用して最適化目標を選択できるように前記選択モジュールと対話するために適した、ヒューマン−マシンインタフェースを備える。

有利には、かつ本発明によれば、前記設定点を決定するためのモジュールは、下記のサブモジュールを含む：
− 前記パワー装置によって遵守されるべきであり、前記航空機データおよび選択された各目標に依存する制約を定めるためのサブモジュールと、
− 各パワー装置について、前記制約および前記装置データに依存する、可能な動作モードを収集するためのサブモジュールと、
− 各パワー装置について、前記可能な動作モードから動作モードを選出するためのサブモジュール。

有利には、本発明による装置は、選択された各最適化目標の、デフォルト目標に対する有利さを表現する値を計算するためのモジュールをさらに含む。

有利には、かつ本発明によれば、前記ヒューマン−マシンインタフェースは、前記制約および／または前記可能な動作モードおよび／または前記選択された動作モードおよび／または前記決定された設定点および／または各目標の有利さを表現する前記値を表現する情報をオペレータに提供するように構成される。

よって、ヒューマン−マシンインタフェースは、航空機のパイロットなどのオペレータが１つまたは複数の最適化目標を選択することを可能にし、最適化目標は、設定点を決定するためのモジュールによって、これらの目標を達成するために適した様々なパワー装置の動作モードを定めるために、航空機によって課される何らかの制約と共に考慮される。

有利には、前記ヒューマン−マシンインタフェースは、装置の動作モードを表現する情報をオペレータに提供することも可能にする。

前記情報は、例えば航空機アビオニクスを介して計器盤の専用部分に表示される。前記情報は、例えば総合インジケータの形で提供され、そのインジケータにより、オペレータは、推進エンジンが有効定格の制限内で動作していると確認すること、推進エンジンに関連する、電気モータ、パワー貯蔵装置および制御電子装置などの装置も有効定格の制限（特に温度制限）内で動作していると確認すること、ならびに、選択された最適化および関連する有利さに関する情報にアクセスすることができる。

本発明は、航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法および関連する装置に関し、それらは一体として、前述および後述する特徴のいくつかまたはすべてによって特徴付けられる。

本発明の他の目的、特徴および利点は下記の説明を読めば明らかになるが、その説明は純粋に非制限的であり、添付図面に関連する。

本発明の一実施形態による、航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法の概略図である。 本発明の一実施形態による、航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための装置の概略図である。

本発明による方法は、複数の所定の目標から少なくとも１つの最適化目標を選択するステップ１０を含む。

前記方法は、パワー装置の動作を表現する装置データ２１および航空機の動作を表現する航空機データ２０を受け取るステップ１１を含む。

前記方法は最後に、選択された最適化目標を達成するために適したパワー装置の動作設定点２２を決定するステップ１２を含む。

本発明による方法は、本発明による装置によって有利に実装され、その装置は、図２に示すとおりに、複数の所定の目標から少なくとも１つの最適化目標１９を選択するためのモジュール４０、航空機データ２０を受け取るためのモジュール４１、装置データ２１を受け取るためのモジュール４２、およびパワー装置の動作設定点２２を決定するためのモジュール４３を含む。

この後の詳細な説明では、問題の航空機は、少なくとも２つのターボシャフトエンジンを備えたヘリコプタである。各ターボシャフトエンジンはガスジェネレータを備え、このガスジェネレータがフリータービンを有するか、または、ガスジェネレータによって回転させられる出力シャフトに堅く結合されたタービンを有する。フリータービンまたは結合されたタービンの各出力シャフトは、パワー伝達ギアボックス（以下、略語ＰＴＧにより参照する）を動かすために適しており、このＰＴＧが次に、ヘリコプタのロータを駆動する。このロータには、例えば、可変ピッチのブレードまたは、他の電気機械式もしくは液圧式の部材が装備されている。ヘリコプタのパワー網は、ターボシャフトエンジンに加え、パワー貯蔵装置、変換装置、および非推進エンジンを備える。

当然ながら、そのようなヘリコプタに関連して以下に説明する実施形態は、必要な修正を加えて、他のタイプの航空機に適応させることもできる。

好ましくは、最適化目標を選択するためのモジュールは、パイロット、または航空機のフライトの責任者である地上の技術者などのオペレータが１つまたは複数の最適化目標を選択することを可能にするヒューマン−マシンインタフェースである。例えば、一実施形態によれば、デジタルスイッチを使用して、提案された複数の目標から１つの目標が選択される。好ましくは、このインタフェースは、オペレータが、決定モジュール４３によって決定された設定点に留意できるようにする総合インジケータの形で情報２７を表示するためのスクリーンをさらに備える。好ましくは、このインタフェースはさらに、航空機のパワー網の様々なパワー装置の動作状態に関する情報の提供を可能にする。

図面に示される実施形態によれば、装置データ２１は、航空機のパワー網の熱エンジンから発生するデータ２１ａ、航空機のパワー網の電気、液圧、空気圧および点火式機械から発生するデータ２１ｂ、ならびにパワー貯蔵装置から発生するデータ２１ｃを含む。

モジュール４３によって決定される設定点２２は、熱エンジンのための設定点２２ａおよび非熱エンジンのための設定点２２ｂを含む。

さらに、設定点２２ａ、２２ｂを決定するためのモジュール４３は、好ましくは、航空機のパワー網のパワー装置によって遵守されるべき、航空機データ２０および選択された各目標１９に依存する制約を定めるためのサブモジュール５１を含む。前記サブモジュール５１は、本発明による方法の制約を定めるステップ１４を実装する。

モジュール４３は、各パワー装置について、サブモジュール４３によって提供される制約２５および装置データ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに依存する可能な動作モードを収集するためのサブモジュール５２をさらに含む。前記サブモジュール５２は、本発明による方法の可能な動作モードを収集するステップ１５を実装する。

最後に、モジュール４３は、各パワー装置について、サブモジュール５２によって伝えられる可能な動作モードのリスト２６から動作モードを選出するためのサブモジュール５３を含む。前記サブモジュール５３は、本発明による方法の動作モードを選出するステップ１６を実装する。

様々な変形形態によれば、いくつかのモジュールは、制約を決定するための、可能な動作モードを収集するための、および選出するためのアルゴリズムを、エンジン側または航空機側にまとめることができるように、単一のモジュールにまとめられ得る。したがって、様々なアーキテクチャが考えられる。

さらに、本発明による装置は、選択された目標１９の、エネルギーの均等な配分というデフォルト目標に対する有利さを表現する値を計算するためのモジュールを備える。この計算モジュールは、好ましくは、選択された動作モードを認識するサブモジュール５３である。

本発明の一実施形態によれば、選択可能な複数の所定の目標は、燃料消費に関する目標、航空機の運用費用に関する目標、および航空機の排出量に関する目標を含む。

本発明の一実施形態によれば、燃料消費に関する目標は目標１９を含み、これらは（ｉ）前記パワー網の装置による燃料消費を最小化する目標、（ｉｉ）パワー網の推進装置の間の推進力を最適に配分する目標、および（ｉｉｉ）パワー網の推進装置の過渡性能を、特に離陸フェーズタイプの短期フェーズ中に最大化する目標である。

（ｉ）燃料消費を最小化する目標
パワー網の装置による燃料消費を最小化する目標を選択したとき、モジュール４１、４２によって受け取られる航空機データ２０および装置データ２１は下記のとおりである：
− 提供された飛行計画の概要（継続期間、距離、フライト高度／レベル）、
− 飛行条件（温度、圧力、速度）、
− リアルタイムでの航空機の質量、
− 地表からの高さ、
− 動力離陸のレベル（Ｐ３、電気、機械、温度）、
− 調整のためのエンジンパラメータ、
− 健全性を監視するためのパラメータ（貯蔵装置の充電状態、貯蔵装置の温度、スタータモータの温度など）。

出力設定点を決定するためのモジュール４３は、下記の設定点を提供するように構成される：
− エンジン間にパワーを配分するための設定点、
− 所定のスタンバイ状況に従ってスタンバイ状態に置かれる１つまたは複数のエンジン（プライマリシャフトおよび／またはセカンダリシャフト）の、ｒｐｍ単位での回転数設定点。このタイプのスタンバイ状況は、例えば、本出願人の名前で出願されている特許出願ＦＲ１３６３３１６に記載されているスタンバイ状況である、
− ターボシャフトエンジンのスタンバイモードでの電気動力支援モータに給電するための設定点などの非推進系の装置の動作設定点。

さらに、ヒューマン−マシンインタフェース４０は、パイロットに下記の情報を提供するように構成される：
− 動作中の熱エンジンの数、
− 選択された管理モードの、デフォルト目標に対応する対称管理モードに対する有利さ、
− フライトの速度および高度の推奨値、
− 様々なエンジン間での空気圧動力離陸と電気動力離陸の配分の推奨値。

決定モジュール４３によって指定される動作モードによって、例えば、消費を削減するための理想的なフライト速度の提供、および／または、消費を削減するための理想的なフライト高度（例えば、エンジンをスタンバイモードにするように少し下降する、一つまたは複数のエンジンの使用の温度レベルを上げるために少し上昇する）の提供が可能になる。

（ｉｉ）推進系の過渡性能を最大化する目標
航空機の応答性を改善するため、例えば障害物の回避に関する性能を改善するために、過渡性能を最大化させる目標を選択したとき、モジュール４１、４２によって受け取られる航空機データ２０および装置データ２１は下記のとおりである：
− 飛行条件（温度、圧力）、
− 動力離陸のレベル（Ｐ３、電気、機械、温度）、
− 調整のための内部エンジンパラメータ、
− 健全性を監視するためのパラメータ（貯蔵装置の充電状態、貯蔵装置の温度、スタータモータの温度など）。

出力設定点を決定するためのモジュール４３は、下記の設定点を提供するように構成される：
− エンジン間に推進パワーおよび非推進パワーを配分するための設定点、
− スタンバイ状態の一つまたは複数のエンジン（プライマリシャフトおよび／またはセカンダリシャフト）のｒｐｍ単位での回転数設定点、
− 非推進系の装置の動作設定点（電気動力離陸および空気圧動力離陸などのサブシステムの管理）。

さらに、ヒューマン−マシンインタフェース４０は、パイロットに下記の情報を提供するように構成される：
− パイロット情報（動作中のエンジンの数）、
− 管理モードの、対称管理モードに対する有利さ。

これにより、例えば、１つまたは複数のタービンエンジンでの電気動力離陸によって、ガスジェネレータでの機械動力離陸の過渡的な負荷削減（ｓｈｅｄｄｉｎｇ）が可能になる。これにより、給電の継続性を確保するため、または、１つまたは複数のタービンエンジンでの空気圧動力離陸の過渡的な負荷削減（ｓｈｅｄｄｉｎｇ）のための、この期間中の電気的貯蔵装置の使用も可能になる。これにより、この期間中、それにより給電される快適機能を排除することもできる。また、これにより、速度超過を最小化するためにガスジェネレータを減速させるための助力を提供することが可能になる。

双発ヘリコプタの場合、貯蔵装置からエンジンのガスジェネレータへの機械パワーの注入の提供を意図して設定点を決めることができる。２つの大型エンジンと１つの小型エンジンを備える三発ヘリコプタの場合は、小型エンジンから（および／または貯蔵装置から）大型エンジンのガスジェネレータへの機械パワーの注入の提供を意図して設定点を決めることができる。前記注入はまた、大型エンジンのガスジェネレータから小型エンジンのフリータービンまたは貯蔵装置へのパワーの注入であることもできる。

（ｉｉｉ）離陸フェーズタイプの短期フェーズ中に航空機の性能を最大化する目標
推進装置の（離陸フェーズ中などの）過渡性能を最大化する目標を選択したとき、モジュール４１、４２によって受け取られる航空機データ２０および装置データ２１は下記のとおりである：
− 飛行条件（温度、圧力）、
− リアルタイムでの航空機の質量、
− 地表からの高さ、
− 動力離陸のレベル（Ｐ３、電気、機械、温度）、
− 調整のための内部エンジンパラメータ、
− 健全性を監視するためのパラメータ（貯蔵装置の充電状態、貯蔵装置の温度、スタータモータの温度など）。

出力設定点を決定するためのモジュール４３は、下記の設定点を提供するように構成される：
− エンジン間に推進パワーおよび非推進パワーを配分するための設定点、
− 特定のＡＥＯ（全エンジン動作可能）状況またはＯＥＩ（単一エンジン動作不能）状況の、エンジン制御による許可（解放）、
− 非推進系の装置の動作設定点。

さらに、ヒューマン−マシンインタフェース４０は、パイロットに下記の情報を提供するように構成される：
− 動作中のエンジンの数、および各熱エンジンに対して許可された状況、
− 管理モードの、対称管理モードに対する有利さ。

この目標は、例えば、貯蔵装置もしくはＡＰＵによって給電される電気モータを介してガスジェネレータへ、または、熱エンジンの１つを介してその他の熱エンジンへの直接、５秒から３０秒間のパワーの注入を引き起こすことが可能である。また、この目標は、貯蔵装置もしくはＡＰＵによって給電される電気モータを介してフリータービンシャフトへ、または、熱エンジンの１つを介してその他の熱エンジンへ直接、５秒から３０秒間のパワーの注入を引き起こすことも可能である。また、この目標は、ヘリコプタの飛行計画のタイプに従ってアクティブ化される各エンジンについて異なる状況構造を定めることも可能にする。

燃料消費の最適化に関連する他のタイプの目標が考えられる。例えば、エンジンの健全性を監視するための動作の精度を改善するという目標を提供することができる。そのような目標は、この動作を問題のエンジンについて十分な速度で行うことによって、および、不正確性の要因を排除することによって、エンジン健全性監視の精度を改善するために、エンジン間のパワーの配分を修正可能にすることを目的とする。不正確性の要因は、エアブリードタイプの非推進力離陸または、別のエンジンに切り換えることが可能な電気動力／機械動力の離陸などである。また、前記エンジンを特定の状況に置くか、または複数の状況内で走査を行うために、エンジンを整列解除（ｄｅ−ａｌｉｇｎ）できるようにする動作モードを使用することによって、振動に関する健全性を監視するという点でエンジン健全性監視の動作を拡張することもできる。

本発明の１つの実施形態によれば、運用費用の最小化に関連する目標は、（ｉｖ）運用費用を最小化する目標を含むことができる。

（ｉｖ）運用費用を最小化する目標
航空機の運用費用を最小化する目標を選択したとき、モジュール４１、４２によって受け取られる航空機データ２０および装置データ２１は下記のとおりである：
− 飛行条件（温度、圧力、速度）、
− リアルタイムでの航空機の質量、
− 乗客数またはペイロード、
− 調整のためのエンジンの内部パラメータ、
− 健全性を監視するためのパラメータ（貯蔵装置の充電状態、貯蔵装置の温度、スタータモータの温度など）、
− ダメージカウンタ、
− 低サイクル疲労のためのサイクルカウンタ。

出力設定点を決定するためのモジュール４３は、下記の設定点を提供するように構成される：
− エンジン間にパワーを配分するための設定点、
− スタンバイ状態の一つまたは複数のエンジン（プライマリシャフトおよび／またはセカンダリシャフト）の、ｒｐｍ単位での回転数設定点、
− 非推進系の装置の動作設定点（旋回（ｔｕｒｎｉｎｇ）モードで電気モータに給電するための設定点）。

さらに、ヒューマン−マシンインタフェース４０は、パイロットに下記の情報を提供するように構成される：
− 管理モードの、対称管理モードに対する有利さ、
− フライトの速度および高度の推奨値。

この目標は例えば、サイクルの数を最小化するか、または、タービンエンジンの特定の内部温度を超えないようにすることを意図することができる。

費用の最小化に関連する他のタイプの目標が考えられる。例えば、エンジンまたは航空機の直接運用費用（メンテナンス費用と燃料費の組み合わせ）を最小化することを目指すことができる。エンジンまたはヘリコプタのメンテナンス操作を修正することを目指すこともできる。エンジン間で非対称な動作モードを使用するとダメージを引き起こし、また同じ航空機に設置されたエンジン間でサイクルにおける消費が異なることになる。エンジンのうち１つのメンテナンス操作を遅らせる（例えば、メンテナンス操作が必要になる限界のうち１つに近づくまで）ことが望ましい場合は、メンテナンス操作に関してより余裕のあるエンジンを優先し、このエンジンを保留にしておくというロジックを考えることもできる。複数の異なるエンジンに対応する異なる入力間の非対称性のレベルに応じて様々に経年劣化する可能性のある、ヘリコプタのＰＴＧを保留しておくために、類似のモードを提案することができる。

本発明はまた、排出量を最適化するためのロジックを提供することができる。特に、非対称の動作モードによって、航空機およびそのエンジンの多様な兆候を最小化するための１つまたは複数の自由度が（エンジン間のパワーの配分を通して）得られる。

よって、本発明の一実施形態によれば、外部の騒音を最小化する目標が提供される。様々なエンジンおよび航空機の音源の音響特性、および周囲の陸地の地図学的知識に基づいて、所与の地点で知覚される騒音を最小化するエンジン間のパワーの配分を、任意の時点で決定することができる。

本発明の一実施形態によれば、機内の騒音を最小化する目標が提供される。様々なエンジンおよび航空機の音源の音響特性、および航空機の伝達特性に基づいて、航空機内部で知覚される騒音を最小化するエンジン間のパワーの配分を決定することができる。

本発明の一実施形態によれば、表面赤外線（ＳＩＲ）を最小化する目標が提供される。エンジン性能モデルおよび排出量の特性曲線を使用して、各フライトフェーズでのエンジン間のパワーの配分を調節することによって最小化することができるＳＩＲの推定手段を構築することができる。

本発明の一実施形態によれば、汚染物質排出量（ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯｘ、未燃焼燃料など）を最小化する目標が提供される。汚染物質のエンジン排出量のモデルを使用して、各フライトフェーズでのエンジン間のパワーの配分を調節することによって最小化することのできる瞬間的汚染物質排出量を評価することができる。汚染物資排出への課税に対してシステムが導入された場合は、飛行計画を遂行するときに課される税額をオペレータによって評価するための経済モデルを開発することもできる。

本発明の一実施形態によれば、振動レベルを最小化する目標が提供される。エンジンおよび航空機の励振の様々なソースの振動特性および航空機の伝達特性に基づいて、航空機の所与の点での振動レベルを最小化するエンジン間のパワーの配分を決定することができる。

本発明は、記載された実施形態に限定されない。特に、他の最適化目標および関連ロジックが、本発明による装置および方法に統合され得る。

Claims (13)

1. 複数のパワー装置を備える航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための方法であって、
   − 複数の所定の目標から少なくとも１つの最適化目標（１９）を選択するステップ（１０）と、
   − 装置データ（２１）と称される、前記パワー装置の動作を表現する情報を受け取り、また、航空機データ（２０）と称される、前記航空機の動作を表現する情報を受け取るステップ（１１）と、
   − 少なくとも１つの選択された最適化目標（１９）を達成するために適した前記パワー装置の動作設定点（２２）を、前記装置データ（２１）および前記航空機データ（２０）から決定するステップ（１２）と
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記設定点を決定するステップ（１２）が、
   − 前記パワー装置によって遵守されるべきであり、前記航空機データ（２０）および選択された各目標（１９）に依存する制約を定めるサブステップ（１４）と、
   − 各パワー装置について、前記制約および前記装置データ（２１）に依存する、可能な動作モードを収集するサブステップ（１５）と、
   − 各パワー装置について、前記可能な動作モードから動作モードを選出するサブステップ（１６）と
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 選択された各最適化目標のデフォルト目標に対する有利さを表現する値を計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記デフォルト目標の狙いが、前記パワー装置の間に推進力を、要件に従って、最適化された様式で配分することであることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 最適化目標（１９）のそれぞれが所定の時間期間に対して意図されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記所定の時間期間が、ある時刻、航空機のフライトの間の所定の時間間隔、航空機のフライト全体に相当する期間を含むグループから、航空機の全利用期間に相当する継続期間について選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記複数の所定の目標が、少なくとも
   − 前記パワー網の前記装置による燃料消費を最小化する目標と、
   − 前記パワー網の推進力装置の間に推進力を、要件に従って、最適に配分する目標と、
   − 前記パワー網の前記推進装置の過渡性能を最大化する目標と、
   − 離陸フェーズタイプの短期フェーズ中に航空機の性能を最大化する目標と、
   − 装置の健全性を監視するための動作の精度を改善する目標と、
   − 装置のメンテナンス費用を最小化する目標と、
   − 装置のメンテナンス操作を変更する目標と、
   − 航空機によって発生する外部騒音を最小化する目標と、
   − 航空機内部の騒音を最小化する目標と、
   − 航空機の表面赤外線を最小化する目標と、
   − 汚染物質の排出量を最小化する目標と、
   − 振動レベルを最小化する目標と
   を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記複数のパワー装置が、少なくとも、
   − 航空機の推進エンジンと、
   − 非推進エンジンと、
   − パワー源と、
   − パワー変換装置と
   の装置を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 複数のパワー装置を含む航空機のパワー網の最適化された包括的管理のための装置であって、
   − 複数の所定の目標から少なくとも１つの最適化目標（１９）を選択するためのモジュール（４０）と、
   − 装置データ（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）と称される、前記パワー装置の動作を表現する情報を受け取るためのモジュール（４２）と、
   − 航空機データ（２０）と称される、前記航空機の動作を表現する情報を受け取るためのモジュール（４１）と、
   − 少なくとも１つの選択された最適化目標（１９）を達成するために適した前記パワー装置の動作設定点を（２２ａ、２２ｂ）を、前記装置データ（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）および前記航空機データ（２０）から決定するためのモジュール（４３）と
   を含むことを特徴とする、装置。
10. オペレータがヒューマン−マシンインタフェースを使用して最適化目標（１９）を選択できるように前記選択モジュール（４０）と対話するために適した、ヒューマン−マシンインタフェースを備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記設定点を決定するためのモジュールが、
    − 前記パワー装置によって遵守されるべきであり、前記航空機データ（２０）および選択された各目標（１９）に依存する制約（２５）を定めるためのサブモジュール（５１）と、
    − 各パワー装置について、前記制約（２５）および前記装置データ（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）に依存する、可能な動作モードを収集するためのサブモジュール（５２）と、
    − 各パワー装置について、前記可能な動作モードから動作モードを選出するためのサブモジュール（５３）と
    を含むことを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
12. 選択された各最適化目標（１９）の、デフォルト目標に対する有利さを表現する値を計算するためのモジュールをさらに含むことを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記ヒューマン−マシンインタフェースが、前記制約および／または前記可能な動作モードおよび／または前記選択された動作モードおよび／または前記決定された設定点および／または各目標の有利さを表現する前記値を表現する情報（２７）をオペレータに提供するように構成されることを特徴とする、まとめられた請求項１０、１１および１２に記載の装置。

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