JP6055534B2 - 航空機の不具合を特定するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、航空機の不具合を特定するためのシステムおよび方法に関する。

現代の航空機は、航空機を運航するために利用される複数のシステムおよび構成要素を有する。現在、航空会社および整備員は、航空機に関して不具合または問題が発生するまで待って、次に、定期的な整備または予定外の整備（こちらの方がより可能性が高い）のいずれかの間に原因を特定して、これを修復しようとする。これは、航空機の運転を休止しなければならないため非常に望ましくない。また、不具合の発生は、パイロットの裁量に基づいて手作業で記録されている。

一実施形態において、本発明は、少なくとも１つの被監視システムを有する航空機の不具合を特定する方法であって、飛行の少なくとも一部の間に少なくとも１つの被監視システムのための複数のセンサから動作データを受信するステップと、少なくとも１つの被監視システムの動作に対応するユーザ入力からユーザ入力データを受信するステップと、受信された動作データと少なくとも１つの対応する閾値との比較に基づいて可能性がある不具合状態を特定するステップと、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であるか否かを判定するために、特定された可能性がある不具合状態に対応するユーザ入力データを分析するステップと、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であると判定されたときにコントローラによって現実の不具合状態を特定するステップと、特定された不具合状態の表示を提供するステップとを含む方法に関する。

別の実施形態において、本発明は、航空機の不具合を特定するためのシステムであって、少なくとも１つの航空機構成要素であって、該少なくとも１つの航空機構成要素に関する動作データを出力する少なくとも１つのセンサを有する少なくとも１つの航空機構成要素と、少なくとも１つの航空機構成要素の動作に対応するユーザ入力データを提供する、航空機に配置された少なくとも１つのユーザ入力装置と、ユーザ入力データおよび動作データを受信するコントローラであって、動作データに基づいて少なくとも１つの航空機構成要素の可能性がある不具合状態を特定し、少なくとも１つの航空機構成要素の複数回の使用にわたって、特定された可能性がある不具合状態に対応する動作データを監視し、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であるか否かを判定するために、特定された可能性がある不具合状態に対応するユーザ入力データを分析し、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であると判定されたときに現実の不具合状態を特定し、および特定された不具合状態の表示を提供するアルゴリズムを実装しているコンピュータプログラムを実行するコントローラと
を有するシステムに関する。

本発明の実施形態が実施され得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従って不具合を特定する方法を示すフローチャートである。

図１は、航空機８の不具合を特定するためのシステム１０を有する航空機８を示している。図示のように、航空機８は、胴体１４に結合された複数のエンジン１２と、胴体１４内に配置されたコックピット１６と、胴体１４から外側に延在する翼アセンブリ１８とを含んでもよい。民間航空機が示されているが、本発明の実施形態は、任意の種類の航空機（例えば、固定翼機、回転翼機、ロケット機、個人機、および軍用機であるが、これらに限定されない）に使用され得ると考えられる。さらに、翼アセンブリ１８のそれぞれには、２つのエンジン１２が示されているが、単一のエンジン１２を含む任意の数のエンジン１２が含まれてもよいことが理解される。

空調システム２０（明確にするために、その一部のみが示されている）を含む複数のシステムが、航空機８に含まれてもよい。空調システム２０は、航空機８の環境制御システムの一部を形成してもよく、また、様々なサブシステムを含んでもよい。例えば、数ある中でも、抽気システム２１と、１つ以上の空調パック２２と、様々なダクト２４または客室温度制御システム２６を有する空気分配システムとが、空調システム２０に含まれてもよい。抽気システム２１は、エンジン１２のそれぞれに接続されてもよく、空気は、エンジン１２のそれぞれの、燃焼器の上流にある圧縮機段から抽気されることにより空調システム２０に供給されてもよい。様々な抽気口が、高度に圧縮された空気を抽気システム２１に供給するためにエンジン１２の様々な部分に接続されてもよい。この抽気の温度および圧力は、どの圧縮機段かおよびどのくらいのエンジン１２のＲＰＭかに応じて大きく変化する。客室温度制御システム２６は、制御機構としての役割を果たしてもよく、また、航空機８内の温度および空調システム２０の様々な他の態様を制御してもよい。複数のセンサが含まれてもよく、また、複数のセンサは、空調システム２０の様々な態様（航空機８内の温度、空調システム２０内の圧力、空調システム２０の物体部分の温度（ダクトの温度を含む）、低温のパック出口空気との混合の前のトリム空気弁（ｔｒｉｍ ａｉｒ ｖａｌｖｅ）（高温空気弁としても知られる）の位置などを含む）に関係する信号を出力してもよい。

また、前輪操舵システムまたは前輪システム３０は、収容されているものとして示されており、また、前輪着陸装置３２と、複数のセンサ３４と、制御機構３６（方向舵または任意の他の適切な制御機構を含んでもよい）とを含むものとして示されている。制御機構３６は、前輪着陸装置３２に直接結合されてもよいし、あるいはコントローラを介して動作可能に結合されてもよい。前輪操舵システムは、油圧駆動されてもよく、電気的または機械的に制御されてもよい。航空機における操舵は、前輪の下部を回転させることによって達成されてもよい。

さらにまた、航空機８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４０が、航空機８に含まれてもよく、概略的に示されている。また、航空機のシステム、任意のサブシステム、または構成要素に関係する複数のセンサ４２が、航空機８に含まれてもよい。任意の数のセンサ４２が含まれてもよいことおよび任意の適切な種類のセンサ４２が含まれてもよいことが理解される。センサ４２は、航空機８内のシステムのいずれかに関係する様々な出力信号および情報を送信してもよい。

また、コントローラ４４、および無線通信リンク４５を有する通信システムが、航空機８に含まれてもよい。コントローラ４４は、空調システム２０、前輪システム３０、複数の他の航空機システム４０、ならびに様々なセンサ、制御機構などに動作可能に接続されてもよい。また、コントローラ４４は、航空機８の他のコントローラと接続されてもよい。コントローラ４４は、メモリ４６を含んでもよく、メモリ４６は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、もしくは１つ以上の異なる種類のポータブル電子メモリ（ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなど）、またはこれらの種類のメモリの任意の適切な組み合わせを含んでもよい。コントローラ４４は、１つ以上のプロセッサ４８（任意の適切なプログラムを実行し得る）を含んでもよい。コントローラ４４は、ＦＭＳの一部であってもよいし、あるいはＦＭＳに動作可能に接続されてもよい。あるいは、コントローラ４４は、専用コントローラであってもよい。さらに、コントローラ４４は、単一のコントローラであってもよいし、あるいは互いに協働する複数のシステムの複数のコントローラであってもよい。

コンピュータ検索可能な情報のデータベースが、メモリ４６に記憶されてもよく、また、プロセッサ４８によってアクセス可能であってもよい。プロセッサ４８は、データベースを表示するために、またはデータベースにアクセスするために一組の実行可能命令を実行してもよい。あるいは、コントローラ４４は、情報のデータベースに動作可能に接続されてもよい。例えば、このようなデータベースは、代わりのコンピュータまたはコントローラに記憶されてもよい。データベースは、複数のデータセットを有する単一のデータベース、互いにリンクされている複数の別々のデータベース、または単純なデータテーブルを含む任意の適切なデータベースであってもよいことが理解される。データベースが複数のデータベースを組み込んでもよいことまたはデータベースが実際は複数の別々のデータベースであってもよいことが考えられる。データベースは、航空機８に関する、空調システムの履歴データを含み得るデータおよび一団の航空機に関係し得るデータを記憶してもよい。また、データベースは、閾値、履歴値、または集計値を含む基準値およびこのような基準値を求めることに関係するデータを含んでもよい。

あるいは、データベースは、コントローラ４４から切り離されてもよいが、データベースがコントローラ４４によってアクセスされ得るようにコントローラ４４と通信してもよいことが考えられる。例えば、データベースは、ポータブルメモリ装置に含まれてもよく、そのような場合、航空機８は、ポータブルメモリ装置を受け入れるためのポートを含んでもよく、このようなポートは、コントローラ４４がポータブルメモリ装置の内容を読み取ることができ得るようにコントローラ４４と電子的に通信することが考えられる。また、データベースは、無線通信リンク４５を介して更新されてもよく、この方法で、リアルタイムの情報が、データベースに含まれてもよく、コントローラ４４によってアクセスされてもよいことが考えられる。

さらに、このようなデータベースは、航空機８から切り離されて、航空会社のオペレーションセンター、航空管制部のコントロール（ｆｌｉｇｈｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）、または別の場所などの場所に配置されてもよいことが考えられる。コントローラ４４は、無線ネットワークに動作可能に接続されてもよく、無線ネットワークを介して、データベースの情報が、コントローラ４４に供給されてもよい。

民間航空機が示されているが、本発明の実施形態の部分は、地上システム６２のコンピュータまたはコントローラ６０を含む任意の場所で実施されてもよいことが考えられる。さらに、上で説明したようなデータベースはまた、宛先サーバまたはコントローラ６０に配置されてもよく、これは、指定された地上システム６２に配置されてもよく、またこれを含んでもよい。あるいは、データベースは、代わりの地上の場所に配置されてもよい。地上システム６２は、無線通信リンク６４を介して、コントローラ６０から遠隔に配置されたコントローラ４４およびデータベースを含む他の装置と通信してもよい。地上システム６２は、任意の種類の通信する地上システム６２（航空会社のコントロールまたは航空管制部など）であってもよい。

コントローラ４４およびコントローラ６０は、本発明の実施形態または実施形態の部分を実施するために構成され得る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。動作中に（コントローラ４４および／またはコントローラ６０の）、コントローラ４４およびコントローラ６０は、ユーザ入力データおよび動作データを受信するように構成されてもよく、この場合、コントローラは、動作データに基づいて少なくとも１つの、航空機の構成要素の可能性がある不具合状態を特定し、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であるか否かを判定するために特定された可能性がある不具合状態に対応するユーザ入力データを分析し、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であると判定されたときに現実の不具合状態を特定し、特定された不具合状態の表示を提供するアルゴリズムを実装しているコンピュータプログラムを実行する。

非限定的な例として、構成要素またはシステムのいずれかに関係する１つ以上のセンサが、システムの様々な特性に関連するデータを送信してもよい。コントローラ４４および／またはコントローラ６０は、可能性がある不具合状態を特定するために、制御機構からの入力、センサ、他の航空機システム、データベース、および／または航空会社のコントロールもしくは航空管制部からの情報を利用してもよい。数ある中でも、コントローラ４４および／またはコントローラ６０は、被監視システムの動作のドリフト（ｄｒｉｆｔ）、傾向、ステップ、またはスパイク（ｓｐｉｋｅ）を測定するためにデータを経時的に分析してもよい。また、コントローラ４４および／またはコントローラ６０は、センサデータを分析し、これに基づいて可能性がある不具合状態を特定してもよい。

システム内の可能性がある不具合状態が特定されたら、コントローラ４４および／またはコントローラ６０は、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であるか否かを判定するために、特定された可能性がある不具合状態に関係するユーザ入力データを分析してもよい。次に、コントローラ４４および／またはコントローラ６０は、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であると判定されたときに現実の不具合状態を特定してもよい。次に、現実の不具合状態の表示が、航空機８および／または地上システム６２に提供されてもよい。現実の不具合状態の特定は、飛行中になされてもよいこと、飛行後になされてもよいこと、または任意の回数の飛行の後になされてもよいことが考えられる。無線通信リンク４５および無線通信リンク６４は双方とも、可能性がある不具合状態および／または現実の不具合状態がコントローラ４４および／またはコントローラ６０によって特定され得るようにデータを送信するために利用されてもよい。

コントローラ４４およびコントローラ６０の一方は、可能性がある不具合状態を特定するための、および／または航空機８の現実の不具合状態を特定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部または一部を含んでもよい。現実の不具合状態は、構成要素の不適切な動作および被監視システムの構成要素の故障を含んでもよい。コントローラ４４および／またはコントローラ６０が現実の不具合状態を特定するためのプログラムを実行するか否かに関係なく、プログラムは、機械可読媒体であって、そこに記憶された機械実行可能命令またはデータ構造を保持または保有するための機械可読媒体を含んでもよいコンピュータプログラム製品を含んでもよい。

本発明の実施形態を実施し得る環境の詳細は、本明細書で説明されている技術の完全な理解を提供するために述べられていることが理解される。しかしながら、例示的な実施形態が、これらの特定の詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。例示的な実施形態は、図面を参照して説明される。これらの図面は、本明細書で説明されているモジュールもしくは方法またはコンピュータプログラム製品を実施する特定の実施形態の特定の詳細を示している。しかしながら、図面は、図面に存在し得る制限を課すものとして解釈されるべきではない。方法およびコンピュータプログラム製品は、その動作を達成するための機械可読媒体において提供されてもよい。実施形態は、既存のコンピュータプロセッサを用いて、またはこの目的もしくは別の目的のために組み込まれる特殊用途のコンピュータプロセッサによって、またはハードワイヤードシステムによって実施されてもよい。さらに、コントローラ４４および／またはコントローラ６０が複数のコントローラから形成されてもよいことを含めて、複数のコンピュータまたはプロセッサが利用されてもよい。現実の不具合状態を特定するコントローラは、コントローラが、互いに通信する複数のコントローラを含んでもよいことを含めて、任意の適切なコントローラであってもよいことが理解される。

上で指摘したように、本明細書で説明されている実施形態は、機械可読媒体であって、そこに記憶された機械実行可能命令またはデータ構造を保持または保有するための機械可読媒体を含むコンピュータプログラム製品を含んでもよい。このような機械可読媒体は、汎用または特殊用途のコンピュータ、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利用可能な媒体であってもよい。例として、このような機械可読媒体は、汎用または特殊用途のコンピュータ、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、かつ機械実行可能命令またはデータ構造の形の所望のプログラムコードを保持または記憶するために使用され得るＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、または他の磁気記憶装置、または任意の他の媒体を含んでもよい。情報が、ネットワークまたは別の通信接続（ハードワイヤード、無線、またはハードワイヤードもしくは無線の組み合わせのいずれかの）を介して機械に送信または供給されるとき、この機械は、適切に接続を機械可読媒体と見なす。したがって、このような接続は、適切に機械可読媒体と呼ばれる。また、上記の組み合わせが、機械可読媒体の範囲内に含まれる。機械実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、特殊用途のコンピュータ、もしくは特殊用途の処理機械に特定の機能または機能群を実行させる命令およびデータを含む。

実施形態は、ネットワーク環境において機械によって実行されるプログラムモジュールの形の機械実行可能命令（例えば、プログラムコードなど）を含むプログラム製品によって一実施形態において実施され得る方法ステップの一般的文脈において説明される。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクの実行または特定の抽象データ型の実装という技術的効果を有するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。機械実行可能命令、関連するデータ構造、およびプログラムモジュールは、本明細書に開示されている方法のステップを実行するためのプログラムコードの例を表す。このような実行可能命令または関連するデータ構造の特定のシーケンスは、このようなステップに関して説明されている機能を実施するための対応する動作の例を表す。

実施形態は、プロセッサを有する１つ以上のリモートコンピュータとの論理接続を用いるネットワーク環境において実施されてもよい。論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）および広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含んでもよい。なお、これらは、ここでは例として提示されており、限定的なものではない。このようなネットワーク環境は、オフィス規模または企業規模のコンピュータネットワーク、イントラネット、およびインターネットではありふれたものであり、また、幅広い種類の異なる通信プロトコルを使用し得る。当業者ならば、このようなネットワークコンピューティング環境が、一般的には、多くの種類のコンピュータシステム構成（パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのまたはプログラム可能な家電製品（ｃｏｎｓｕｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、およびメインフレームコンピュータなどを含む）を含むことを理解するであろう。

また、実施形態は、タスクが（ハードワイヤードリンク、無線リンク、またはハードワイヤードリンクもしくは無線リンクの組み合わせによって）通信ネットワークを介して互いにリンクされたローカルおよびリモートの処理装置によって実行される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモートのメモリ記憶装置の双方に配置されてもよい。

本発明の実施形態によれば、図２は、航空機８の現実の不具合状態を特定するために使用され得る方法１００を示している。なお、このような特定された現実の不具合状態は、故障を含んでもよい。しかしながら、特定された現実の不具合状態は、故障でなくてもよく、その代わりに、整備員に特定された問題点を調べるように警告する状態であってもよいことが理解される。このように、特定された現実の不具合状態は、故障状態が存在することを示し得るが、現実の故障が存在することの保証ではない。

方法１００は、飛行の少なくとも一部の間に少なくとも１つの被監視システムのための複数のセンサから動作データを受信することによって１０２から始まる。このような動作データは、コントローラ４４によって受動的に受信されてもよいことまたはコントローラ４４が、被監視システムに関連付けられたセンサから能動的にデータを取得してもよいことが理解される。動作データは、飛行段階（地上および空中における飛行段階を含む）のいずれかの間に受信されてもよい。また、動作データは、単一の段階および複数の段階を含む任意の数の飛行段階の間に受信されてもよい。飛行の段階は、地上走行、離陸、上昇、巡航、下降、および着陸を含む。

受信されるデータは、生データであって、そこから様々な他の情報が、センサ出力を決定するために導出あるいは抽出され得る生データを含んでもよいことが考えられる。センサ出力が、直接受信されるか、あるいは受信された出力から導出されるかに関係なく、出力は、受信されたデータと考えられてもよいことが理解される。例えば、センサ出力は、集計されたセンサデータを決定するために経時的に集計されてもよい。受信されたセンサ出力を経時的に集計することは、飛行の複数の段階にわたっておよび／または複数回の飛行にわたって、受信されたセンサ出力を集計することを含んでもよい。このような集計されたセンサデータは、整備イベント後にリセットされてもよい。例えば、可能性がある不具合状態は、航空機の飛行の段階ごとにまたは飛行の複数の段階にわたって計算されてもよい導出データ（中央値、最小値、最大値、標準偏差、閾値を上回ったことまたは下回ったこと、状態の変化、相関など）に基づいてもよい。

１０４において、ユーザ入力データが、少なくとも１つの被監視システムの動作に対応するユーザ入力から受信されてもよい。また、これは、飛行の少なくとも一部の間に、制御機構に関係する１つ以上のセンサまたは被監視システムに関係する他のユーザ入力からデータを受信することを含んでもよい。動作データと同様に、ユーザ入力データは、複数の飛行段階を含む任意の飛行段階の間に受信されてもよい。

ユーザ入力データが任意の適切な方法で正規化されてもよいことが考えられる。例は、特定の飛行段階の継続時間が変化する飛行が互いに比較され得るように時間スケールを−０〜１の範囲に正規化すること、別の制御設定に起因するオフセットを打ち消すことによって正規化すること、外的要因に起因するオフセットを打ち消すことによって正規化すること、ｘ軸のパラメータとして時間ではなく制御パラメータを使用することなどを含んでもよい。例えば、離陸プロファイルにおいて、ｘ軸において対地速度（時間ではなく）に関して様々なパラメータをプロットすることがある。これにより、離陸加速の継続時間が変化する異なる飛行が互いに比較され得るようになる。

１０６において、可能性がある不具合状態が、受信された動作データと少なくとも１つの対応する閾値との比較に基づいて特定されてもよい。動作データは、閾値と直接比較されなくてもよく、その代わりに、動作データは、最初にアルゴリズムによって処理されてもよく、アルゴリズムの出力が、対応する閾値と比較されてもよいことが理解される。それでもやはり、これは、対応する閾値と比較される受信された動作データであると考えられる。適切なアルゴリズムの例は、中央値、最小、最大、平均、別のパラメータとの差、異なるパラメータにおけるイベント間の遅延、シフトの特定、ノイズ、これらの任意の組み合わせなどを計算することを含んでもよい。少なくとも１つの対応する閾値は、所定の閾値、履歴基準値などを含む、センサ出力に関係する任意の適切な閾値であってもよい。さらに、少なくとも１つの対応する閾値は、飛行の間に測定された値（別のセンサ読み取り値など）を含んでもよい。このように、少なくとも１つの対応する閾値は、動作の間に決定されてもよいことが理解される。あるいは、少なくとも１つの対応する閾値は、上で説明したようなデータベースの１つに記憶されてもよい。

このように、センサ出力が、対応する閾値と比較されてもよく、任意の適切な比較がなされてもよい。例えば、比較は、センサ出力と対応する閾値との差を算出することを含んでもよい。非限定的な例として、比較は、最新の信号出力と履歴値とを比較することを含んでもよい。比較は、飛行ごとをベースになされてもよいし、あるいは、データは、一連のシステムの使用にわたってまたは一連の飛行にわたって処理されてもよい。

可能性がある不具合状態は、比較が、動作データが対応する閾値を満たすことを示すときに特定されてもよい。閾値を「満たす」という用語は、本明細書では、動作データが所定の閾値を満たすこと（閾値と等しいこと、閾値を下回ること、または閾値を上回ることなど）を意味するために使用される。上記の算出は、正／負比較（ｐｏｓｉｔｉｖｅ／ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ）または真／偽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。例えば、閾値未満は、データが逆数にされたときに超過テスト（ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｅｓｔ）を適用することによって容易に満たされ得る。任意の数の可能性がある不具合状態が、任意の数の比較に基づいて特定されてもよいことが理解される。

１０８において、特定された可能性がある不具合状態に対応するユーザ入力データが、ユーザ入力データが特定された可能性がある不具合状態の徴候であるか否かを判定するために分析されてもよい。このように、本方法は、現実の不具合状態を判定するために動作データおよび現実の航空機乗組員の入力の双方を利用する。すなわち、動作データは、不具合状態を探すために領域を特定する第１のチェックを実現する。ユーザ入力を伴う第２のチェックは、不具合状態が、監視されている領域に存在するか否かを判定する。より具体的には、１１０において、現実の不具合状態は、ユーザ入力データが、特定された可能性がある不具合状態の徴候であると判定されたときにコントローラ４４および／またはコントローラ６０によって特定されてもよい。したがって、１０６において、動作データは、不具合状態に関して可能性がある「候補」を求めるために使用される。次に、このような候補は、監視されている候補の１つに関して不具合状態が存在するか否かを判定するためにユーザ入力データと共に監視される。このように、動作データは、第１レベルのフィルタのようなものである。それは、不具合状態を有するかもしれない項目を通すが、現実の不具合状態が存在するか否かの最終的な判定は、ユーザ入力データが確認ステップにおいて調べられるまでなされない。

実施態様において、動作データに関する閾値、比較、およびユーザ入力データが不具合の徴候であるか否かに関する情報は、航空機の被監視システムの現実の不具合状態を特定するアルゴリズムに変換されてもよい。このようなアルゴリズムは、コントローラ４４および／またはコントローラ６０によって実行され得る一組の実行可能命令を含むコンピュータプログラムに変換されてもよい。また、オンボードシステムによって記録される様々な他のパラメータ（高度、弁設定などの）が、航空機の被監視システムの現実の不具合状態を特定するためにこのようなコンピュータプログラムによって利用されてもよい。あるいは、コンピュータプログラムは、航空機の被監視システムの現実の不具合状態を特定するために使用され得るモデルを含んでもよい。モデルは、推論ネットワーク、フローチャート、または決定木の使用を含んでもよい。モデルは、アルゴリズム（１つ以上の数学アルゴリズムなど）としてソフトウェアにおいて実施されてもよい。可能性がある不具合状態または現実の不具合状態の特定は、システムの理解および以前の不具合と比較されるデータのパターンに基づいてもよい。モデルは、利用可能なすべての情報が使用されることを保証してもよく、また、誤判定を予め考慮してもよい。

１１２において、コントローラ４４および／またはコントローラ６０は、１１０において特定された、航空機８の現実の不具合状態の表示を提供してもよい。表示は、コックピット１６および地上システム６２を含む任意の適切な場所において任意の適切な方法で提供されてもよい。例えば、表示は、航空機８のコックピット１６のプライマリフライトディスプレイ（ＰＦＤ）において提供されてもよい。コントローラ４４が、プログラムを実行する場合、適切な表示は、航空機８において提供されてもよく、および／または地上システム６２にアップロードされてもよい。あるいは、コントローラ６０が、プログラムを実行する場合、表示は、航空機８にアップロードあるいは中継されてもよい。あるいは、表示は、表示が航空会社のコントロールまたは航空管制部などの別の場所に提供され得るように中継されてもよい。

現実の不具合状態を特定する方法は柔軟性のあるものであり、示されている方法は、例証目的のためのものに過ぎないことが理解される。例えば、描かれているステップのシーケンスは、例証目的のためのものに過ぎず、決して方法１００を限定することを意図したものではない。というのも、本発明の実施形態からの減退なしに、ステップは異なる論理的順序で進み得るし、付加的なステップまたは間に入るステップが含まれ得ることが理解されるからである。例えば、本方法は、少なくとも１つの被監視システムの複数回の使用にわたって、特定された可能性がある不具合状態に対応する動作データを監視することを含んでもよい。このとき、可能性がある不具合状態は、システムの複数回の使用にわたって確認されてもよい。可能性がある不具合状態が、規定数の使用内で非常に多くの回数にわたって特定された場合に特定され得、そうでなければ、可能性がある不具合状態としては破棄されることが含まれる。さらにまた、動作データは、複数回の飛行にわたって受信されてもよく、可能性がある不具合状態を特定することは、比較が、閾値が複数回の飛行にわたって満たされたときに可能性がある不具合状態を特定することを含んでもよい。ユーザ入力データを受信することは、システムの複数回の使用の間に航空機乗組員の挙動を受信または検知することを含んでもよいことが考えられる。このとき、航空機乗組員の挙動は、航空機乗組員平均挙動を決定するために平均化されてもよいし、そうでなければ、統計的に処理されてもよい。また、受信された航空機乗組員の挙動は、平均化の前に正規化されてもよい。

いくつかの特定の例が、本発明の実施形態のさらなる有用な詳細を提供することができる。前輪システム３０に関して、動作データを受信することは、前輪操舵角度およびセンサオフセットが、飛行中および地上の飛行レジームの両方に基づいてシステムの性能または健全性の異常を特定するために監視され得ることを含んでもよい。少なくとも１つの被監視システムの動作に対応するユーザ入力からユーザ入力データを受信することは、ステアリングホイールおよびペダルの位置などのデータを受信することを含んでもよい。このようなユーザ入力データは、ステアリングオフセットを示し得る一貫性のある乗組員の挙動パターンを検出するために離陸滑走中に分析されてもよい。航空機の挙動の平均パターンが、横風の効果または特定の滑走路の効果を打ち消すために多数回の飛行にわたって分析されてもよいことが理解される。

監視され得る動作データは、制御チャンネルまたは監視チャンネルのいずれかからのものを含む１つ以上のセンサによる前輪の位置、方向舵の位置、航空機の胴体のヨーレート、航空機の対地速度、前脚の状態（すなわち、前脚が着地しているか否か）、前脚の位置（すなわち、前脚が格納されているか否か）を含んでもよい。受信された動作データと少なくとも１つの対応する閾値との比較に基づいて可能性がある不具合状態を特定することは、飛行前、巡航中、および／または飛行後に前輪の位置を読み取る２つのセンサの間に食い違いがある場合に可能性がある不具合状態を特定することを含んでもよい。

可能性がある不具合状態は、飛行前および飛行後に、ヨーレートがゼロであり、対地速度が特定の範囲（５〜２０ｋｔｓ）内のときに前輪の位置を含む動作データに基づいて特定されてもよい。可能性がある不具合状態は、巡航中のホイールの位置および／または離陸加速中のホイールの位置に基づいて特定されてもよい。より具体的には、上記は、前輪システム３０の何らかの異常（２つのセンサ３４の不一致など）を強調することができる。これは、監視センサがずれていることまたは制御センサがずれていることを意味し得る。このように、本方法は、受信された動作データに基づいて複数の、可能性がある不具合状態を特定することができる。

出願人は、制御センサにずれがあることは、離陸時の加速中にパイロットは、ホイールを真っ直ぐに保つために低速時に方向舵ペダルを適用しなければならないことを意味することを確認した。航空機の速度が増加するにつれて、ホイールはあまり影響を受けなくなり、方向舵が優勢になるため、この効果は低下する。したがって、方向舵へのパイロットの入力は、速度が増加するにつれて低減されるはずである。このように、操舵データは、特定された可能性がある不具合状態に対応するユーザ入力データである。複数回の飛行において、個々のパイロット、空港、および横風に関係なく、パイロットが、飛行機を真っ直ぐに保つために操舵を同じ方向に適用しなければならないとき、ユーザ入力データ（上で説明した操舵）は、特定された可能性がある不具合状態の徴候である。上記の例では、現実の不具合状態は、制御センサに関する不具合状態として特定される。より具体的には、不具合は、操舵コマンドセンサオフセットとして特定されてもよい。また、これは、そのような不具合が原因となり得る効果（潜在的な前輪の振動を含む）の予測を可能にする。

別の例は、空調システム２０に関して説明される。受信される動作データは、航空機の異なる領域の客室温度、ダクト２４の温度、トリム空気弁の位置、空調システム２０の異なる部分（水抽出機、パック出口など）の温度、空調パックの弁の位置（例えば、バイパス弁、入口弁）、周囲温度などを含んでもよい。複数の温度センサ読み取り値は、空調システム２０に接続された温度センサ４２から送信されてもよい。このことは、センサ４２からデータを連続的におよび／または同時に送信することを含んでもよい。送信されるデータは、データベースまたはコントローラ４４および／もしくはコントローラ６０を含む任意の適切な装置によって受信されてもよい。中央値を含む統計値が、飛行前、巡航中、および飛行後などの飛行段階の間に上記のパラメータのそれぞれに関して導出されてもよい。

さらにまた、動作データと基準値または閾値とを比較することは、空調システム２０の関係する温度間の差を算出し、次に、この差と基準差分値とを比較することを含んでもよい。例えば、隣接するおよび／または関係する温度間のデルタは、異常温度測定を強調するために使用されてもよい。デルタは、異なる区画における実際の客室温度が、どの時点においても大きく異ならない（と想定される）ことから、客室区画温度の正規化を可能にする。これにより、通常動作時に客室区画温度に観察されるばらつき（例えば、季節変動に起因して特定の段階（例えば、飛行前）に観察されるばらつき）の効果が低減される。別の区画温度に対するある区画温度の大きな差異は、センサシステムの可能性がある不具合状態を特定することができる。

空調システム２０の動作に対応するユーザ入力からユーザ入力データを受信することは、航空機乗組員による温度設定の選択などのデータを受信することを含んでもよい。航空機乗組員は、客室設定温度を高くまたは低くすることによって最適でない空調システムの性能を補ってもよい。このようなユーザ入力データは、飛行のすべての段階を含む飛行の段階のいずれかの間に分析されてもよい。例えば、ユーザ入力は、航空機乗組員が適正な温度を得ることができなかったこと、あるいは、あまりの暑さまたはあまりの寒さに起因して飛行中に何度も変更された温度設定の変化を示し得る。このことは、特定の航空機乗組員に依存し得る。したがって、航空機乗組員の挙動が、異常を正規化するために複数回の飛行にわたって分析されてもよいことが理解される。別の種類の挙動は、乗組員が、温度を通常レベルにしようとして温度を一貫して最小値に設定することである。パックが適切に機能していたら、航空機乗組員は、決して最小値を選択しないはずである。というのも、このことは、非常に低い客室温度をもたらすはずだからである。このため、パックの１つに関する不具合状態が特定され得る。このように、記録された空調システムの動作データから導出される性能インジケータが、空調システムの不具合を特定するために、客室温度設定に関連する航空機乗組員の挙動パターンと融合されてもよい。記録された飛行データからも導出され得る動作パラメータおよび航空機乗組員の挙動パターンの両方を利用することにより、システムの不具合特定能力が強化される。

ユーザ入力から航空機乗組員の挙動を導出するのとは対照的に自動化されていない方法（面接など）によって航空機乗組員の挙動を導出することは可能であるが、これは、航空機乗組員によって意識的になされる行動に制限される。また、このことは、航空機乗組員がこのような行動を記憶し、報告することを必要とする。ユーザ入力を自動的に受信することによって、無意識ではあるものの航空機の不具合を示す航空機乗組員の挙動が受信され、分析され得る。

上で説明した実施形態の技術的効果は、分析システムの不具合検出が、航空機の構成要素およびシステムの可能性がある不具合状態および／または現実の不具合状態を向上した信頼性で特定するために航空機乗組員の挙動の分析と組み合わされ得ることを含む。航空機の不具合には多くの潜在的な根本原因があり、多くの場合、これらの不具合の複数の可能性がある原因の間の識別を可能にするには航空機システムの検知は不十分である。例えば、既存のトラブルシューティングマニュアルは、複数の可能性がある原因のリストを含んでもよい。上で説明した実施形態は、システムデータおよび平均化された乗組員の挙動パターンの両方を考慮する。これにより、既存の技術によって可能であるものに比べてかなり良好な不具合の識別がもたらされる。データは、現在はこの方法で組み合わされていない。航空機の不具合をトラブルシューティングするための、複数回の飛行にわたる航空機乗組員の挙動の集計および平均化は、さらなる利点をもたらす。上で説明した実施形態により、根本原因が直接特定されることが可能となり、この結果、トラブルシューティングおよび整備の拡大に付随する労力および費用が節約される。これにより、整備時間ならびに航空機の不具合および問題点の運用上の影響が低減される。特に、問題点を特定するために必要な時間を低減することができ、また、問題を正確に特定することができる。このことは、整備費用、スケジュール変更費用を低減することによって、および航空機を地上にとどめる時間を最小限に抑えることを含めて運用上の影響を最小限に抑えることによって費用の節約を可能にする。

これまでに説明されていない範囲に関して、様々な実施形態の異なる特徴および構造が、必要に応じて互いに組み合わされて使用されてもよい。いくつかの特徴は、実施形態のすべてに示されていない場合もあるが、必要に応じて実施され得る。したがって、異なる実施形態の様々な特徴は、新しい実施形態が明示的に説明されていようがいまいが、新しい実施形態を形成するために必要に応じて混合および適合され得る。本明細書で説明されている特徴の組み合わせまたは置換のすべてが、本開示に含まれる。

この記載された説明では、最良の態様を含めて本発明の実施形態を開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて本発明を実施することを可能にするために、例が使用されている。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ており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言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文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。

８ 航空機
１０ 航空機の不具合を特定するためのシステム
１２ エンジン
１４ 胴体
１６ コックピット
１８ 翼アセンブリ
２０ 空調システム
２１ 抽気システム
２２ 空調パック
２４ ダクト
２６ 客室温度制御システム
３０ 前輪システム
３２ 前輪着陸装置
３４ センサ
３６ 制御機構
４０ 他の航空機システム
４２ センサ
４４、６０ コントローラ
４５、６４ 無線通信リンク
４６ メモリ
４８ プロセッサ
６２ 地上システム

Claims (17)

1. 少なくとも１つの被監視システムを有する航空機（８）の不具合を特定する方法であって、
   飛行の少なくとも一部の間に前記少なくとも１つの被監視システムのための複数のセンサから動作データを受信するステップと、
   前記少なくとも１つの被監視システムの動作に対応するユーザ入力からユーザ入力データを受信するステップと、
   前記受信された動作データと少なくとも１つの対応する閾値との比較に基づいて可能性がある不具合状態を特定するステップと、
   前記ユーザ入力データが前記特定された可能性がある不具合状態の徴候であるか否かを判定するために、前記特定された可能性がある不具合状態に対応する前記ユーザ入力データを分析するステップと、
   前記ユーザ入力データが前記特定された可能性がある不具合状態の徴候であると判定されたときにコントローラ（４４、６０）によって現実の不具合状態を特定するステップと、
   前記特定された現実の不具合状態の表示を提供するステップと
   を含む方法。
2. 前記少なくとも１つの被監視システムの複数回の使用にわたって、前記特定された可能性がある不具合状態に対応する前記動作データを監視するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記動作データを受信する前記ステップが、複数回の飛行にわたって前記動作データを受信することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記可能性がある不具合状態を特定する前記ステップが、前記比較が、閾値が複数回の飛行にわたって満たされたことを示すときに前記可能性がある不具合状態を特定することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記システムの複数回の使用の間に前記ユーザ入力データを受信するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 平均ユーザ入力データを決定するために前記受信されたユーザ入力データを平均化するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記平均化ステップの前に前記受信されたユーザ入力データを正規化するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記不具合を特定する前記ステップの前に、前記受信されたユーザ入力データを正規化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記被監視システムが、前記航空機（８）の前輪システム（３０）であり、前記動作データが、前輪の位置、方向舵の位置、前記航空機（８）の胴体のヨーレート、前記航空機（８）の対地速度、前脚の状態、または前記前脚の位置のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記ユーザ入力データを受信する前記ステップが、複数の速度における方向舵ペダルの使用法を検知することを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記被監視システムが、前記航空機（８）の空調システム（２０）であり、前記動作データが、前記航空機（８）の異なる領域の客室温度、前記空調システム（２０）のダクトの温度、トリム空気弁の位置、水抽出機の温度、または前記空調システム（２０）のパック出口の温度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記ユーザ入力データを受信する前記ステップが、航空機乗組員によって選択される温度設定を検知することを含む、本明細書に請求項１１に記載の方法。
13. 前記ユーザ入力データを受信する前記ステップが、前記航空機乗組員が温度を最小値に設定したことを検知することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記データが、飛行の複数の段階の間に取得される、請求項１に記載の方法。
15. 前記コントローラ（４４、６０）が、前記不具合を特定するためにアルゴリズムを利用する、請求項１に記載の方法。
16. 前記表示が、前記航空機（８）内のディスプレイに提供される、前記特定された不具合に関する警告である、請求項１に記載の方法。
17. 航空機（８）の不具合を特定するためのシステム（１０）であって、
    少なくとも１つの航空機構成要素またはシステムであって、該少なくとも１つの航空機構成要素またはシステムに関する動作データを出力する少なくとも１つのセンサを有する少なくとも１つの航空機構成要素またはシステムと、
    前記少なくとも１つの航空機構成要素またはシステムの動作に対応するユーザ入力データを提供する、前記航空機（８）に配置された少なくとも１つのユーザ入力装置と、
    前記ユーザ入力データおよび前記動作データを受信するコントローラ（４４、６０）であって、
    前記動作データに基づいて前記少なくとも１つの航空機構成要素またはシステムの可能性がある不具合状態を特定し、
    前記少なくとも１つの航空機構成要素またはシステムの複数回の使用にわたって前記特定された可能性がある不具合状態に対応する前記動作データを監視し、
    前記ユーザ入力データが前記特定された可能性がある不具合状態の徴候であるか否かを判定するために前記特定された可能性がある不具合状態に対応する前記ユーザ入力データを分析し、
    前記ユーザ入力データが前記特定された可能性がある不具合状態の徴候であると判定されたときに現実の不具合状態を特定し、および
    前記特定された不具合状態の表示を提供する
    アルゴリズムを実装しているコンピュータプログラムを実行するコントローラ（４４、６０）と
    を備えるシステム（１０）。