JPH0795010B2 - ジエツトエンジン試験装置 - Google Patents

ジエツトエンジン試験装置

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JPH0795010B2
JPH0795010B2 JP61215000A JP21500086A JPH0795010B2 JP H0795010 B2 JPH0795010 B2 JP H0795010B2 JP 61215000 A JP61215000 A JP 61215000A JP 21500086 A JP21500086 A JP 21500086A JP H0795010 B2 JPH0795010 B2 JP H0795010B2
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/0055—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot with safety arrangements
    • G05D1/0072—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot with safety arrangements to counteract a motor failure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles

Description

【発明の詳細な説明】 （１） 発明の技術分野 本発明は、ジエツトエンジン試験装置に関するものであ
り、更に詳細に述べれば、全飛行サイクル中航空機に搭
載されたジエツトエンジンの故障を検出する装置に関す
るものである。
（２） 技術の背景 事業用輸送機、一般用航空機および軍用機の多くは、タ
ーボジエツトまたはターボフアンエンジンによつて駆動
される。航空機に搭載された電子計算機を利用して、監
視しているエンジンのパラメータから、該エンジンの故
障が検出される。該故障が検出されると、航空機を安全
に飛行させるための計算機命令による速度および推力の
設定が操縦士に対して表示されるか、または自動飛行制
御装置に対して与えられる。
先行技術によるジエツトエンジン故障検出装置は、エン
ジン圧力比（EPR）と、および排気温度（EGT）とを監視
するものである。EPRは、エンジンの空気取入口と排気
ノズルとに取り付けられた圧力感知器から発生される。
これら二つの圧力の比率は、エンジンの推力の直接測定
値であるが、その際EGTは、前記エンジンの排気ノズル
に取り付けられた温度感知器から発生される。
これらのパラメータを利用してジエツトエンジンの故障
を検出する装置には、欠点が多い。EPRは航空機の降下
中利用することができないが、これは、この飛行サイク
ル中のEPRが故障したエンジンのEPRとほぼ同じためであ
る。更に、航空機が巡航している間のEPRは小さいの
で、この飛行サイクル中エンジンが故障したとみなすこ
とのできるEPRレベルの判定は非常に困難である。ま
た、運航領域内の空気の質および温度によつて、空気取
入口に位置決めされた圧力感知器が氷または塵によつて
機能を阻害され、間違つた測定値を生ずることもある。
測定中のEGTは、ジエツトエンジンの故障を確実に表示
しない。例えば、火災を起こした場合のエンジンのEGT
は、火災発生後かなりの時間、正常に運航中のエンジン
のEGTと殆んど変わらない値を示し続ける。更に、残留
熱は大気へ消散されるので、火災以外の理由により故障
したエンジンのEGTは長時間定数を示す指数関数的低下
を示す。その結果、警報が発せられる前にかなりの時間
が経過することになる。EGTによる方法のその外の欠点
としては、同種のエンジンの異なる型により同じ推力設
定でも著しく異なるEGTを示すことがあり、よつて間違
つた故障表示を行なう可能性があることである。
EPRおよびEGTのエンジンパラメータの利用に特有な制限
によつて、故障したエンジンの検出は飛行サイクルに左
右される。すなわち、離陸、巡航、降下等には異なる規
準を利用しなければならない。これらの測定値を利用す
るエンジン故障検出方法は、一つの飛行サイクルから他
の飛行サイクルへ、例えば上昇から巡航へと航空機が遷
移する際、誤つた故障検出を行なう確率が高い。
現代におけるターボジエツトまたはターボフアンエンジ
ンの殆んどは、二つのロータ軸を使用している。すなわ
ち、１分間につき回転数N1で回転する低速ロータと、お
よび１分間につき回転数N2で回転する高速ロータとを利
用している。入つてくる大気を圧縮する圧縮機段は、空
気取入れ口の端部付近にある各ロータ軸上に位置決めさ
れているが、タービンは、前記圧縮機の反対側端部にあ
るロータ軸上に取り付けられている。排気ガスがエンジ
ンから排出される際、該排気ガスはタービン動翼を通過
してロータを回転させ、それによつて圧縮機部分を駆動
する。一般に、ロータ角速度は、最大許容回転速度の百
分率で表わされる。高速および低速ロータ角速度を判定
することによつて、エンジンの故障検出が飛行サイクル
とは全く無関係となり、従つて全飛行サイクルに対して
一定のエンジン故障規準を利用することができるように
なる。回転速度N1およびN2は相互に関係しており、いず
れの推力設定に対しても適切に定められた関数により一
方をもう一方から判定することができる。この関係は、
エンジンに対する計算された軸回転速度と測定された軸
回転速度とを比較するのに利用することができる。更
に、一方のエンジンの軸回転速度は、航空機に搭載され
た他の全てのエンジンの軸回転速度と比較することがで
きる。
エンジンの故障判定には、他のターボジエツト、ターボ
フアンのエンジン特性を計算または測定してもよい。タ
ーボジエツト、ターボフアンエンジンにおいて、エンジ
ンの故障がジヤムによるものではない場合、前記故障し
たエンジンのロータは、航空機の前進動作により回転す
る。風車状態として知られるこの回転は、航空機のマツ
ハ数の線形関数である角速度を有し、よつて故障したエ
ンジンを検出するための付加的パラメータを与える。
（３） 発明の概要 本発明の原理に従つて作られたジエツトエンジン試験装
置には、ターボフアンまたはターボジエツトエンジンの
高／低速ロータの回転率を表わす電気信号を発生する感
知装置が備え付けられている。各航空機に対する高／低
速ロータ表示信号は、該航空機に搭載された全てのエン
ジンのうちの選択されたあるエンジンの高／低速ロータ
表示信号から夫々減算され、高／低速ロータの差信号を
得る。これらの差信号のレベルは、前記航空機に搭載さ
れた全ジエツトエンジンの最大高／低速ロータ回転率を
表わす信号から発生される高／低速ロータ閾値信号と夫
々比較される。故障したエンジンの判別は、前記差信号
レベルを該差信号の閾値信号ならびに極性と比較して行
なわれる。
各エンジンは、また、高速ロータの回転率表示信号か
ら、正常に作動してエンジンの低速ロータ回転率表示信
号に相当する信号を得ることによつて検査される。この
等価信号は規準エンジンの低速ロータ回転率を表わす信
号から減算され、低速ロータ回転率閾値信号と比較され
る差信号を発生する。これら差信号の夫々のレベルおよ
び極性が判別され、故障したエンジンを確認し、判別す
るのに利用される。
エンジンの故障に対する別の試験方法としては、低速ロ
ータの回転率表示信号を、航空機の前進速度から発生さ
れた信号であつて、前記航空機の前進速度でエンジンを
通過する空気の流れにより前記低速ロータが回転する回
転率を表わす、前記信号と比較する方法がある。この比
較によつて、計算された風車状態の回転率が低速ロータ
の感知された回転率を超過するか、または該回転率と等
しいことが示されるとエンジンの故障が表示される。
（４） 実施例 本発明のエンジン故障検出技術は、ターボジエツトもし
くはターボフアンエンジンの低速または高速ロータ軸の
回転速度の測定値を利用するものである。本発明は、任
意の数のエンジンを有する航空機に利用することができ
るが、説明を判り易くするため、二つのエンジンのみを
有する航空機を仮定して説明する。
第１図は、通常のジエツトエンジン10の縦方向の断面を
簡素化した図である。通常の状態では、大気が取入れ口
11を通つてエンジンに入り、低速圧縮機12によつて圧縮
されるが、該低速圧縮機12は低速ロータ軸13と物理的に
接続している。前記低速圧縮機12からの圧縮された空気
は、更に圧縮されるため、高速圧縮機14に送られるが、
該高速圧縮機14は、高速ロータ軸15と物理的に接続して
いる。前記高速圧縮機14からの高圧縮された空気は、次
いで燃焼室16に送られ、そこで燃料と混合され、点火さ
れる。燃焼ガスは、高速ロータ軸15に物理的に取り付け
られた高速タービン17を通つて送られ、高速タービン1
7、高速ロータ軸15、および高速圧縮機14を回転させ
る。これらのガスは、また、低速タービン18を通つて送
られ、排気ノズル19を介してエンジンを排出させるのに
先立ち、低速タービン18と、低速ロータ軸13と、および
低速圧縮機12とを回転させ、エンジンの推力を生ずる。
この説明から、高／低速段階は機械的に減結合され、エ
ンジンを通る空気の流れによつてのみ一方の動作がもう
一方の動作に影響を及ぼすことが判る。
高／低速ロータ軸の回転速度N1およびN2は、回転速度
計、または他のいずれの適当な手段によつても夫々測定
することができると共に、最大許容回転速度の百分率単
位で搭載してある計算機内で利用して、提供することが
できる。これらの測定されたエンジン速度を前記計算機
に利用して、エンジンの故障を検出することができる。
ターボジエツトまたはターボフアンエンジンは、任意の
態様を故障しうるが、最も一般的なものは、空気燃料混
合物が点火しない故障である。このことが起きると、燃
焼ガスは比較的低いエネルギーを有し、タービン17およ
び18に対して十分な回転速度を維持することができな
い。しかしながら、航空機の前進速度によつてエンジン
を通過する空気の力は、航空機の前進速度のマツハ数に
比例する回転速度でいずれのロータにも風車状態を生ず
るので、該ロータは、双方共回転を停止しない。風車状
態による低速ロータの回転速度と前記前進速度のマツハ
数との関係が第２図に図示してあるが、この場合、垂直
軸21は最大許容回転速度の百分率で表わされた低速ロー
タ軸の回転速度であり、水平軸22は航空機のマツハ数で
ある。直線23は、二つのパラメータ間の関係を表わして
おり、以下の如く表わされる。
（１） N1＝k1M 但し、 N1＝最大許容速度の百分率で表わされた風車状態による
低速ロータ軸の回転速度 k1＝比例定数であり、 Ｍ＝航空機のマツハ数 である。
高／低速ロータは機械的に結合してはいないが、高速タ
ービン17と、および低速タービンのロータ軸13とを通る
燃焼ガスの作用によつて殆んど直線的に関連する角速度
で二つのロータを回転させる。第３図の線24に図示のこ
の殆んど直線的な関係は、最大許容高／低速回転レート
の百分率によつて下式の如く表わすことができる。すな
わち、 （２） N1＝k2N2−Ｃ 但し、k2およびＣは、適当な定数である。この関係と、
および航空機の前進速度のマツハ数による風車状態の回
転率とによつて、本発明における故障したエンジンの判
定規準が与えられる。
信頼度の高いエンジンの故障検出を行なうには、適切に
作動する測定装置が必要である。離陸に先立ち回転感知
器を試験する装置のブロツク図が第４図に示してある。
試験中に低速回転感知器30から得られた測定値N1を表わ
す信号は、リード線32を介してレベルを検出器33に与え
られるが、前記低速回転感知器30は、周波数／電圧変換
器を有す回転速度計でもよい。前記レベル検出器33は、
N1表示信号が選択された回転率、例えば最大許容回転速
度の15％、を表わす閾値信号以下の値を示した場合、常
に、線34を介して論理１を発生し、それ以外の場合には
論理０を発生する。同様に、試験中の高速回転感知器31
からの測定値N2を表わす信号は、リード線35を介してレ
ベル検出器36に印加されるが、前記N2表示信号が選択さ
れた閾値以下の値を示すと常に、そこからリード線37に
論理１が印加され、それ以外の場合は論理０が印加され
る。リード線34および37上の論理信号は、通常の排他的
ORゲート38に印加されるが、前記リード線34ならびに37
上の論理信号のうちの一つ、および一方のみが論理１の
場合、リード線44ならびに45を介して論理１がANDゲー
ト42および43に印加され、その他の場合、前記リード線
44および45に印加される信号は、論理０となる。ANDゲ
ート42および43のもう一方の入力端子は、夫々、レベル
検出器33および36から論理信号を受信するよう結合され
ている。前記各ANDゲート42ならびに43は、前記二つの
入力端子のいずれか一方に低レベルの信号が印加される
と低レベルの論理信号を発生し、前記両入力端子に高レ
ベルの論理信号が印加されると高レベルの信号を発生す
るので、低速ロータに対する回転速度の測定値が前記閾
値以下の低速ロータ速度を表示した場合常にリード線46
に論理１が印加される。同様に、高速ロータに対する回
転速度の測定値が前記閾値以下の高速ロータ速度を表示
した場合常に論理１がリード線47に印加される。先行技
術の当業者には、高／低速ロータの双方が同時に故障し
た場合有効な測定値が表示されることが判る。この曖味
さは容易に解決することができる。何故ならば、このよ
うな条件で航空機が離陸することは不可能なためであ
る。更に、そのようなことが起きる確率は極めて低い。
同じ論理回路を使用して、実際のロータの回転速度より
高い回転速度を表示しているかどうかを判断することが
できる。この論理回路は、例えば最大許容回転速度の15
％以上の閾値信号の大きさを利用するものであり、この
閾値を超える回転速度が表示されるとレベル検出器から
論理１の出力を発生する。有効な測定値は、双方の感知
器が高い信号の振幅を誤つて発生した時にも表示される
ことがある。しかしながら、双方の感知器が実際のロー
タ速度より15％も高い速度を同時に表示する確率は、極
めて低い。
以上述べた動作と同時に、航空機のマツハ数に比例する
信号が対気データ計算機51から第３のレベル検出器52に
印加される。前記航空機の速度マツハ数が所定の値、例
えばタキシング中容易に達成される速度であるマツハ0.
12を超えると、レベル検出器52が作動して論理１の出力
信号を発生し、それ以外の場合は論理０の出力信号を発
生する。この論理信号は、線55および56を介して夫々ラ
ツチ53および54に印加される。ラツチ53および54は、線
46および47から夫々印加される信号をラツチし、レベル
検出器52から高レベルの論理信号が印加されている間こ
れらの論理信号を保持する。高レベルの論理信号が一度
ラツチ53および54の入力端子に同時に印加されると、こ
れらのラッチはその後で低レベルの論理信号が感知器の
試験回路から印加されても出力端子57および58には高レ
ベルの信号を保持する。ANDゲート42及び43から同時に
高レベルが出力されることは、感知器の１つが故障した
ことを示す。
航空機が離陸するために加速しだすと、その速度は、レ
ベル検出器52に対して設定されたマツハ数の閾値レベル
を超過するまで増大する。この時高レベルの論理信号が
ラツチ53および54に印加され、リード線46および47を介
して夫々印加される論理信号を前記ラツチの各各に保持
させるようにする。当然のことながら、航空機が故障し
たエンジンで離陸するため加速するとは考えられない。
従ってラッチが適切にセットされたと判断される。ま
た、N1およびN2の測定装置がいずれも故障するとも考え
られない。その結果、ANDゲート42および43から同時に
印加された高レベルの論理信号は、N1測定論理回路が故
障したか、またはN2測定論理回路が故障したかを示して
いる。この様に、航空機が地上を離れる前に二つの測定
装置の状態が判定される。
航空機に搭載されたエンジンに対するロータ回転閾値レ
ベルが判定されてもよい。絞り弁レバーハンドル／エン
ジン燃料制御弁のリギング差と、およびエンジン毎の燃
料制御弁の差とによつて、ロータの回転速度は推力増大
命令により著しく変更される。一方の既知エンジンは、
もう一方の同型エンジンよりかなり前の所望の推力設定
を達成することが多い。前記閾値レベルは、エンジンの
測定された最大RPMと、およびアイドルRPMとの関数であ
り、上記変更を考慮して設定される。低速ロータに対す
る閾値を判定する装置のブロツク図が第5A図に示してあ
る。第１および第２のエンジン測定装置70,71からのN1
を表わす信号が最大レベル検出器72に印加されるが、該
検出器では、二つのN1表示信号レベルの大きい方が選択
され、所望の倍率を表わす利得を有する増幅器74に印加
される。該増幅器74の出力端子の信号は、減算回路76内
の定数値信号発生器75の出力信号から減算される。増幅
器74の利得と定数値信号レベルとは、前記減算回路76の
出力に閾値信号を発生するよう選択されるが、前記信号
は、測定された最大N1信号に線形に比例すると共に、測
定された最大N1信号の所望の回転率の少数値での零交差
（中心点）を示す。所望の回転率に関する回転率の範囲
を設定するため、この信号は、リミツタ79に印加され、
そこから二つの所望の限界値間にある信号、例えば低速
ロータに対する定格最大回転レートの25％と、および15
％とを表示する信号間の信号は、定格最大回転レートの
20％を零交差点として出力端子80に印加される。該出力
端子80に印加された信号は、以下説明する後続の方で他
のエンジンのN1測定値を比較する際利用される閾値であ
る。
N2測定値信号に対する閾値は、同じ態様で形成される。
第5B図を参照するに、エンジンの高速ロータに対するN2
表示信号は、N2測定装置81,82から最大レベル検出器83
に印加される。最大のN2回転速度を表わす前記信号が増
幅器85を介して減算回路84の入力端子に印加されると共
に、定レベルの信号が定数値信号発生器86から前記減算
回路の陽端子に印加される。この定数値信号は、高速ロ
ータの定格最大回転速度の二倍を表わすものであつても
よい。前記定数と増幅器85の利得とは、測定された前記
最大回転速度に線形に比例すると共に、定格最大速度の
所望の小数値での零交差となる閾値信号を発生するよう
選択されている。高速ロータに関する回転率範囲を設定
するため、線形に変化する前記信号は、端子90に印加さ
れる信号レベルを、二つの定められた限界値、例えば高
速ロータの最大率の回転速度の40％と、および20％との
間に制限するよう設定されたリミツタ89に最大値の30％
を零交差として印加される。よつて、端子90の信号の大
きさは、制限装置89の上方値および下方値間の値に制限
された線形関数を表わすと共にN2に基づいてエンジンの
故障を判定する際利用されるが、その方法については後
程説明する。
第６図には、正常に作動しているエンジンの低速ロータ
の平均回転率を高速ロータの測定された回転率から得る
際利用することのできる回路のブロツク図が示してあ
る。高速ロータの回転速度N2を表わす信号は、回転速度
測定装置91から式（２）のN2の係数と一致する利得を有
する増幅器92に印加される。k2N2に等しい前記増幅器の
出力は、通常の加算回路93に印加される。式（２）の定
数項を表わす定数値信号も定数値信号発生器94から加算
回路93に印加される。その総和信号は、リミツタ95に印
加されるが、該リミツタは、零と、および低速ロータの
最大公称回転速度の100％とに対応するレベル間の出力
信号とを発生するよう構成されている。従つて、前記リ
ミツタの出力信号は、測定された高速ロータ速度に対応
する低速ロータの公称速度を表わす。前記リミツタ95の
出力信号は、後程説明するエンジン故障判定回路に利用
される。
同様に、低速ロータが風車状態にある時の速度を表示す
る信号が形成される。第７図を参照するに、航空機の前
進速度を表わす対気データ計算機101からの信号は、増
幅器102に印加される。式（１）のk1M項を表わす増幅器
102からの出力信号は、通常の加算回路103に印加され
る。選択された低速ロータの回転速度、例えば公称最大
回転速度の３％、を表わす一定の大きさの信号が定レベ
ル信号発生器104から加算回路103に印加される。この加
算された定数値は、増幅器102からの風車状態を表す信
号を増加し、エンジン間の風車状態における差異を許容
する。加算回路103からの出力信号は、リミツタ105に印
加され、そこで前記信号は、平均的エンジンに対する最
大風車状態回転率の25％から100％の間のレベルに制限
される。従つて、リミツタ105からの出力信号は、航空
機の前進速度における特定の限界値内のエンジンの風車
状態における回転率を表わしている。
上記の如く発生された信号は、飛行中エンジンの故障を
検出すると共に、どのエンジンが故障したかを判別する
のに利用される。第8A図を参照すると、第１および第２
のエンジンの低速ロータ回転速度N1を表わす信号が減算
回路106に印加され、そこから前記二つのエンジンの低
速ロータ回転速度間の差を表わすこれらの信号の差がス
イツチ108のアーム端子107に印加される。前記スイツチ
108のアーム109は、先述の方法により各エンジンに対す
る低速ロータの回転感知器の適切な動作が確認されると
図示の位置になる。N1測定値のいずれか、または双方が
無効であると判断された場合、アーム109は端子114と接
触するよう移動され、故障判別回路を不作動にし、誤つ
た故障表示を防止する。両方のN1測定値が有効な場合、
その差信号は、レベル検出器115と、および極性検出器1
16とに印加される。前記検出器115は、第5A図の端子80
に印加される最大低速ロータ回転速度の百分率を表わす
信号の絶対値と前記差信号の絶対値とを比較する。前記
減算回路106から印加された差信号が端子80の信号レベ
ルを超過すると、検出器115は論理１の信号をANDゲート
117および118に印加し、それ以外の場合は論理０の信号
を前記ANDゲート117および118に印加する。極性検出器1
16は、第１のエンジンの低速ロータ回転速度が第２のエ
ンジンの低速ロータ回転速度より大きい場合論理１の信
号をANDゲート117とANDゲート118の反転端子119とに印
加し、第２のエンジンの低速ロータ回転速度が第１のエ
ンジンのそれを超過すると論理０の信号を前記ANDゲー
ド117と反転端子119とに印加する。従つて、ゲート117
は、第１のエンジンが故障すると高レベルの論理信号を
エンジン故障表示器120に対して発信し、ANDゲート118
は、第２のエンジンが故障すると高レベルの論理信号を
前記エンジン故障表示器120に対して発信する。
同様に、第１および第２のエンジンの低速ロータ回転速
度が航空機に搭載された他のエンジンの低速ロータ回転
速度と比較され、故障のあつた場合、どのエンジンが故
障したかを判定する。
同様に、航空機に搭載されたエンジンの高速ロータの回
転速度N2が比較され、故障のあつた場合、航空機のどの
エンジンが故障したかを判定するための追加情報を提供
する。第8B図に図示の如く、高速の回転速度を表わす信
号が減算回路121に印加されるが、該回路の出力信号
は、スイツチ123のアーム端子122に印加される。アーム
122aは、既に説明した方法で両方のN2測定値が有効であ
ると判断されると図示の位置になり、それ以外の場合
は、端子124と接触して故障表示回路を不作動にする。
レベル検出器125は、高速ロータの最大回転速度を表わ
す信号を第5B図の端子90から受信する。レベル検出器12
5と、極性検出器126と、およびANDゲート127ならびに12
8とは、レベル検出器115,極性検出器116,およびANDゲー
ト117ならびに118に対して既に述べたような態様で共働
し、エンジンの故障を表示する。
第９図は、一方のエンジン（エンジン１）の測定された
N1値を、該エンジンに対する測定されたN2値から計算さ
れたN1値と、もう一方のエンジン（エンジン２）の計算
されたN1値と、および前記エンジン（エンジン１）に対
する計算された風車状態の回転率と比較する回路のブロ
ツク図である。一方のエンジンに対する測定されたN1値
とN2値から計算されたN1値とを表わす信号は、減算回路
131に印加される。該減算回路131からの出力信号は、実
際のN1測定値と、および測定されたN2率から計算された
N1値との差に比例する。この差信号は、スイツチ132に
印加されるが、該スイツチ132は、N1およびN2測定値が
有効であると判断されると閉じられ、前記減算回路131
の出力信号をレベル検出器133に印加する。いずれか一
方の測定値が有効でないと判断された場合、スイツチ13
2は開となり、レベル検出器133を減算回路131から切り
離される。前記レベル検出器133は、前記差信号を測定
された最大低速ロータ回転率を表示する信号と比較する
が、該信号は第5A図の端子80から印加されたものであ
る。前記差信号のレベルが最大回転率表示信号のレベル
を超過すると、前記レベル検出器133は、故障を示す論
理１の信号をリード線134を介してエンジン故障表示器1
20に印加し、別の動作へと移る。前記最大率表示信号が
前記差信号を超過すると、適切なエンジン動作を示す論
理０の信号がリード線134を介して前記計算機に印加さ
れる。
エンジン１の測定されたN1値を表わす信号と、およびエ
ンジン２のN2値から計算されたエンジン２のN1値を表わ
す信号とは、減算回路141に印加され、そこから差信号
がスイツチ132と同じ態様で作動するスイツチ142に印加
される。前記回路141からの差信号出力は、エンジン１
に対する測定されたN1値とエンジン２のN2値から計算さ
れたエンジン２のN1値との差に比例する。この差信号
は、レベル検出器135と、および極性検出器136とに印加
されるが、前記レベル検出器135および極性検出器136
は、第8a図のレベル検出器115および極性検出器116に関
して既に説明したように出力信号を発生する。前記レベ
ル検出器135および極性検出器136からの出力信号は、AN
Dゲート117ならびに118に関して既に述べたような態様
で作動するANDゲート137および138に印加され、エンジ
ン２の故障を表示する。
既に述べた如く、エンジンが故障した場合、風車状態に
より、前記低速ロータは、航空機の前進速度によつて決
定された回転率で、回転し続ける。上記の如く計算され
たこの風車状態の回転率は、エンジン故障の別のしるし
として利用することができる。第９図を再び参照された
い。計算された風車状態の回転率信号は、リミツタ105
（第７図参照）から減算回路151の陽端子に印加される
が、低速ロータの回転率を表わす信号は、陰端子に印加
される。従つて、減算回路151の出力信号は、測定され
た実際の値N1と計算された風車状態の値との差に比例す
る。この信号は、スイッチ152を介して極性検出器153に
印加され、スイッチ152はスイッチ132と同様の態様で動
作する。極性検出器153は、測定されたN1値が計算され
た風車状態の回転率と同じか、またはそれ以下の場合、
エンジンの故障を示す高レベルの信号をその出力端子で
発生し、その他の場合は、正常なエンジン動作を示す低
レベルの論理信号を発生する。
先行技術の当業者には、本発明によつて、故障したジエ
ツトエンジンを適宜かつ確実に検出する改良された方法
が提供されることが判る。本発明は、ロータ回転速度の
許容差を試験されるエンジンの最大回転速度の関数と定
め、スロツトルのハンドルリギングエラーによる通常の
エンジン性能差や燃料制御弁の差等に備えることと、任
意の数のエンジンの低速ロータ回転速度差を計算された
許容差と比較することと、任意の数のエンジンの高速ロ
ータ回転速度を計算された許容差と比較することと、低
速ロータ回転速度と計算された低速ロータ回転速度との
差を計算された許容差と比較することと、および低速ロ
ータ回転速度を計算された風車状態の値と比較すること
によつて達成される。本発明によつて複数の試験が行な
われることにより、各エンジンに取り付けられた単一の
測定装置が故障してもエンジン故障検出能力に著しく影
響を及ぼすことはなく、よつて単一の測定装置の故障が
許容されるものである。
本発明は、その好適な実施例で説明されてきたが、使用
した用語は説明のための用語であつて制限するものでは
なく、その広い観点において本発明の真の範囲および精
神から逸脱せずに添付の特許請求の範囲内で変更が成さ
れうることが判る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、一般的なエンジンの動作説明に有用な、通常
のターボジエツトエンジンの簡素化した断面図を示した
ものであり、第２図は、ターボジエツトエンジンの風車
状態の回転率と航空機のマツハ数との関係を示すグラフ
であり、第３図は適切に作動しているターボジエツトエ
ンジンに対する低／高速ロータの回転率間の関係を示す
グラフであり、第４図は回転率感知器の完全性を判断す
る際利用される回路のブロツク図であり、第5A図および
第5B図は本発明に利用する閾値信号の発生に利用される
回路のブロツク図であり、第６図は感知された高速ロー
タの回転率に対応する、正常に作動しているジエツトエ
ンジンの低速ロータの回転率表示信号を発生する際利用
される回路のブロツク図であり、第７図は測定された航
空機の前進速度からジエツトエンジンの風車状態の回転
率を判定する際利用される回路のブロツク図であり、第
8A図および第8B図は二つのエンジン内の対応するロータ
の回転率を比較してエンジンの故障を試験する際利用さ
れる回路のブロツク図であり、かつ第９図は測定された
低速ロータの回転率を計算された低速ロータの回転率お
よび計算された風車状態の回転率と比較する際利用され
る回路ブロツク図である。 図中、11は空気取入口、12は低速圧縮機、13は低速ロー
タ軸、14は高速圧縮機、15は高速ロータ軸、16は燃焼
室、17は高速タービン、18は低速タービン、19は排気ノ
ズル、30は低速回転感知器、31は高速回転感知器、33,3
6および52はレベル検出器、38は排他的ORゲート、42お
よび43はANDゲート、51および101は対気データ計算機、
53および54はラツチ、70,71,81,82および91はエンジン
の回転速度感知器、72および83は最大レベル検出器、7
4,85および92,102は増幅器、75,86および94,104は定数
値信号発生器、76および84は減算回路、79,89および95,
105はリミツタ、93および103は加算回路、108はスイツ
チ装置、109はアーム、115,125および133,135はレベル
検出器、116,126および136,153は極性検出器、119は反
転端子、120はエンジン故障表示器、を夫々表わす。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高速ロータと低速ロータとを有する型式
    で、航空機に搭載されるジェットエンジンを試験する装
    置であって、 前記ジェットエンジン内の前記低速ロータの回転率を表
    す第１の信号及び前記ジェットエンジン内の前記高速ロ
    ータの回転率を表す第２の信号を発生する表示信号発生
    手段と、 前記第２の信号を受信するように結合され、該第２の信
    号によって表される高速ロータの回転率を有する正常動
    作時のジェットエンジンの低速ロータの回転率を表す等
    価信号を導出する等価信号発生手段と、 前記第１の信号と前記等価信号を受信するように結合さ
    れ、前記第１の信号と前記等価信号との差を表す第１の
    差信号を供給する第１の差信号発生手段と、 閾値信号を供給する閾値信号発生手段とを備えており、 前記閾値信号発生手段は、 複数のエンジンに関する複数の前記第１の信号を受信す
    るように結合され、複数の前記第１の信号のうち、最大
    の値を有する信号を選択して最大の第１の信号を供給す
    る選択手段と、 前記選択手段に結合され、前記最大の第１の信号をあら
    かじめ選択されたスケール・ファクタに従って一定の倍
    率をかけて、一定の倍率をかけた最大値信号を供給する
    第１のロータ・スケール・ファクタ手段と、 定数値信号を供給する定数値発生手段と、 前記第１のロータ・スケール・ファクタ手段と前記定数
    値発生手段に結合され、前記一定の倍率をかけた最大値
    信号と前記定数値信号の間の差を表す第２の差信号を発
    生する第２の差信号発生手段と、 前記第２の差信号発生手段と検出手段に結合され、あら
    かじめ選択した限度値の範囲内に前記第２の差信号を限
    定し、前記検出手段に対する第１の閾値信号を設定する
    リミッタ手段とを含み、 前記検出手段は前記閾値信号発生手段と前記第１の差信
    号発生手段に結合され、前記閾値信号と前記第１の差信
    号とを比較し、前記閾値信号と対比する前記第１の差信
    号の値を表す第１の検出信号を供給し、 更に、前記検出信号を受信するように結合され、エンジ
    ンの故障を判定するエンジン故障表示手段を備えたジェ
    ットエンジン試験装置。
  2. 【請求項２】前記等価信号発生手段が、 前記表示信号発生手段に結合され、第１の選択されたス
    ケール・ファクタに従って前記第２の信号を一定の倍率
    で増幅するスケール・ファクタ手段と、 第１の定数値を供給する定数値発生手段と、 前記スケール・ファクタ手段と前記定数値発生手段に結
    合して前記一定の倍率で増幅された信号と前記定数値信
    号の間の差を表す差信号を供給し、前記等価信号を供給
    する第２の差信号発生手段と、 前記第１及び第２の差信号発生手段に結合して、あらか
    じめ選択された限度値によって限定された値で前記等価
    信号を設定するリミッタ手段と、 を備えた特許請求の範囲第１項に記載のジェットエンジ
    ン試験装置。
  3. 【請求項３】前記航空機の前進速度を表す第３の信号を
    供給する手段と、 前記第１、第２及び第３の信号を受信するように結合さ
    れ、あらかじめ設定された第１、第２及び第３の閾値信
    号レベルを有し、前記第１、第２及び第３の信号がそれ
    ぞれ第１、第２及び第３の閾値信号レベルを超えたとき
    第１、第２及び第３の出力信号を供給するレベル検出手
    段と、 前記レベル検出手段に結合され、前記第１、第２及び第
    ３の出力信号を処理し、前記表示信号発生手段の動作状
    態を判断する手段と、 を備えた特許請求の範囲第１項に記載のジェットエンジ
    ン試験装置。
  4. 【請求項４】高速ロータと低速ロータとを有する型式で
    航空機に搭載されるジェットエンジンを試験する装置で
    あって、 第１のジェットエンジン内の低速ロータの回転率を表す
    信号及び第１及び第２のジェットエンジン内の高速ロー
    タの回転率を表す表示信号発生手段と、 前記第１及び第２のジェットエンジンの前記高速ロータ
    の回転率を表す信号を受信するように結合され、該第１
    及び第２の高速ロータの回転率を有する正常動作時の第
    １及び第２のジェットエンジンの低速ロータの回転率を
    それぞれ表す第１及び第２の等価信号を該第１及び第２
    のジェットエンジンの高速ロータの回転率を表す信号に
    よって導出する等価信号発生手段と、 前記第１のジェットエンジンの表示信号及び前記第１及
    び第２の等価信号を受信するように結合され、前記第１
    のジェットエンジンの低速ロータの回転率を表す信号と
    前記第１の等価信号との差を表す第１の差信号と前記第
    １のジェットエンジンの低速ロータの回転率と前記第２
    の等価信号との差を表す第２の差信号を発生する差信号
    発生手段と、 閾値信号発生手段と、 前記閾値信号発生手段に結合し、前記第１及び第２の差
    信号を受信するように結合され、閾値信号に対比する前
    記第１の差信号を表す第１の検出信号及び前記閾値信号
    に対比する前記第２の差信号を表す第２の検出信号を供
    給する検出手段と、 前記第２の差信号を受信するように結合され、前記第２
    の差信号の極性を判定し、前記判定した信号の極性を表
    す極性表示信号を供給する極性検出手段と、 前記極性検出手段に結合し、前記第１及び第２の検出信
    号を受信するように結合され、エンジン動作表示信号を
    供給する手段と、 前記エンジン動作表示信号を受信するように結合され、
    エンジンの故障を判定するエンジン故障表示手段と、 を備えたジェットエンジン試験装置。
  5. 【請求項５】高速ロータと低速ロータとを有する型式
    で、航空機に搭載されるジェットエンジンを試験する装
    置であって、 前記ジェットエンジン内の前記低速ロータの回転率を表
    す第１の信号及び前記ジェットエンジン内の前記高速ロ
    ータの回転率を表す第２の信号を発生する表示信号発生
    手段と、 前記第２の信号を受信するように結合され、該第２の信
    号によって表される高速ロータ回転率を有する正常動作
    時のジェットエンジンの低速ロータの回転率を表す等価
    信号を発生する等価信号発生手段と、 前記第１の信号と前記等価信号を受信するように結合さ
    れ、前記第１の信号と前記等価信号との差を表す第１の
    差信号を発生する第１の差信号発生手段と、 閾値信号を供給する閾値信号発生手段と、 前記閾値信号発生手段及び前記第１の差信号発生手段に
    結合されて前記閾値信号と前記第１の差信号とを比較
    し、前記閾値信号と対比する前記第１の差信号の値を表
    す第１の検出された信号を発生する第１の検出手段と、 航空機の前進速度を表す信号を発生する手段と、 前記前進速度を表す信号を受信するように結合され、前
    記前進速度に起因する前記低速ロータの風車状態の回転
    率を表す信号を発生する手段と、 前記第１の信号ならびに前記風車状態の回転率を表す信
    号を受信するように結合され、前記第１の信号と前記風
    車状態の回転率を表す信号の差を表す第２の差信号を発
    生する第２の差信号発生手段と、 前記第２の差信号発生手段に結合され、前記第２の差信
    号を受信し、且つ前記第２の差信号の極性を表す第１の
    極性信号を供給する第１の極性検出手段と、 前記第１の検出信号、前記第２の差信号及び前記第１の
    極性信号を受信するように結合され、エンジンの故障を
    判定するエンジン故障表示手段と、 を備えたジェットエンジン試験装置。
  6. 【請求項６】前記風車状態の回転率信号を発生する手段
    が、 定数値信号を供給する第１の定数値信号発生手段と、 前記航空機の前進速度を表す信号を発生する手段に結合
    し、あらかじめ選択されたスケール・ファクタに従って
    尺度づけられた航空機の前進速度を表す信号を供給する
    第１のスケール・ファクタ手段と、 前記第１のスケール・ファクタ手段に結合し、前記定数
    値信号を受信して前記定数値信号と前記尺度づけられた
    航空機の前進速度を表す信号の合計を表す信号を供給す
    る合計手段と、 前記合計手段と前記第２の差信号発生手段の間に結合さ
    れ、前記合計を表す信号を、あらかじめ選択された限度
    値の間に限定し、限定された信号を前記第２の差信号発
    生手段に供給する第１のリミッタ手段と、 を備えた特許請求の範囲第５項に記載のジェットエンジ
    ン試験装置。
  7. 【請求項７】前記第１の信号が第１及び第２のジェット
    エンジンの前記低速ロータの回転率を表す信号を含み、 前記第１の差信号発生手段が前記第１及び第２のジェッ
    トエンジンの前記低速ロータの回転率を表す信号を受信
    するように結合され、前記第１のジェットエンジンの低
    速ロータの回転率を表す信号と前記第２のジェットエン
    ジンの低速ロータの回転率を表す信号の差を表す第３の
    差信号を供給し、 前記閾値信号発生手段が第１の閾値信号を供給し、 前記第１の検出手段が前記第３の差信号と前記第１の閾
    値信号を受信するように結合され、前記第２の差信号と
    前記第１の閾値信号の相対値を表す低速ロータの検出差
    信号を供給し、 さらに、前記第３の差信号を受信するように結合され、
    前記第３の差信号の極性を判定し、前記第３の差信号の
    極性を表す第２の極性表示信号を供給する第２の極性検
    出手段と、 前記第２の極性表示信号と前記低速ロータの検出差信号
    を受信するように結合され、前記エンジン故障表示手段
    に対して低ロータのデータを供給するエンジン動作表示
    信号発生手段と、 を備えた特許請求の範囲第６項に記載のジェットエンジ
    ン試験装置。
  8. 【請求項８】前記第２の信号が第１及び第２のジェット
    エンジンの高速ロータの回転率を表す信号を含み、 前記第１の差信号発生手段が前記第１及び第２のジェッ
    トエンジンの高速ロータの回転率を表す信号を受信する
    ように結合され、前記第１のジェットエンジンの高速ロ
    ータ回転率を表す信号と前記第２のジェットエンジンの
    高速ロータの回転率を表す信号との差を表す第４の差信
    号を供給し、 前記閾値信号発生手段が第２の閾値信号を供給し、 前記第１の検出手段が前記第４の差信号と前記第２の閾
    値信号を受信するように結合され、前記第４の差信号と
    前記第２の閾値信号との相対値を表す高速ロータ検出信
    号を供給し、 前記第２の極性検出手段が前記第４の差信号を受信する
    ように結合され、前記第４の差信号の極性を判定し、前
    記第４の差信号の極性を表す第３の極性表示信号を供給
    し、 前記エンジン動作表示信号発生手段が前記第３の極性表
    示信号と前記高速ロータ検出信号を受信するように結合
    され、エンジン故障表示手段に対して高速ロータのデー
    タを供給する特許請求の範囲第７項に記載のジェットエ
    ンジン試験装置。
  9. 【請求項９】前記等価信号発生手段が、 前記表示信号発生手段に結合され、前記第２の信号をあ
    らかじめ選択された第１のスケール・ファクタに従って
    尺度づけ、尺度づけられた第２の信号を供給する第２の
    スケール・ファクタ手段と、 第２の定数値を供給する第２の定数値発生手段と、 前記第２のスケール・ファクタ手段と前記第２の定数値
    発生手段に結合され、前記尺度づけられた第２の信号と
    前記第２の定数値信号の間の差を表す信号を供給する第
    ３の差信号発生手段と、 前記第１及び第３の差信号発生手段の間に結合され、あ
    らかじめ選択された限度値によって限定された値で前記
    等価信号を供給する第２のリミッタ手段と、 を備えた特許請求の範囲第６項に記載のジェットエンジ
    ン試験装置。
  10. 【請求項１０】前記閾値信号発生手段が、 複数のエンジンの前記第１及び第２の信号を受信するよ
    うに結合され、前記複数の第１の信号のうち、最大の信
    号を選択し、前記複数の第２の信号のうち、最大の信号
    を選択し、第１の信号の最大値と第２の信号の最大値と
    を供給する選択手段と、 前記選択手段に結合され、前記第１の信号の最大値をあ
    らかじめ選択されたスケール・ファクタで尺度づけ、第
    １の尺度づけられた最大値信号を供給する第３のスケー
    ル・ファクタ手段と、 第２の定数値信号を供給する第２の定数値信号発生手段
    と、 前記第３のスケール・ファクタ手段及び前記第２の定数
    値発生手段に結合され、前記第１の尺度づけられた最大
    値信号と前記第２の定数値信号との差を表す第３の差信
    号を供給する第４の差信号発生手段と、 前記第４の差信号発生手段と前記第１の検出手段の間に
    結合され、前記第３の差信号をあらかじめ選択された限
    度値の間に限定し、前記第１の検出手段に対する第１の
    閾値信号を設定する第２のリミッタ手段と、 前記選択手段に結合され、前記複数の第２の信号のうち
    の最大値をあらかじめ選択されたスケール・ファクタに
    従って尺度づけ、第２の尺度づけられた最大値信号を供
    給する第４のスケール・ファクタ手段と、 第３の定数値を供給する第３の定数値発生手段と、 前記第３のスケール・ファクタ手段と前記第３の定数値
    発生手段に結合され、前記第２の尺度づけられた最大値
    信号と前記第３の定数値信号の間の差を表す第４の差信
    号を供給する第５の差信号発生手段と、 前記第５の差信号発生手段と前記第１の検出手段の間に
    結合され、前記第６の差信号をあらかじめ選択された限
    度値の間に限定し、前記第１の検出手段に対する第２の
    閾値信号を設定する第３のリミッタ手段と、 を備えた特許請求の範囲第９項に記載のジェットエンジ
    ン試験装置。
  11. 【請求項１１】前記等価信号発生手段が、 前記第１及び第２のジェットエンジンの高速ロータの回
    転率を表す信号を受信するように結合され、正常動作時
    の前記第１及び第２のジェットエンジンの等価低速ロー
    タ回転率信号を供給し、 前記第１の差信号発生手段が、前記第１のジェットエン
    ジンの第１の信号と前記第１及び第２のジェットエンジ
    ンの前記等価低速ロータ回転率信号を受信するように結
    合され、前記第１のジェットエンジンの前記第１の信号
    と前記第１のジェットエンジンの等価低速ロータ回転率
    信号の間の差を表す第１の等価差信号及び前記第１のジ
    ェットエンジンの前記第１の信号と前記第２のジェット
    エンジンの等価低速ロータ回転率信号の間の差を表す第
    ２の等価差信号から成る第１の差信号を供給し、 前記第１の検出手段が、前記第１及び第２の等価差信号
    を受信するように結合され、前記第１の閾値信号と対比
    する前記第１の等価差信号の値を表す第１の等価検出信
    号及び前記第１の閾値信号と対比する前記第２の等価差
    信号の値を表す第２の等価検出信号を供給し、 前記第２の等価差信号を受信するように結合され、前記
    第２の等価差信号の極性を判定し、前記エンジン動作表
    示信号発生手段に対して判定された極性を表す極性表示
    信号を供給する第３の極性検出手段を備え、 前記第３の極性検出手段から、エンジン動作表示信号が
    前記エンジン故障表示手段に供給される特許請求の範囲
    第10項に記載のジェットエンジン試験装置。
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