JP6754277B2 - 航空機のトルク推定装置、航空機、航空機のトルク推定プログラム及びトルク推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、航空機に設けられるエンジンのエンジントルクを推定する航空機のトルク推定装置、航空機、航空機のトルク推定プログラム及び航空機のトルク推定方法に関するものである。

従来、航空機のエンジンにおいて利用可能な利用可能トルクの大きさを推定するトルク推定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このトルク推定装置では、エンジンの性能に関係するパラメータの測定値と、この測定値に対するエンジントルクの測定値とが対応付けられた測定点を、測定した時間と共に記憶している。そして、トルク推定装置では、記憶した複数の測定点に基づいて性能曲線の近似式を生成し、生成された近似式の性能曲線から利用可能トルクを推定している。なお、測定点が複数得られない場合、近似式を生成できないことから、事前に得られている近似式の性能曲線を測定点に平行移動し、平行移動した性能曲線から利用可能トルクを推定している。

特開２０１３−２０３３３４号公報

しかしながら、特許文献１のトルク推定では、測定点が複数得られない場合、事前に得られている近似式の性能曲線を測定点に平行移動することから、実際のエンジンの性能と乖離する可能性があり、利用可能トルクを精度よく推定することが困難となる場合がある。また、複数の測定点を得てから近似式を生成するため、精度のよい利用可能トルクの推定に時間が掛かってしまう。

そこで、本発明は、利用可能トルクを精度よく迅速に推定することができる航空機のトルク推定装置、航空機、航空機のトルク推定プログラム及び航空機のトルク推定方法を提供することを課題とする。

本発明の航空機のトルク推定装置は、航空機に設けられるローターを回転させるエンジンにおける利用可能なエンジントルクである利用可能トルクを推定する航空機のトルク推定装置において、前記エンジンのエンジン性能に関するパラメータと前記エンジントルクとを対応付けたエンジントルクデータとして、前記エンジン性能の低下前の前記エンジントルクデータである第１エンジントルクデータと、前記エンジン性能の低下後の前記エンジントルクデータである第２エンジントルクデータと、を記憶する記憶部と、前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、前記利用可能トルクを推定する演算部と、を備え、前記演算部は、現在の前記エンジンから得られる前記パラメータと、前記パラメータに対応する前記エンジントルクとを取得する情報取得処理と、取得した前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記利用可能トルクを推定するにあたり不要な因子を除去して標準化する標準化処理と、前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記エンジンの性能低下の度合いであるエンジン性能低下度合を算出するエンジン性能低下度合算出処理と、算出した前記エンジン性能低下度合に基づいて、現在の前記エンジンの性能に対応する前記利用可能トルクを算出する利用可能トルク算出処理と、を実行することを特徴とする。

また、本発明の航空機のトルク推定プログラムは、航空機に設けられるハードウェアとしてのトルク推定装置において実行されるトルク推定プログラムであって、前記トルク推定装置は、航空機に設けられるローターを回転させるエンジンのエンジン性能に関するパラメータと前記エンジントルクとを対応付けたエンジントルクデータとして、前記エンジン性能の低下前の前記エンジントルクデータである第１エンジントルクデータと、前記エンジン性能の低下後の前記エンジントルクデータである第２エンジントルクデータと、を記憶する記憶部と、前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、前記エンジンにおける利用可能なエンジントルクである利用可能トルクを推定する演算部と、を備え、前記演算部に、現在の前記エンジンから得られる前記パラメータと、前記パラメータに対応する前記エンジントルクとを取得する情報取得処理と、取得した前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記利用可能トルクを推定するにあたり不要な因子を除去して標準化する標準化処理と、前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記エンジンの性能低下の度合いであるエンジン性能低下度合を算出するエンジン性能低下度合算出処理と、算出した前記エンジン性能低下度合に基づいて、現在の前記エンジンの性能に対応する前記利用可能トルクを算出する利用可能トルク算出処理と、を実行させることを特徴とする。

また、本発明の航空機のトルク推定方法は、航空機に設けられるローターを回転させるエンジンにおける利用可能なエンジントルクである利用可能トルクを推定する航空機のトルク推定方法において、前記エンジンのエンジン性能に関するパラメータと前記エンジントルクとを対応付けたエンジントルクデータとして、前記エンジン性能の低下前の前記エンジントルクデータである第１エンジントルクデータと、前記エンジン性能の低下後の前記エンジントルクデータである第２エンジントルクデータと、を予め用意し、現在の前記エンジンから得られる前記パラメータと、前記パラメータに対応する前記エンジントルクとを取得する情報取得工程と、取得した前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記利用可能トルクを推定するにあたり不要な因子を除去して標準化する標準化工程と、前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記エンジンの性能低下の度合いであるエンジン性能低下度合を算出するエンジン性能低下度合算出工程と、算出した前記エンジン性能低下度合に基づいて、現在の前記エンジンの性能に対応する前記利用可能トルクを算出する利用可能トルク算出工程と、を備えることを特徴とする。

これらの構成によれば、第１エンジントルクデータ及び第２エンジントルクデータに基づいて、現在のエンジンから得られるパラメータ及びエンジントルクから、エンジン性能低下度合を算出し、エンジン性能低下度合に基づいて、現在のエンジンの性能に対応する利用可能トルクを算出することができる。このため、従来のように、複数の測定点を取得する必要がないことから、測定点が複数得られない場合であっても、エンジン性能低下度合に基づき、利用可能トルクを精度よく迅速に推定することができる。なお、第１エンジントルクデータは、例えば、新品のエンジンから得られるデータであり、第２エンジントルクデータは、例えば、廃棄前のエンジンから得られるデータである。また、第１エンジントルクデータ及び第２エンジントルクデータは、任意に設定可能となっている。

また、前記標準化処理において標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクを、標準化パラメータ及び標準化トルクとすると、前記エンジン性能低下度合算出処理では、前記標準化トルクに対応する、前記第１エンジントルクデータの前記パラメータを前記第１パラメータとして取得し、前記第２エンジントルクデータの前記パラメータを前記第２パラメータとして取得し、取得した前記第１パラメータと前記第２パラメータとの差分に対する、前記第１パラメータと前記標準化パラメータとの差分の割合を、前記エンジン性能低下度合として算出することが好ましい。

この構成によれば、第１パラメータ、第２パラメータ及び標準化パラメータを用いて、エンジン性能低下度合を容易に算出することができる。

また、前記利用可能トルク算出処理では、予め設定された前記パラメータの制限値に対応する、前記第１エンジントルクデータの前記エンジントルクを前記第１エンジントルクとして取得し、前記第２エンジントルクデータの前記エンジントルクを前記第２エンジントルクとして取得し、取得した前記第１エンジントルクと前記第２エンジントルクとの差分に対して、前記エンジン性能低下度合における前記第１パラメータと前記第２パラメータとの差分を対応させたときの、前記第１パラメータと前記標準化パラメータとの差分に対応する前記エンジントルクを、前記利用可能トルクとして算出することが好ましい。

この構成によれば、エンジン性能低下度合における各差分を、エンジントルクに対応付けることで、利用可能トルクを容易に算出することができる。

また、前記情報取得処理では、定格となる前記エンジントルクであるトルク定格の２０％以上となるトルク域において、前記パラメータ及び前記エンジントルクを取得することが好ましい。

この構成によれば、利用可能トルクを算出するにあたり、適切なトルク域において、パラメータ及びエンジントルクを取得することができるため、精度のよい利用可能トルクを算出することができる。ここで、トルク定格とは、エンジン及びトランスミッションを総合し、航空機が連続で使用できる最大トルクであり、通常、エンジンの利用可能トルクよりも低い値となっている。なお、トルク域は、３０％以上とすることで、より精度のよい利用可能トルクを算出することができる。

また、前記標準化処理では、前記不要な因子として、前記航空機に設けられる負荷装置を使用することにより前記パラメータ及び前記エンジントルクへ与えられる負荷を除去するように、前記パラメータ及び前記エンジントルクを補正して標準化することが好ましい。

この構成によれば、標準化された適切なパラメータ及びエンジントルクを取得することができるため、利用可能トルクを精度よく算出することができる。なお、負荷装置としては、例えば、空気調和装置及び防氷装置等がある。

また、前記エンジンには、複数種のエンジン出力定格が設定されており、前記利用可能トルクは、前記エンジン出力定格の種類に応じてそれぞれ推定されることが好ましい。

この構成によれば、複数種のエンジン出力定格の利用可能トルクを算出することができる。複数種のエンジン出力定格として、例えば、航空機の通常時におけるエンジンの通常出力定格、航空機の緊急時におけるエンジンの緊急出力定格があり、これらのエンジン出力定格に対応する利用可能トルクを算出することができる。

また、表示部を、さらに備え、前記演算部は、前記エンジン性能低下度合算出処理において算出された前記エンジン性能低下度合を、算出した時間に関連付けて前記記憶部に蓄積すると共に、前記記憶部に記憶された前記エンジン性能低下度合を時系列順に並べた履歴として、前記表示部に表示させることが好ましい。

この構成によれば、表示部にエンジン性能低下度合の履歴を表示することができるため、エンジン性能低下度合の経時的な変化を把握することが可能となる。

本発明の航空機は、航空機本体と、前記航空機本体に設けられるローターと、前記航空機本体に設けられ、前記ローターを回転させるエンジンと、上記のトルク推定装置と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、精度よく迅速に推定された利用可能トルクに基づいて、操縦者が航空機を操縦することができるため、航空機の飛行時における安全性の向上に寄与することができる。

図１は、本実施形態に係るヘリコプタのトルク推定装置に関する説明図である。 図２は、本実施形態に係るエンジントルクデータに関する説明図である。 図３は、本実施形態に係るトルク推定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、本実施形態に係るエンジン性能低下度合の履歴を示すグラフである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態］
図１は、本実施形態に係るヘリコプタのトルク推定装置に関する説明図である。図２は、本実施形態に係るエンジントルクデータに関する説明図である。図３は、本実施形態に係るトルク推定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係るエンジン性能低下度合の履歴を示すグラフである。

本実施形態のトルク推定装置１２は、ローター２６を有する航空機に設けられており、例えば、ヘリコプタ１０に適用されている。トルク推定装置１２は、ローター２６を回転させるエンジン２８において利用可能なエンジントルクである利用可能トルクを推定している。先ず、トルク推定装置１２の説明に先立ち、ヘリコプタ１０について説明する。

ヘリコプタ１０は、鉛直方向に離着陸可能な垂直離着陸機であり、機体（航空機本体）２５と、機体２５に設けられるローター２６と、ローター２６を回転させるエンジン２８とを備えている。機体２５には、ヘリコプタ１０を操縦する操縦者に対して各種報知を行うためのスピーカ４２及び表示装置（表示部）４４が設けられている。エンジン２８は、例えば、ガスタービンエンジンが適用されており、ガスタービンエンジンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを有している。圧縮機は、取り込んだ空気を圧縮し、燃焼器は、圧縮した空気と燃料とを混合させて燃焼させることにより燃焼ガスを発生させ、タービンは、発生した燃焼ガスにより回転することで、ローター２６を回転させる。ヘリコプタ１０は、機体２５に設けられるエンジン２８により、ローター２６を回転させるための必要なエンジントルク（必要トルク）をローター２６に与えることで、機体２５が所定の飛行動作を行う。

また、ヘリコプタ１０は、エンジン２８の性能に関するパラメータ（以下、「エンジン性能パラメータ」という。）を計測するための後述する各種センサと、ヘリコプタ１０を制御する機上コンピュータとを備えている。本実施形態に係るエンジン性能パラメータは、タービンガス温度（ＴＧＴ）、エンジン回転数、及び燃料流量等である。タービンガス温度（ＴＧＴ）は、ガスタービンエンジンに設けられるタービンを回転させるために、タービンに吹き付けられる燃焼ガスの温度である。また、エンジン回転数は、ガスタービンエンジンの圧縮機の回転数と、ローター２６に繋がっているタービンの回転数との２種類があり、エンジン性能パラメータとしては、圧縮機の回転数を採用している。機上コンピュータは、各種センサに接続されており、利用可能トルクを推定するためのプログラムであるトルク推定プログラム２９を実行することで、トルク推定装置１２として機能している。

各種センサは、エンジン２８のトルクの大きさを測定するトルクセンサ３０、エンジン２８のタービンガス温度（ＴＧＴ）を測定するタービンガス温度センサ３２、エンジン回転数を測定する回転数センサ３４、及び燃料流量を測定する燃料流量センサ３６等が設けられる。各種センサ３０，３２，３４，３６は、トルク推定装置１２に接続されており、各種センサ３０，３２，３４，３６で測定されたエンジン性能パラメータの測定値は、トルク推定装置１２に設けられる記憶装置１４に記憶される。

次に、トルク推定装置１２について説明する。トルク推定装置１２は、記憶装置（記憶部）１４と、制御装置（演算部）１５と、を有している。

記憶装置１４は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムおよびデータを記憶する。記憶装置１４に記憶されるプログラムとしては、上記した利用可能トルクを推定するトルク推定プログラム２９が含まれている。また、記憶装置１４に記憶されるデータとしては、各種センサ３０，３２，３４，３６で測定されたエンジン性能パラメータの測定値、利用可能トルクの推定に用いられる第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２、利用可能トルクの推定のために算出されるエンジン性能低下度合に関するデータが含まれている。

また、記憶装置１４には、記憶装置１４へ電力を供給するバッテリ３８が接続されている。これにより、機体２５の電源がオフとされても、記憶装置１４から外部のメディア４０へデータの読み出しが可能となる。このため、整備員は、ヘリコプタ１０のメンテナンス時等に該データを利用できる。

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の集積回路と、作業領域となるメモリとを含み、これらのハードウェア資源を用いて各種プログラムを実行することによって各種処理を実行する。具体的に、制御装置１５は、記憶装置１４に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させることで、各種処理を実行する。

ここで、制御装置１５は、トルク推定プログラム２９を実行することで、パラメータ標準化部１６、エンジン性能低下度合計算部１７、利用可能トルク推定部１８、負荷装置利用状態特定部２０、状態判定部２２、及び必要トルク推定部２４として機能する。

パラメータ標準化部１６は、記憶装置１４を介して各種センサから、現在のエンジン性能パラメータと、エンジン性能パラメータに対応するエンジントルクとを取得し、取得したエンジン性能パラメータ及びエンジントルクを標準化する標準化処理を実行する。ここで、パラメータ標準化部１６は、エンジン２８のエンジントルクがトルク定格の３０％以上となるトルク域において、エンジン性能パラメータ及びエンジントルクを取得している。トルク定格は、エンジン２８と、エンジン２８とローター２６との間の動力伝達経路に設けられるトランスミッションとを総合したときの、ヘリコプタ１０が連続で使用できる最大トルクである。このトルク定格は、通常、エンジン２８の利用可能トルクよりも低い値となっている。これにより、パラメータ標準化部１６は、利用可能トルクの推定に適したトルク域において、エンジン性能パラメータ及びエンジントルクを取得している。なお、本実施形態では、トルク定格の３０％以上となるトルク域において、エンジン性能パラメータ及びエンジントルクを取得したが、この範囲に特に限定されず、少なくともトルク定格の２０％以上となるトルク域において、エンジン性能パラメータ及びエンジントルクを取得すればよい。

そして、標準化処理では、利用可能トルクを推定するにあたり不要な因子を除去することで標準化を行っている。不要な因子としては、負荷装置４１を利用することによるエンジン性能パラメータ及びエンジントルクへ与えられる負荷である。また、不要な因子としては、例えば、ヘリコプタ１０外の外気温度、ヘリコプタ１０が航行している高度、ヘリコプタ１０の速度がある。このため、パラメータ標準化部１６は、後述する負荷装置利用状態特定部２０により特定した負荷装置４１の利用状態を含む不要な因子に基づいて、現在のエンジン性能パラメータ及びエンジントルクに与えられる影響を除去するように補正することで、取得したエンジン性能パラメータ及びエンジントルクを標準化し、標準化した標準化パラメータ及び標準化トルクとして生成する。

エンジン性能低下度合計算部１７は、記憶装置１４に記憶された第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２に基づいて、標準化された標準化パラメータ及び標準化トルクから、エンジン２８の性能低下の度合いであるエンジン性能低下度合を算出するエンジン性能低下度合算出処理を実行する。

ここで、図２を参照し、第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２について説明する。図２は、その縦軸が標準化トルクとなっており、その横軸が標準化パラメータとしての標準化ＴＧＴ（標準化タービンガス温度）となっている。エンジントルクデータは、エンジン２８のエンジン性能パラメータとエンジントルクとを対応付けたデータである。第１エンジントルクデータＤ１は、エンジン性能の低下前のエンジントルクデータであり、例えば、新品のエンジン２８から得られるエンジントルクデータとなっている。一方で、第２エンジントルクデータＤ２は、エンジン性能の低下後のエンジントルクデータであり、例えば、廃棄前のエンジン２８から得られるエンジントルクデータとなっている。

エンジントルクデータは、標準化ＴＧＴを一定とした場合、エンジン性能が低下するにつれて、標準化トルクが低減する。換言すれば、エンジントルクデータは、標準化トルクを一定とした場合、エンジン性能が低下するにつれて、標準化ＴＧＴが増大する。このため、図２に示すグラフにおいて、第１エンジントルクデータＤ１は、左上側に位置し、第２エンジントルクデータＤ２は、右下側に位置している。

そして、エンジン性能低下度合算出処理では、現在の標準化パラメータＴ１及び標準化トルクＮ１の測定点をＰ１とすると、現在の標準化トルクＮ１に対応する第１エンジントルクデータＤ１の標準化パラメータを第１パラメータＴ２として取得し、現在の標準化トルクＮ１に対応する第２エンジントルクデータＤ２の標準化パラメータを第２パラメータＴ３として取得する。この後、エンジン性能低下度合算出処理では、取得した第１パラメータＴ２と第２パラメータＴ３との差分ａを算出し、取得した第１パラメータＴ２と標準化パラメータＴ１との差分ｂを算出する。続いて、エンジン性能低下度合算出処理では、算出した差分ａに対する差分ｂの割合を百分率で求めた結果を、エンジン性能低下度合として算出する。このため、エンジン性能低下度合は、「ｂ／ａ×１００」の算出式によって算出される。

利用可能トルク推定部１８は、算出したエンジン性能低下度合に基づいて、現在のエンジン２８の性能に対応する利用可能トルクを算出する利用可能トルク算出処理を実行する。なお、エンジン２８には、複数種のエンジン出力定格が設定されており、利用可能トルク算出処理では、エンジン出力定格の種類に応じて、それぞれ利用可能トルクが推定される。エンジン出力定格の種類としては、例えば、ヘリコプタ１０の通常時におけるエンジン２８の通常出力定格、ヘリコプタ１０の緊急時におけるエンジン２８の緊急出力定格がある。ここで、利用可能トルクは、エンジン２８のエンジン性能パラメータ（タービンガス温度（ＴＧＴ）、エンジン回転数及び燃料流量等）によって、制約を受けることとなる。つまり、利用可能トルクとは、換言するとエンジン２８が発生させることが可能なトルクの最大値である。

図２に示すように、エンジン２８の通常出力定格における標準化ＴＧＴの制限値は、通常ＴＧＴ制限値Ｌ１として予め設定され、エンジン２８の緊急出力定格における標準化ＴＧＴの制限値は、緊急ＴＧＴ制限値Ｌ２として予め設定されている。

そして、利用可能トルク算出処理では、予め設定された通常ＴＧＴ制限値Ｌ１及び緊急ＴＧＴ制限値Ｌ２に対応する利用可能トルクを算出している。なお、以下の説明では、通常ＴＧＴ制限値Ｌ１に対応する利用可能トルクを算出する場合について説明するが、緊急ＴＧＴ制限値Ｌ２に対応する利用可能トルクの算出も、通常ＴＧＴ制限値Ｌ１と同様であるため、説明を省略する。

利用可能トルク算出処理では、通常ＴＧＴ制限値Ｌ１に対応する第１エンジントルクデータＤ１の標準化トルクを第１エンジントルクＮｍａｘとして取得し、通常ＴＧＴ制限値Ｌ１に対応する第２エンジントルクデータＤ２の標準化トルクを第２エンジントルクＮｍｉｎとして取得する。この後、利用可能トルク算出処理では、取得した第１エンジントルクＮｍａｘと第２エンジントルクＮｍｉｎとの差分に対して、エンジン性能低下度合における差分ａを対応させたときの、差分ｂに対応する標準化トルクを、現在の利用可能トルクＮ２として算出する。つまり、利用可能トルク算出処理では、エンジン性能低下度合における標準化ＴＧＴの各差分ａ，ｂを、標準化トルクに適用することで、利用可能トルクＮ２を算出している。換言すれば、利用可能トルク算出処理では、エンジン性能低下度合における横軸の割合を、縦軸の割合に適用して、利用可能トルクＮ２を算出している。

負荷装置利用状態特定部２０は、ローター２６とは異なるエンジン２８の負荷装置（例えば、空気調和装置及び防氷装置等）４１の使用状態を特定する。そして、負荷装置利用状態特定部２０は、負荷装置４１によりエンジン２８に与えられる負荷に関する情報を、パラメータ標準化部１６に出力する。

状態判定部２２は、ヘリコプタ１０の所定の飛行動作時において、ローター２６を回転させるために必要となるエンジントルク（以下、「必要トルク」という。）に対して、算出された利用可能トルクＮ２が十分満たした状態であるか否かを判定する。具体的に、状態判定部２２は、算出した利用可能トルクＮ２から、後述する必要トルク推定部２４において推定された必要トルクを差し引いた余裕トルクを算出する。そして、状態判定部２２は、余裕トルクが予め定められたしきい値以上である場合、利用可能トルクＮ２が十分であると判定する一方で、余裕トルクが予め定められたしきい値よりも小さい場合、利用可能トルクＮ２が不十分であると判定する。また、状態判定部２２は、機体２５に設けられるスピーカ４２及び表示装置４４等の各種報知装置により、判定結果を操縦者に報知する。なお、状態判定部２２は、利用可能トルク及び余裕トルクを操縦者に報知すればよく、余裕トルクに基づく判定を省いた構成であってもよい。

必要トルク推定部２４は、ヘリコプタ１０の飛行中の外気温度、高度、速度、及び重量に基づいて、ヘリコプタ１０の必要トルクを推定する。必要トルク推定部２４は、推定した必要トルクを、状態判定部２２に出力する。

次に、図３を参照して、上記のトルク推定装置１２によって実行されるトルク推定プログラム２９に関する処理について説明する。

先ず、トルク推定装置１２は、パラメータ標準化部１６において、記憶装置１４を介して各種センサから、現在のエンジン性能パラメータと、エンジン性能パラメータに対応するエンジントルクとを取得する（ステップＳ１００：情報取得工程）。次に、トルク推定装置１２は、パラメータ標準化部１６において、取得したエンジン性能パラメータ及びエンジントルクを標準化する標準化処理を実行する（ステップＳ１０２：標準化工程）。標準化工程Ｓ１０２では、負荷装置利用状態特定部２０により特定した負荷装置４１の利用状態に基づいて、現在のエンジン性能パラメータ及びエンジントルクに与えられる負荷を除去するように補正することで、標準化した標準化パラメータ及び標準化トルクを生成する。

続いて、トルク推定装置１２は、エンジン性能低下度合計算部１７において、第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２に基づいて、現在の標準化パラメータ及び標準化トルクから、エンジン性能低下度合を算出する（ステップＳ１０４：エンジン性能低下度合算出工程）。エンジン性能低下度合算出工程Ｓ１０４では、図２に示す差分ａと差分ｂとを算出し、「ｂ／ａ×１００」の算出式によって、エンジン性能低下度合を算出する。

次に、トルク推定装置１２は、利用可能トルク推定部１８において、算出したエンジン性能低下度合に基づいて、現在のエンジン２８の性能に対応する利用可能トルクＮ２を算出する（ステップＳ１０６：利用可能トルク算出工程）。利用可能トルク算出工程Ｓ１０６では、図２に示すように、予め設定されたＴＧＴ制限値に対応する第１エンジントルクＮｍａｘと第２エンジントルクＮｍｉｎを取得し、取得した第１エンジントルクＮｍａｘと第２エンジントルクＮｍｉｎとの差分に、エンジン性能低下度合における差分ａを対応させたときの、差分ｂに対応する標準化トルクを、現在の利用可能トルクＮ２として算出する。

この後、トルク推定装置１２は、状態判定部２２において、算出した利用可能トルクＮ２から、必要トルク推定部２４において推定された必要トルクを差し引いた余裕トルクを算出する（ステップＳ１０８）。

そして、トルク推定装置１２は、状態判定部２２において、余裕トルクの大きさに基づいた報知処理を行う（ステップＳ１１０）。

続いて、トルク推定装置１２は、エンジン２８が停止されたか否かを判定し（ステップＳ１１２）、エンジン２８が停止されたと判定した場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、トルク推定プログラム２９を終了する。一方で、トルク推定装置１２は、エンジン２８が停止されていないと判定した場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、ステップＳ１００へ移行し、新たに測定された現在の測定点に基づく利用可能トルクＮ２の推定を繰り返し実行する。

次に、図４を参照して、ヘリコプタ１０の機体２５に設けられる表示装置４４に表示されるエンジン性能低下度合の履歴について説明する。図４に示すグラフは、その縦軸がエンジン性能低下度合となっており、その横軸が時間となっている。制御装置１５は、エンジン性能低下度合算出処理において算出されたエンジン性能低下度合を、算出した時間に関連付けて記憶装置１４に蓄積している。また、制御装置１５は、記憶装置１４に記憶されたエンジン性能低下度合を、時系列順に並べたエンジン性能低下度合の履歴として、表示装置４４に表示させている。このため、トルク推定装置１２は、エンジン性能低下度合の推移を、操縦者に対して報知している。

以上のように、本実施形態によれば、第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２に基づいて、現在のエンジン２８から得られるエンジン性能パラメータ及びエンジントルクから、エンジン性能低下度合を算出し、エンジン性能低下度合に基づいて、現在のエンジン２８の性能に対応する利用可能トルクＮ２を算出することができる。このため、従来のように、複数の測定点を取得する必要がないことから、測定点が複数得られない場合であっても、エンジン性能低下度合に基づき、利用可能トルクＮ２を精度よく迅速に推定することができる。

また、本実施形態によれば、エンジン性能低下度合算出処理において、第１パラメータＴ２、第２パラメータＴ３及び標準化パラメータＴ１を用いて、エンジン性能低下度合を容易に算出することができる。

また、本実施形態によれば、利用可能トルク算出処理において、エンジン性能低下度合における各差分ａ，ｂを、エンジントルクに対応付けることで、利用可能トルクＮ２を容易に算出することができる。

また、本実施形態によれば、利用可能トルクＮ２を算出するにあたり、適切なトルク域において、エンジン性能パラメータ及びエンジントルクを取得することができるため、精度のよい利用可能トルクＮ２を算出することができる。

また、本実施形態によれば、標準化処理において、ヘリコプタ１０の負荷装置４１の使用によるエンジン性能パラメータ及びエンジントルクへの負荷の影響の他、ヘリコプタ１０外の外気温度、ヘリコプタ１０が航行している高度、ヘリコプタ１０の速度等の不要な因子を除去することで、標準化された適切なパラメータ及びエンジントルクを取得することができるため、利用可能トルクＮ２を精度よく算出することができる。

また、本実施形態によれば、複数種のエンジン出力定格の利用可能トルクＮ２を算出することができる。

また、本実施形態によれば、表示装置４４にエンジン性能低下度合の履歴を表示することができるため、エンジン性能低下度合の経時的な変化を把握することが可能となる。

また、本実施形態によれば、精度よく迅速に推定された利用可能トルクＮ２に基づいて、操縦者がヘリコプタ１０を操縦することができるため、ヘリコプタ１０の飛行時における安全性の向上に寄与することができる。

なお、本実施形態における第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２は、任意に設定可能である。また、第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２は、更新可能となっており、更新することでより精度の高い第１エンジントルクデータＤ１及び第２エンジントルクデータＤ２を用いることが可能となり、利用可能トルクＮ２の推定精度の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、利用可能トルク算出処理において、エンジン性能低下度合における各差分ａ，ｂを、エンジントルクに対応付けることで、利用可能トルクＮ２を算出したが、この構成に限定されない。エンジン性能低下度合を用いて利用可能トルクＮ２を算出する構成であれば、いずれの算出方法であってもよい。例えば、利用可能トルク算出処理において、第１パラメータＴ２と第２パラメータＴ３との差分に対して、エンジン性能低下度合における差分ａを対応させたときの、第１パラメータＴ２とＴＧＴ制限値Ｌ１，Ｌ２との差分が、エンジン性能低下度合における差分ｂとなる標準化トルクを、利用可能トルクＮ２として算出してもよい。つまり、利用可能トルク算出処理では、エンジン性能低下度合における標準化ＴＧＴの各差分ａ，ｂを、そのまま標準ＴＧＴに適用することで、利用可能トルクＮ２を算出している。換言すれば、利用可能トルク算出処理では、エンジン性能低下度合における横軸の割合を、そのまま横軸の割合に適用して、利用可能トルクＮ２を算出している。

１０ ヘリコプタ（航空機）
１２ トルク推定装置
１４ 記憶装置（記憶部）
１５ 制御装置（演算部）
１６ パラメータ標準化部
１７ エンジン性能低下度合計算部
１８ 利用可能トルク推定部
２０ 負荷装置利用状態特定部
２２ 状態判定部
２４ 必要トルク推定部
２５ 機体
２６ ローター
２８ エンジン
２９ トルク推定プログラム
３０ トルクセンサ
３２ タービンガス温度センサ
３４ 回転数センサ
３６ 燃料流量センサ
３８ バッテリ
４０ メディア
４１ 負荷装置
４２ スピーカ
４４ 表示装置（表示部）
Ｄ１ 第１エンジントルクデータ
Ｄ２ 第２エンジントルクデータ
Ｐ１ 測定点
Ｔ１ 標準化パラメータ
Ｔ２ 第１パラメータ
Ｔ３ 第２パラメータ
Ｎ１ 標準化トルク
Ｎ２ 利用可能トルク
Ｎｍａｘ 第１エンジントルク
Ｎｍｉｎ 第２エンジントルク
Ｌ１ 通常ＴＧＴ制限値
Ｌ２ 緊急ＴＧＴ制限値

Claims (10)

1. 航空機に設けられるローターを回転させるエンジンにおける利用可能なエンジントルクである利用可能トルクを推定する航空機のトルク推定装置において、
   前記エンジンのエンジン性能に関するパラメータと前記エンジントルクとを対応付けたエンジントルクデータとして、前記エンジン性能の低下前の前記エンジントルクデータである第１エンジントルクデータと、前記エンジン性能の低下後の前記エンジントルクデータである第２エンジントルクデータと、を記憶する記憶部と、
   前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、前記利用可能トルクを推定する演算部と、を備え、
   前記演算部は、
   現在の前記エンジンから得られる前記パラメータと、前記パラメータに対応する前記エンジントルクとを取得する情報取得処理と、
   取得した前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記利用可能トルクを推定するにあたり不要な因子を除去して標準化する標準化処理と、
   前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記エンジンの性能低下の度合いであるエンジン性能低下度合を算出するエンジン性能低下度合算出処理と、
   算出した前記エンジン性能低下度合に基づいて、現在の前記エンジンの性能に対応する前記利用可能トルクを算出する利用可能トルク算出処理と、を実行することを特徴とする航空機のトルク推定装置。
2. 前記標準化処理において標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクを、標準化パラメータ及び標準化トルクとすると、
   前記エンジン性能低下度合算出処理では、前記標準化トルクに対応する、前記第１エンジントルクデータの前記パラメータを前記第１パラメータとして取得し、前記第２エンジントルクデータの前記パラメータを前記第２パラメータとして取得し、取得した前記第１パラメータと前記第２パラメータとの差分に対する、前記第１パラメータと前記標準化パラメータとの差分の割合を、前記エンジン性能低下度合として算出することを特徴とする請求項１に記載の航空機のトルク推定装置。
3. 前記利用可能トルク算出処理では、予め設定された前記パラメータの制限値に対応する、前記第１エンジントルクデータの前記エンジントルクを前記第１エンジントルクとして取得し、前記第２エンジントルクデータの前記エンジントルクを前記第２エンジントルクとして取得し、取得した前記第１エンジントルクと前記第２エンジントルクとの差分に対して、前記エンジン性能低下度合における前記第１パラメータと前記第２パラメータとの差分を対応させたときの、前記第１パラメータと前記標準化パラメータとの差分に対応する前記エンジントルクを、前記利用可能トルクとして算出することを特徴とする請求項２に記載の航空機のトルク推定装置。
4. 前記情報取得処理では、定格となる前記エンジントルクであるトルク定格の２０％以上となるトルク域において、前記パラメータ及び前記エンジントルクを取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の航空機のトルク推定装置。
5. 前記標準化処理では、前記不要な因子として、前記航空機に設けられる負荷装置を使用することにより前記パラメータ及び前記エンジントルクへ与えられる負荷を除去するように、前記パラメータ及び前記エンジントルクを補正して標準化することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の航空機のトルク推定装置。
6. 前記エンジンには、複数種のエンジン出力定格が設定されており、
   前記利用可能トルクは、前記エンジン出力定格の種類に応じてそれぞれ推定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の航空機のトルク推定装置。
7. 表示部を、さらに備え、
   前記演算部は、前記エンジン性能低下度合算出処理において算出された前記エンジン性能低下度合を、算出した時間に関連付けて前記記憶部に蓄積すると共に、前記記憶部に記憶された前記エンジン性能低下度合を時系列順に並べた履歴として、前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の航空機のトルク推定装置。
8. 航空機本体と、
   前記航空機本体に設けられるローターと、
   前記航空機本体に設けられ、前記ローターを回転させるエンジンと、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のトルク推定装置と、を備えることを特徴とする航空機。
9. 航空機に設けられるハードウェアとしてのトルク推定装置において実行されるトルク推定プログラムであって、
   前記トルク推定装置は、
   航空機に設けられるローターを回転させるエンジンのエンジン性能に関するパラメータと前記エンジントルクとを対応付けたエンジントルクデータとして、前記エンジン性能の低下前の前記エンジントルクデータである第１エンジントルクデータと、前記エンジン性能の低下後の前記エンジントルクデータである第２エンジントルクデータと、を記憶する記憶部と、
   前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、前記エンジンにおける利用可能なエンジントルクである利用可能トルクを推定する演算部と、を備え、
   前記演算部に、
   現在の前記エンジンから得られる前記パラメータと、前記パラメータに対応する前記エンジントルクとを取得する情報取得処理と、
   取得した前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記利用可能トルクを推定するにあたり不要な因子を除去して標準化する標準化処理と、
   前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記エンジンの性能低下の度合いであるエンジン性能低下度合を算出するエンジン性能低下度合算出処理と、
   算出した前記エンジン性能低下度合に基づいて、現在の前記エンジンの性能に対応する前記利用可能トルクを算出する利用可能トルク算出処理と、を実行させることを特徴とする航空機のトルク推定プログラム。
10. 航空機に設けられるローターを回転させるエンジンにおける利用可能なエンジントルクである利用可能トルクを推定する航空機のトルク推定方法において、
    前記エンジンのエンジン性能に関するパラメータと前記エンジントルクとを対応付けたエンジントルクデータとして、前記エンジン性能の低下前の前記エンジントルクデータである第１エンジントルクデータと、前記エンジン性能の低下後の前記エンジントルクデータである第２エンジントルクデータと、を予め用意し、
    現在の前記エンジンから得られる前記パラメータと、前記パラメータに対応する前記エンジントルクとを取得する情報取得工程と、
    取得した前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記利用可能トルクを推定するにあたり不要な因子を除去して標準化する標準化工程と、
    前記第１エンジントルクデータ及び前記第２エンジントルクデータに基づいて、標準化された前記パラメータ及び前記エンジントルクから、前記エンジンの性能低下の度合いであるエンジン性能低下度合を算出するエンジン性能低下度合算出工程と、
    算出した前記エンジン性能低下度合に基づいて、現在の前記エンジンの性能に対応する前記利用可能トルクを算出する利用可能トルク算出工程と、を備えることを特徴とする航空機のトルク推定方法。

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