JP2019143480A - Engine diagnosis device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、航空機のガスタービンエンジンを診断するためのエンジン診断装置に関する。 The present invention relates to an engine diagnostic apparatus for diagnosing an aircraft gas turbine engine.
航空機のエンジンに使用されるガスタービンエンジンは、吸入した空気を圧縮して燃焼室に送り込むコンプレッサを有している。コンプレッサが劣化して性能が低下すると、燃焼室に噴射する燃料の量が増加し、その結果としてエンジンのタービン出口温度が上昇する。タービン出口温度は吸気温度など大気状態の影響も受けるが、エンジンには航空機の離陸時に最大の負荷がかかるため、タービン出口温度は離陸時に最高になる。 A gas turbine engine used for an aircraft engine has a compressor that compresses intake air and sends the compressed air to a combustion chamber. As the compressor degrades and performance decreases, the amount of fuel injected into the combustion chamber increases, resulting in an increase in engine turbine outlet temperature. Although the turbine outlet temperature is also affected by atmospheric conditions such as the intake air temperature, the engine is subjected to the maximum load when the aircraft takes off, so the turbine outlet temperature is highest at takeoff.
タービン出口温度には運航上の制限値があり、航空機を運航するためには制限値を超過する前にタービン出口温度を低下させる必要がある。対処方法の一つにはコンプレッサの水洗がある。この水洗の時期を決定するために、エンジンの設計情報及び運転データを収集してモデルを構築し、天気予報サイトから取得した気温と、離陸地点の空港の情報とに基づいて、１週間後までのタービン出口温度を予測する予測システムが提供されている（特許文献１を参照）。航空会社は、タービン出口温度の予測システムを利用することによって、コンプレッサの水洗装置がある空港に適切なタイミングで駐機させることで、運航スケジュールの最適化を図ることができる。 The turbine outlet temperature has an operational limit value, and in order to operate the aircraft, the turbine outlet temperature needs to be lowered before the limit value is exceeded. One solution is to wash the compressor with water. In order to determine the timing of this water wash, engine design information and operation data are collected and a model is constructed. Based on the temperature obtained from the weather forecast site and the airport information at the takeoff point, one week later A prediction system for predicting the turbine outlet temperature is provided (see Patent Document 1). The airline can optimize the operation schedule by using the turbine outlet temperature prediction system to park at an appropriate timing at the airport where the compressor flushing device is located.
しかしながら、従来のタービン出口温度の予測システムにおいては、タービン出口温度の十分な予測精度が得られなかった。 However, in the conventional turbine outlet temperature prediction system, sufficient prediction accuracy of the turbine outlet temperature cannot be obtained.
この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、タービン出口温度の予測精度を向上させたエンジン診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an engine diagnostic apparatus that improves the prediction accuracy of the turbine outlet temperature.
上述の課題を解決するために、この出願に係るエンジン診断装置は、所定のエンジン指標及びタービン出口温度のデータを含むエンジン運転データが蓄積されるエンジン運転データ保持部と、所定の地上指標のデータが蓄積される地上指標データ保持部と、地上指標データ保持部に蓄積された所定の地上指標のデータに基づいて、将来の地上指標のデータを予測するための予測式を算出し、所定の地上指標のデータを取得して予測式を適用し、将来の所定の地上指標の予測データを算出する指標取得変換部と、指標取得変換部で得られた所定の地上指標の予測データと近い地上指標データ値で運航されたエンジン運転データをエンジン運転データ保持部に蓄積されたエンジン運転データから抽出するエンジン運転データ検索部と、エンジン運転データ検索部で抽出されたエンジン運転データのタービン出口温度の分布に基づいて、エンジンの運転が正常であるかどうかを診断するエンジン運転診断部とを含んでいる。 In order to solve the above-described problems, an engine diagnostic apparatus according to this application includes an engine operation data holding unit that stores engine operation data including data of a predetermined engine index and turbine outlet temperature, and data of a predetermined ground index. Based on the ground index data holding unit that stores the data and the predetermined ground index data stored in the ground index data holding unit, and calculates a prediction formula for predicting the data of the future ground index, An index acquisition conversion unit that obtains index data and applies a prediction formula to calculate prediction data for a predetermined future ground index, and a ground index that is close to the predetermined ground index prediction data obtained by the index acquisition conversion unit An engine operation data search unit that extracts engine operation data operated with data values from engine operation data stored in the engine operation data holding unit; Based on the distribution of the turbine exit temperature of the engine operation data extracted by the data search unit, and a engine driving diagnosing unit for diagnosing whether engine operation is normal.
地上指標のデータを予測するための予測式は、予測式保持部に保持されていてもよい。 The prediction formula for predicting the data of the ground index may be held in the prediction formula holding unit.
エンジン指標には、高度、吸気温度、吸気圧力、湿度、風向、風速及び機体重量の少なくとも１つが含まれてもよい。地上指標には、気温及び気圧が含まれもよい。エンジン運転データは、離陸時に所定の空港の滑走路から所定の高さで測定されたデータでもよい。 The engine index may include at least one of altitude, intake air temperature, intake air pressure, humidity, wind direction, wind speed, and aircraft weight. The ground index may include temperature and pressure. The engine operation data may be data measured at a predetermined height from a runway at a predetermined airport at takeoff.
エンジン運転データ検索部は、所定の空港における地上指標の予測データから所定範囲内のエンジン運転データを抽出してもよい。エンジン運転診断部は、エンジン運転データ検索部で抽出されたエンジン運転データのタービン出口温度の平均値を将来のタービン出口温度予測値としてもよい。エンジン運転診断部は、エンジン運転データ検索部で抽出されたエンジン運転データのタービン出口温度の分布において、所定の閾値を超える部分が所定の割合を超えるとエンジン運転が異常であると判定してもよい。 The engine operation data search unit may extract engine operation data within a predetermined range from the prediction data of the ground index at a predetermined airport. The engine operation diagnosis unit may use an average value of the turbine outlet temperature of the engine operation data extracted by the engine operation data search unit as a predicted turbine outlet temperature value in the future. The engine operation diagnosing unit may determine that the engine operation is abnormal if a portion exceeding a predetermined threshold exceeds a predetermined ratio in the distribution of the turbine outlet temperature of the engine operation data extracted by the engine operation data search unit. Good.
所定の地上指標の海抜のデータが蓄積された空港データ保持部をさらに含み、エンジン運転データ検索部は地上指標に含まれる気温及び気圧のデータについて、気圧のデータを地上指標データ保持部に蓄積された所定の地上指標の海抜のデータを参照して気圧の影響を受けて誤差が生じた気圧高度計によって得られたエンジン指標の高度の値に変換し、気温及び変換された高度の値を用いてエンジン運転データを抽出してもよい。 The airport data holding unit further stores the altitude data of a predetermined ground index, and the engine operation data search unit stores the atmospheric pressure data in the ground index data holding unit for the temperature and atmospheric pressure data included in the ground index. Converting the altitude value of the engine index obtained by the barometric altimeter that is affected by the atmospheric pressure and referring to the above-ground data for the given ground index, using the temperature and the converted altitude value Engine operation data may be extracted.
地上指標に関しては航空機の離陸地点を定義するものとし、本実施の形態では、所定の空港を例として説明する。 As for the ground index, an aircraft takeoff point is defined, and in the present embodiment, a predetermined airport will be described as an example.
この発明によると、航空機のエンジンのタービン出口温度の予測精度を向上させることができる。したがって、航空会社は、コンプレッサの水洗装置がある地上指標に適切なタイミングで駐機させるための正確な運航スケジュールを立てることができるようになる。また、タービン出口温度の予測しなかった上昇による航空機の計画外の運航中止を防止することができる。ひいては、コンプレッサの水洗などの整備費用の削減、整備スケジュールの策定の支援を図ることもできる。 According to this invention, the prediction accuracy of the turbine outlet temperature of an aircraft engine can be improved. Therefore, the airline can make an accurate operation schedule for parking at an appropriate timing on a ground index with a compressor flushing device. In addition, it is possible to prevent unscheduled operation suspension of the aircraft due to an unexpected increase in the turbine outlet temperature. Eventually, it is possible to reduce maintenance costs such as washing compressors and support the formulation of maintenance schedules.
以下、本実施の形態に係るエンジン診断装置について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態のエンジン診断装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。ここではエンジン診断装置１０の構成の概要を説明し、エンジン診断装置１０の動作の詳細についてはさらに後述する。 Hereinafter, an engine diagnosis apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an engine diagnostic apparatus 10 according to the present embodiment. Here, an outline of the configuration of the engine diagnostic apparatus 10 will be described, and details of the operation of the engine diagnostic apparatus 10 will be described later.
エンジン診断装置１０には、航空機のガスタービンエンジンの運転データを蓄積するエンジン運転データ保持部１１、予測式を蓄積する予測式保持部１２及び気温及び気圧のデータを保持する気温・気圧データ保持部１３が含まれている。 The engine diagnostic apparatus 10 includes an engine operation data holding unit 11 that stores operation data of a gas turbine engine of an aircraft, a prediction formula holding unit 12 that stores prediction formulas, and an air temperature / atmospheric pressure data holding unit that stores temperature and pressure data. 13 is included.
エンジン運転データ保持部１１には、所定の航空会社の航空機のエンジンについて、学習用データとして、例えば、過去１か月から３か月のエンジン運転データがエンジン単位で蓄積されている。予測式保持部１２では、気温・気圧データ保持部１３に蓄積された気温のデータを参照してあらかじめ空港別の気温の予測式を構築する。気温・気圧データ保持部１３には、所定の空港のための気温及び気圧のデータが蓄積されている。ここで、気温及び気圧を地上指標とみなし、気温・気圧データ保持部１３を地上指標データ保持部とみなすこともできる。 For example, engine operation data for the past one to three months is stored in the engine operation data holding unit 11 as learning data for an aircraft engine of a predetermined airline. The prediction formula holding unit 12 refers to the temperature data stored in the temperature / barometric pressure data holding unit 13 and constructs a prediction formula for the temperature for each airport in advance. The temperature / pressure data holding unit 13 stores temperature and pressure data for a predetermined airport. Here, it is also possible to regard the temperature and the atmospheric pressure as the ground index, and the temperature / atmospheric pressure data holding unit 13 as the ground index data holding unit.
本実施の形態では、地上指標のデータを予測するための予測式は、あらかじめ予測式保持部１２に構築されているが、気温・気圧データ保持部１３から、所定の空港のための気温及び気圧のデータの取得都度に予測式を構築する方式でもよい。 In the present embodiment, the prediction formula for predicting the data of the ground index is built in the prediction formula holding unit 12 in advance, but the temperature and pressure for a predetermined airport from the temperature / barometric pressure data holding unit 13. A method of constructing a prediction formula each time the data is acquired may be used.
また、エンジン診断装置１０には、気温取得変換部１４、気圧取得変換部１５及びエンジン運転データ検索部１６が含まれている。気温取得変換部１４は、気温・気圧データ保持部１３に蓄積された気温のデータを参照して空港別の気温の予測式を構築し、天気予報サイトから入手した予測気温に予測式を適用して気温の予測データに変換する。気圧取得変換部１５は、気温・気圧データ保持部１３に蓄積された気圧のデータを参照して空港別の気圧の予測式を構築し、天気予報サイトから入手した予測気圧に予測式を適用して気圧の予測データに変換する。ここで、気温取得変換部１４及び気圧取得変換部１５は、合わせて地上指標取得変換部とみなすこともできる。 Further, the engine diagnostic device 10 includes an air temperature acquisition conversion unit 14, an atmospheric pressure acquisition conversion unit 15, and an engine operation data search unit 16. The temperature acquisition conversion unit 14 refers to the temperature data stored in the temperature / barometric pressure data storage unit 13 to construct a prediction formula for the temperature for each airport, and applies the prediction formula to the predicted temperature obtained from the weather forecast site. To convert it into temperature prediction data. The atmospheric pressure acquisition conversion unit 15 refers to the atmospheric pressure data stored in the temperature / atmospheric pressure data holding unit 13 to construct an atmospheric pressure prediction formula for each airport, and applies the prediction formula to the predicted atmospheric pressure obtained from the weather forecast site. To convert to atmospheric pressure prediction data. Here, the temperature acquisition conversion unit 14 and the atmospheric pressure acquisition conversion unit 15 can be collectively regarded as a ground index acquisition conversion unit.
エンジン運転データ検索部１６は、気温取得変換部１４で得られた気温の予測データ及び気圧取得変換部１５で得られた気圧の予測データを用い、エンジン運転データ保持部１１を検索し、蓄積されたエンジン運転データから気温及び気圧の予測データに近いエンジン運転データを抽出する。 The engine operation data search unit 16 searches the engine operation data holding unit 11 using the temperature prediction data obtained by the air temperature acquisition conversion unit 14 and the air pressure prediction data obtained by the air pressure acquisition conversion unit 15, and is stored. The engine operation data close to the predicted temperature and pressure data is extracted from the engine operation data.
さらに、エンジン診断装置１０には、エンジン運転診断部１７及び表示部１８が含まれている。エンジン運転診断部１７は、エンジン運転データ検索部１６で抽出されたエンジン運転データのタービン出口温度の分布について、平均値をタービン出口温度の平均温度とする。また、タービン出口温度の分布の標準偏差に基づいて閾値の運行制限温度を設定し、タービン出口温度が運行de制限温度を超過する確率を計算する。そして、その確率が所定の割合を超えると異常であると判定する。表示部１８は、エンジン運転診断部１７で得られたタービン出口温度の平均温度、正常かどうかの判定結果などを表示する。タービン出口温度の平均温度を将来のタービン出口温度予測値としてもよい。 Further, the engine diagnosis apparatus 10 includes an engine operation diagnosis unit 17 and a display unit 18. The engine operation diagnosis unit 17 sets the average value of the turbine outlet temperature distribution of the engine operation data extracted by the engine operation data search unit 16 as the average temperature of the turbine outlet temperature. Further, a threshold operation limit temperature is set based on the standard deviation of the turbine outlet temperature distribution, and the probability that the turbine outlet temperature exceeds the operation de limit temperature is calculated. And when the probability exceeds a predetermined ratio, it determines with it being abnormal. The display unit 18 displays the average temperature of the turbine outlet temperature obtained by the engine operation diagnosis unit 17, a determination result as to whether it is normal, or the like. An average temperature of the turbine outlet temperature may be used as a predicted value of the future turbine outlet temperature.
本実施の形態では、エンジン診断装置１０のそれぞれの構成部分は、例えばＰＣのようなコンピュータにおいてプログラムによって実現される機能としてソフトウェアによって構成してもよいが、ハードウェアによって構成してもよい。また、エンジン運転データ保持部１１、予測式保持部１２及び気温・気圧データ保持部１３は、エンジン診断装置１０を構成するＰＣ内に構成してもよいが、クラウド上のデータベースによって構成してもよい。 In the present embodiment, each component of the engine diagnosis apparatus 10 may be configured by software as a function realized by a program in a computer such as a PC, but may be configured by hardware. In addition, the engine operation data holding unit 11, the prediction formula holding unit 12, and the temperature / atmospheric pressure data holding unit 13 may be configured in a PC configuring the engine diagnostic apparatus 10, or may be configured by a database on the cloud. Good.
国内管制区域を航行する航空機及び国外管制区域を航行する航空機は、地上基地を介して所定のデータリンクにデータ通信可能に接続されている。航空機を運航する航空会社、航空当局は、データリンクに専用回線又はウェブリンクに接続され、リアルタイムデータが得られるようにされている。 An aircraft navigating the domestic control area and an aircraft navigating the foreign control area are connected to a predetermined data link via a ground base so that data communication is possible. The airline that operates the aircraft and the aviation authorities are connected to the data link by a dedicated line or a web link so that real-time data can be obtained.
エンジン診断装置１０は、データリンクに接続されていればよい。エンジン診断装置１０は、航空機のエンジンから送信されたエンジン運転データを受け取ることができる。 The engine diagnostic device 10 only needs to be connected to the data link. The engine diagnostic apparatus 10 can receive engine operation data transmitted from an aircraft engine.
エンジン診断装置１０は、航空会社にウェブアクセスが可能なように接続されている。航空会社は、エンジン診断装置によるエンジンの診断結果等をウェブアクセスによって参照することができる。また、エンジン診断装置は、エンジンに異常が発生したことを診断すると、該当する航空機の航空会社にアラームメールを送信している。 The engine diagnostic device 10 is connected to an airline so that web access is possible. The airline company can refer to the diagnosis result of the engine by the engine diagnosis device by web access. Further, when the engine diagnosis device diagnoses that an abnormality has occurred in the engine, the engine diagnosis device transmits an alarm mail to the airline company of the corresponding aircraft.
図２は、エンジン診断装置１０の一連の動作を説明するフローチャートである。エンジン診断装置１０の一連の動作のステップＳ１においては、学習用情報を収集する。図３は、ステップＳ１の学習用情報の収集における一連の動作を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart for explaining a series of operations of the engine diagnostic apparatus 10. In step S1 of a series of operations of the engine diagnostic apparatus 10, learning information is collected. FIG. 3 is a flowchart showing a series of operations in the collection of learning information in step S1.
ステップＳ１１においては、エンジン運転データを蓄積する。エンジン診断装置１０は、エンジンのタービン出口温度の学習用データとして、例えば過去１か月から３か月の離陸時のエンジン運転データをエンジン運転データ保持部１１に蓄積する。このエンジン運転データの収集はエンジン単位で行い、同一のエンジンのデータを使用する。 In step S11, engine operation data is accumulated. The engine diagnostic apparatus 10 accumulates, for example, engine operation data at the time of takeoff for the past one to three months in the engine operation data holding unit 11 as learning data for the turbine outlet temperature of the engine. This engine operation data is collected in units of engines, and the same engine data is used.
航空機は離陸時と巡航時に所定のタイミングでエンジン運転データを送信する。本実施の形態では、離陸時のエンジン運転データを使用する。 The aircraft transmits engine operation data at a predetermined timing during takeoff and cruise. In the present embodiment, engine operation data at takeoff is used.
航空機から送信されたエンジン運転データには、エンジンのタービン出口温度、吸気温度、吸気圧力、高度等のデータが含まれている。エンジン運転データには、燃料流量、オイルの温度及び圧力、振動値、回転数、抽気状況などがさらに含まれてもよい。このようなエンジン運転データは、タービン出口温度と、他のエンジン指標とからなるとみなしてもよい。エンジン運転データは、航空無線データ通信を介してエンジン診断装置１０に送られ、クラウド上のエンジン運転データ保持部１１に蓄積される。 Engine operation data transmitted from the aircraft includes data such as engine turbine outlet temperature, intake air temperature, intake air pressure, and altitude. The engine operation data may further include a fuel flow rate, an oil temperature and pressure, a vibration value, a rotation speed, a bleeding state, and the like. Such engine operating data may be considered to consist of turbine outlet temperature and other engine indicators. The engine operation data is sent to the engine diagnostic apparatus 10 via the aviation wireless data communication and accumulated in the engine operation data holding unit 11 on the cloud.
ステップＳ１２においては、空港別の気温予測式を算出する。エンジン診断装置１０は、気温・気圧データ保持部１３に所定の空港のための気温のデータを蓄積する。所定の空港のための気温のデータには、例えば天気予報のサイトから過去の天気予報の気温のデータが入手可能な空港から最も近い地点について、入手したその地点の過去の天気予報の気温のデータと、空港で測定された気温のデータとを使用することができる。気温のデータは、エンジン運転データ保持部１１に蓄積されたエンジン運転データと対比することができるように例えば過去１か月から３か月の期間にわたって蓄積してもよい。 In step S12, a temperature prediction formula for each airport is calculated. The engine diagnostic apparatus 10 accumulates temperature data for a predetermined airport in the temperature / pressure data holding unit 13. The temperature data for a given airport includes, for example, the temperature data of the past weather forecast obtained for the point closest to the airport where the temperature data of the past weather forecast is available from the weather forecast site. And temperature data measured at the airport can be used. The temperature data may be accumulated over, for example, the past one month to three months so that it can be compared with the engine operation data accumulated in the engine operation data holding unit 11.
エンジン診断装置１０の気温取得変換部１４は、気温・気圧データ保持部１３に蓄積された天気予報の気温のデータと空港で測定された気温の実績値を比較し、天気予報の気温のデータから気温の実績値を予測する気温予測式を空港別に構築する。例えば、過去の天気予報の気温のデータと気温の実績値との散布図を作成し、線形回帰分析により直線近似を行ってもよい。 The air temperature acquisition conversion unit 14 of the engine diagnostic device 10 compares the temperature data of the weather forecast accumulated in the temperature / atmospheric pressure data holding unit 13 with the actual value of the temperature measured at the airport, and from the temperature data of the weather forecast Establish temperature prediction formulas for each airport to predict actual temperature values. For example, a scatter diagram of temperature data of past weather forecasts and actual temperature values may be created, and linear approximation may be performed by linear regression analysis.
ステップＳ１３においては、空港別の気圧予測式を算出する。エンジン診断装置１０は、気温・気圧データ保持部１３に所定の空港のための気圧のデータを蓄積する。所定の空港のための気圧のデータには、例えば天気予報のサイトから過去の天気予報の気圧のデータが入手可能な空港から最も近い地点について、入手したその地点の過去の天気予報の気圧のデータと、空港で測定された気圧のデータとを使用することができる。気圧のデータは、エンジン運転データ保持部１１に蓄積されたエンジン運転データと対比することができるように例えば過去１か月から３か月の期間にわたって蓄積してもよい。 In step S13, an air pressure prediction formula for each airport is calculated. The engine diagnostic apparatus 10 accumulates atmospheric pressure data for a predetermined airport in the temperature / pressure data holding unit 13. The pressure data for a given airport includes, for example, the data of the past weather forecast at that point obtained from the weather forecast site for the point closest to the airport where the data of the past weather forecast is available. And barometric pressure data measured at the airport can be used. The atmospheric pressure data may be accumulated over a period of, for example, the past one month to three months so that it can be compared with the engine operation data accumulated in the engine operation data holding unit 11.
エンジン診断装置１０の気圧取得変換部１５は、気温・気圧データ保持部１３に蓄積された天気予報の気圧のデータと空港で測定された気圧の実績値を比較し、天気予報の気圧のデータから気圧の実績値を予測する気圧予測式を空港別に構築する。例えば、過去の天気予報の気圧のデータと気圧の実績値との散布図を作成し、線形回帰分析により直線近似を行ってもよい。 The atmospheric pressure acquisition conversion unit 15 of the engine diagnostic device 10 compares the atmospheric pressure data stored in the temperature / atmospheric pressure data holding unit 13 with the actual atmospheric pressure value measured at the airport, and calculates the atmospheric pressure data from the weather forecast. Build a barometric prediction formula for each airport to predict actual barometric pressure values. For example, a scatter diagram of atmospheric pressure data of past weather forecasts and actual atmospheric pressure values may be created, and linear approximation may be performed by linear regression analysis.
なお、エンジン診断装置１０には空港データ保持部が含まれてもよく、所定の空港について、海抜のデータを含む空港のデータが蓄積されてもよい。空港データ保持部への海抜のデータの蓄積は、ステップＳ１の学習用情報の収集の際に行ってもよい。 The engine diagnostic apparatus 10 may include an airport data holding unit, and airport data including sea level data may be accumulated for a predetermined airport. Accumulation of the sea level data in the airport data holding unit may be performed when the learning information is collected in step S1.
図２に示したエンジン診断装置１０の一連の動作のステップＳ２においては、動的抽出を行う。図４は、ステップＳ２の動的抽出における一連の動作を示すフローチャートである。ステップＳ２１においては、空港別の予測気温を算出する。エンジン診断装置１０の気温取得変換部１４は、天気予報のサイトから天気予報の気温のデータが入手可能な空港から最も近い地点について、天気予報の気温のデータを取得する。そして、ステップＳ１２において構築した空港別の気温予測式を取得した天気予報の気温のデータに適用し、気温の予測データを算出する。例えば、天気予報サイトから取得した将来１日から７日にわたる気温のデータに基づいて、気温予測式を用いて気温の予測データを作成してもよい。予測された気温のデータは、空港別の離陸時の予測気温とすることができる。気温の予測データは、エンジンの予測吸気温度として使用してもよい。 In step S2 of the series of operations of the engine diagnostic apparatus 10 shown in FIG. 2, dynamic extraction is performed. FIG. 4 is a flowchart showing a series of operations in the dynamic extraction in step S2. In step S21, a predicted temperature for each airport is calculated. The temperature acquisition conversion unit 14 of the engine diagnostic apparatus 10 acquires the temperature data of the weather forecast for the closest point from the airport where the temperature data of the weather forecast can be obtained from the weather forecast site. Then, the predicted temperature data is calculated by applying the temperature prediction formula for each airport constructed in step S12 to the temperature data of the weather forecast acquired. For example, temperature prediction data may be created using a temperature prediction formula based on temperature data from the 1st to 7th days acquired from the weather forecast site. The predicted temperature data can be the predicted temperature at takeoff by airport. The predicted air temperature data may be used as the predicted intake air temperature of the engine.
ステップＳ２２においては、空港別の予測気圧を算出する。エンジン診断装置１０の気圧取得変換部１５は、天気予報のサイトから天気予報の気圧のデータが入手可能な空港から最も近い地点について、天気予報の気圧のデータを取得する。そして、ステップＳ１３において構築した空港別の気圧予測式を取得した天気予報の気圧のデータに適用し、予測された気圧のデータを算出する。例えば、天気予報サイトから取得した将来１日から７日にわたる気圧のデータに基づいて、気圧予測式を用いて気圧の予測データを作成してもよい。気温の予測データは、空港別の離陸時の予測気圧とすることができる。気圧の予測データは、エンジンの予測吸気圧力として使用してもよい。 In step S22, a predicted atmospheric pressure for each airport is calculated. The air pressure acquisition conversion unit 15 of the engine diagnostic apparatus 10 acquires the air pressure data of the weather forecast for the closest point from the airport where the data of the air pressure of the weather forecast can be obtained from the site of the weather forecast. The predicted atmospheric pressure data is calculated by applying the atmospheric pressure prediction formula for each airport constructed in step S13 to the atmospheric pressure data of the weather forecast acquired. For example, the atmospheric pressure prediction data may be created using the atmospheric pressure prediction formula based on the atmospheric pressure data from the 1st to 7th days acquired from the weather forecast site. The predicted temperature data can be the predicted atmospheric pressure at takeoff by airport. The predicted atmospheric pressure data may be used as the predicted intake pressure of the engine.
続いて、気圧取得変換部１５は、エンジン運転データに適合するように、空港別の離陸時の予測気圧をさらに空港別の離陸時の予測高度に変換する。これは、エンジン運転データに気圧のデータが含まれず、代わって気圧高度計のデータが含まれているためである。そのため、空港別の離陸時の予測気圧を大気圧の誤差が含まれた気圧高度計による計測高度に変換する。 Subsequently, the atmospheric pressure acquisition conversion unit 15 further converts the predicted atmospheric pressure at the time of take-off for each airport into the predicted altitude at the time of take-off for each airport so as to match the engine operation data. This is because the barometric pressure data is not included in the engine operation data, and the barometric altimeter data is included instead. Therefore, the predicted atmospheric pressure at takeoff for each airport is converted into a measured altitude measured by a barometric altimeter that includes an error in atmospheric pressure.
数１において、Ｐ０は海面気圧で１０１３．２５ｈｐａに固定とし、Ｐは予測気圧を計測時の予測高度に変換した気圧、Ｔは離陸時の予測気温とすることで、大気圧の影響を受けて誤差が生じた気圧高度計の値ｈに変換することができる。予測高度は、空港の海抜に３００フィートを加えた値であり、空港データ保持部に蓄積されている空港の海抜のデータを参照して計算した。この値ｈを、空港別の離陸時の誤差込みの気圧高度計による予測高度として使用することにする。 In Equation 1, P 0 is fixed at 1013.25 hpa as the sea level pressure, P is the pressure converted from the predicted pressure to the predicted altitude at the time of measurement, and T is the predicted temperature at takeoff. Can be converted to the value h of the barometric altimeter in which an error has occurred. The predicted altitude is a value obtained by adding 300 feet to the airport's sea level, and was calculated by referring to the airport's sea level data accumulated in the airport data holding unit. This value h is used as the predicted altitude by the barometric altimeter including errors at takeoff by airport.
ステップＳ２３においては、エンジン運転データを検索する。エンジン診断装置１０のエンジン運転データ検索部１６は、エンジン運転データ保持部１１に格納されたエンジン運転データを検索し、気温取得変換部１４で得た予測気温及び気圧取得変換部１５で得た予測高度に近いエンジン運転データを抽出する。 In step S23, engine operation data is searched. The engine operation data search unit 16 of the engine diagnostic apparatus 10 searches the engine operation data stored in the engine operation data holding unit 11 and the prediction temperature obtained by the temperature acquisition conversion unit 14 and the prediction obtained by the atmospheric pressure acquisition conversion unit 15. Extract engine operation data close to altitude.
図５は、エンジン運転データの抽出を説明する模式図である。エンジン運転データは、気圧、高度及びタービン出口温度を軸とする３次元空間内の点として分布している。ここで、気温とは吸気温度、高度とは気圧高度計による大気圧による誤差込みの計測高度とする。予測気温及び予測高度に近いエンジン運転データは、予測気温及び予測高度から所定範囲内にあるエンジン運転データであってもよく、例えば、予測気温の±３°及び予測高度の±３００フィートの範囲であってもよい。このような範囲は、設定ファイルによって別途に設定することができる。 FIG. 5 is a schematic diagram for explaining extraction of engine operation data. Engine operation data is distributed as points in a three-dimensional space centered on atmospheric pressure, altitude and turbine outlet temperature. Here, the air temperature is the intake air temperature, and the altitude is the measurement altitude including the error due to the atmospheric pressure by the barometric altimeter. The engine operation data close to the predicted temperature and the predicted altitude may be engine operation data within a predetermined range from the predicted temperature and the predicted altitude. For example, in the range of ± 3 ° of the predicted temperature and ± 300 feet of the predicted altitude. There may be. Such a range can be set separately by a setting file.
予測気温及び予測高度の範囲を設定することにより、当該範囲内にあるエンジン運転データを抽出することができる。抽出されたエンジン運転データは、図中の右のタービン出口温度についてのデータ件数のヒストグラムに示すように、タービン出口温度の分布を示している。エンジン運転データ検索部１６は、検索により抽出されたエンジン運転データの件数が閾値以下である場合、診断の信頼性なしとして予測をキャンセルする。データ件数の閾値は、設定ファイルによって別途に設定することができる。 By setting the range of the predicted temperature and the predicted altitude, it is possible to extract engine operation data within the range. The extracted engine operation data indicates the distribution of the turbine outlet temperature as shown in the histogram of the number of data items for the turbine outlet temperature on the right side in the drawing. When the number of engine operation data extracted by the search is equal to or less than the threshold value, the engine operation data search unit 16 cancels the prediction as having no diagnosis reliability. The threshold for the number of data items can be set separately by a setting file.
なお、図５においては、エンジン指標の内で吸気温度及び高度を使用しているが、このような例に限定されない。例えば、エンジン指標の内で、吸気温度及び吸気圧力を使用してもよい。この場合には、ステップＳ２１で得た気温の予測データをエンジンの予測吸気温度として使用し、ステップＳ２２で得た気圧の予測データをエンジンの予測吸気圧力として使用し、これら予測吸気温度及び予測吸気圧力に近いエンジン運転データを抽出してもよい。その際に、予測吸気圧力は、空港データ保持部に蓄積された空港の海抜のデータによって補正してもよい。 In FIG. 5, the intake air temperature and altitude are used in the engine index, but the present invention is not limited to such an example. For example, the intake air temperature and the intake air pressure may be used in the engine index. In this case, the predicted air temperature data obtained in step S21 is used as the predicted intake air temperature of the engine, and the predicted air pressure data obtained in step S22 is used as the predicted intake air pressure of the engine. Engine operation data close to pressure may be extracted. At that time, the predicted intake pressure may be corrected based on airport sea level data accumulated in the airport data holding unit.
図２のエンジン診断装置１０の一連の動作のステップＳ３においては、予測値計算を行う。図６は、ステップＳ３の予測値計算における一連の動作を示すフローチャートである。ステップＳ３１においては、検索したエンジン運転データの平均値及び標準偏差を計算する。エンジン診断装置１０のエンジン運転診断部１７は、エンジン運転データ検索部１６で検索により抽出されたエンジン運転データについて、平均値及び標準偏差を計算する。抽出されたエンジン運転データは、タービン出口温度の分布を示しているため、平均値はタービン出口温度の分布の平均値となり、標準偏差はタービン出口温度の分布の標準偏差となる。 In step S3 of a series of operations of the engine diagnostic apparatus 10 in FIG. 2, a predicted value is calculated. FIG. 6 is a flowchart showing a series of operations in the predicted value calculation in step S3. In step S31, the average value and standard deviation of the searched engine operation data are calculated. The engine operation diagnosis unit 17 of the engine diagnosis apparatus 10 calculates an average value and a standard deviation for the engine operation data extracted by the search by the engine operation data search unit 16. Since the extracted engine operation data indicates the turbine outlet temperature distribution, the average value is the average value of the turbine outlet temperature distribution, and the standard deviation is the standard deviation of the turbine outlet temperature distribution.
ステップＳ３２においては、タービン出口温度の分布の平均値をタービン出口温度の予測値、すなわち予測タービン出口温度とする。エンジン運転診断部１７は、タービン出口温度の平均温度を予測タービン出口温度に設定する。図５においては、タービン出口温度の平均値が予測タービン出口温度として示されている。 In step S32, the average value of the turbine outlet temperature distribution is set as the predicted value of the turbine outlet temperature, that is, the predicted turbine outlet temperature. The engine operation diagnosis unit 17 sets the average temperature of the turbine outlet temperature to the predicted turbine outlet temperature. In FIG. 5, the average value of the turbine outlet temperature is shown as the predicted turbine outlet temperature.
ステップＳ３３においては、学習情報を元にした確率分布を用い，運行制限温度を超過する可能性を計算する。エンジン運転診断部１７は、タービン出口温度の分布が統計的な過去の分布に従うと仮定し、予測タービン出口温度と、確率分布を元に運航制限温度を超えた面積を運行制限温度超過確率とすることができる。エンジン運転診断部１７は、運航制限温度を超える確率を計算する。図５には、運航制限温度及び運航制限温度を超過する確率に相当する範囲が示されている。運航制限温度は、設定ファイルによって別途に設定することができる。統計的な分布については、例えば、正規分布に従う仮定としてもよい。 In step S33, a probability distribution based on the learning information is used to calculate the possibility of exceeding the operation limit temperature. The engine operation diagnosis unit 17 assumes that the distribution of the turbine outlet temperature follows a statistical past distribution, and sets the area exceeding the operation limit temperature based on the predicted turbine outlet temperature and the probability distribution as the operation limit temperature excess probability. be able to. The engine operation diagnosis unit 17 calculates a probability that the operation limit temperature is exceeded. FIG. 5 shows a range corresponding to the operation restriction temperature and the probability of exceeding the operation restriction temperature. The operation limit temperature can be set separately by a setting file. The statistical distribution may be assumed to follow a normal distribution, for example.
なお、ステップＳ３においては、抽出されたエンジン運転データの平均値及び標準偏差を計算したが、これに限られない。例えば、動的抽出の幅をより広く取り、重回帰分析を用いて予測値及び予測分散を計算することもできる。この場合には、学習用情報にないような気温及び気圧のデータからも予測計算を可能にすることができる。 In step S3, the average value and standard deviation of the extracted engine operation data are calculated, but the present invention is not limited to this. For example, a wider range of dynamic extraction can be taken, and predicted values and predicted variances can be calculated using multiple regression analysis. In this case, predictive calculation can be made from temperature and pressure data not included in the learning information.
図４のエンジン診断装置１０の一連の動作のステップＳ４においては、計算結果表示を行う。エンジン診断装置１０の表示部１８は、航空機の機体の空港別予測タービン出口温度をエンジンの左右について別個に表示する。 In step S4 of the series of operations of the engine diagnostic apparatus 10 in FIG. 4, a calculation result is displayed. The display unit 18 of the engine diagnostic device 10 separately displays the predicted turbine outlet temperature for each airport of the aircraft body for the left and right sides of the engine.
また、表示部１８は、航空機の機体について、空港別に運航制限値を超える確率をエンジンの左右について別個に表示する。確率が所定値を超える場合には、アラームメールを送ったりアラームを表示したりすることにより通知してもよい。また、表示部１８は、１日後から７日後の予測を選択して表示してもよい。 Moreover, the display part 18 displays separately the probability which exceeds an operation limit value for every airport about the aircraft body about the right and left of an engine. When the probability exceeds a predetermined value, notification may be made by sending an alarm mail or displaying an alarm. Further, the display unit 18 may select and display a prediction from one day to seven days later.
上述のように、本実施の形態は、離陸時の環境誤差（大気圧誤差など）を考慮することにより、タービン出口温度の予測精度を向上させている。したがって、コンプレッサの劣化の診断の精度を高めることにより、航空会社によるエンジンの保守計画の最適化を図ることができる。 As described above, the present embodiment improves the prediction accuracy of the turbine outlet temperature by taking into account environmental errors (such as atmospheric pressure errors) during takeoff. Therefore, it is possible to optimize the engine maintenance plan by the airline by increasing the accuracy of the diagnosis of the deterioration of the compressor.
本実施の形態によると、同一のエンジンの直近１か月から３か月程度のデータを学習用データとして、予測指標に近いデータのタービン出口温度の実績値を予測値としているため、予測精度が向上している。また，統計的なタービン出口温度とその分布を用いるため，エンジンの内部構造が変化してもモデル再構築のコストが比較的低く，新規エンジンの追加が用意である。 According to the present embodiment, since the data from the last one month to three months of the same engine is used as learning data, and the actual value of the turbine outlet temperature of data close to the prediction index is used as the predicted value, the prediction accuracy is high. It has improved. In addition, since the statistical turbine outlet temperature and its distribution are used, the cost of model reconstruction is relatively low even if the internal structure of the engine changes, and a new engine can be added.
以上、本発明の実施形態に係るエンジンの診断装置について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。 Although the engine diagnosis apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
航空機のエンジンが運航制限に該当しないように、エンジンの整備を確実に実施することが可能になる。 Engine maintenance can be reliably implemented so that aircraft engines do not fall under operational restrictions.
１０ エンジン診断装置
１１ エンジン運転データ保持部
１２ 予測式保持部
１３ 気温・気圧データ保持部
１４ 気温取得変換部
１５ 気圧取得変換部
１６ エンジン運転データ検索部
１７ エンジン運転診断部
１８ 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine diagnostic apparatus 11 Engine operation data holding part 12 Prediction formula holding part 13 Temperature / atmospheric pressure data holding part 14 Temperature acquisition conversion part 15 Atmospheric pressure acquisition conversion part 16 Engine operation data search part 17 Engine operation diagnosis part 18 Display part
Claims (9)
所定の地上指標のデータが蓄積される地上指標データ保持部と、
前記地上指標データ保持部に蓄積された前記所定の地上指標のデータに基づいて、将来の地上指標のデータを予測するための予測式を算出し、前記所定の地上指標のデータを取得して前記予測式を適用し、前記将来の地上指標の予測データを算出する指標取得変換部と、
前記指標取得変換部で得られた前記将来の地上指標の予測データに近い前記所定の地上指標データ値で運航された前記エンジン運転データを前記エンジン運転データ保持部に蓄積された前記エンジン運転データから抽出するエンジン運転データ検索部と、
前記エンジン運転データ検索部で抽出された前記エンジン運転データのタービン出口温度の分布に基づいて、エンジンの運転が正常であるかどうかを診断するエンジン運転診断部と
を含むエンジン診断装置。 An engine operation data holding unit for storing engine operation data including data of a predetermined engine index and turbine outlet temperature;
A ground index data holding unit for storing data of a predetermined ground index;
Based on the data of the predetermined ground index stored in the ground index data holding unit, calculate a prediction formula for predicting the data of the future ground index, obtain the data of the predetermined ground index, An index acquisition conversion unit that applies a prediction formula and calculates prediction data of the future ground index;
From the engine operation data stored in the engine operation data holding unit, the engine operation data operated at the predetermined ground index data value close to the predicted data of the future ground index obtained by the index acquisition conversion unit An engine operation data search unit to be extracted;
An engine diagnosis device comprising: an engine operation diagnosis unit that diagnoses whether or not the engine is operating normally based on a turbine outlet temperature distribution of the engine operation data extracted by the engine operation data search unit.
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