KR101985388B1 - 항공기 보조파워 유니트의 연료유니트의 성능검출방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정한 시간내의 복수개의 시점에서의 APU메시지를 취득하고, 상기 APU메시지에 근거하여 적어도 시동시간STA를 포함하는 상기 APU의 작동 파라미터를 취득하고, 상기 시간내의 상기 시동시간STA의 편균치AVG 및 편차지수δ를 산출하고, 상기 편차지수δ에 근거하여 상기 APU의 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 처해 있는 지를 판정하는 항공기 보조 파워 유니트 APU의 연료유니트의 성능검출방법에 관한 것이다.

Description

항공기 보조파워 유니트의 연료유니트의 성능검출방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING PERFORMANCE OF AN APU FUEL ASSEMBLY}

본 발명은 항공기 유니트 성능검출에 관한 것이고, 특히 항공기 보조파워 유니트의 연료유니트의 성능검출방법 및 장치에 관한 것이다.

항공기 보조 파워 유니트（Airborne Auxiliary Power Unit）는 항공기 꼬리부분에 설치된 소형 터빈엔진으로서 보조 파워 유니트 APU라고 간칭한다. APU의 주요기능은 전원공급과 공기공급이고 일부APU는 항공기에 추가 추력 제공도 가능하다. 구체적으로, 항공기가 지상에서 이륙전, APU 전력공급으로 메인 엔진을 가동시킴으로써, 지상의 전원공급과 공기공급이 없이 항공기를 작동시킨다. 지상에 있을 때 APU는 전력과 압축공기를 공급함으로써 객실과 조종실내의 조명과 공기조절을 보장하기도 한다. 항공기가 이륙할 때, APU는 보조 전원으로 사용할 수 있다. 항공기 착륙후, 여전히 APU로 전력을 공급하여 조명과 공기조절을 진행한다. APU의 성능이 그 작동 안정성을 결정하게 되고 항공기의 비행 코스트와 서비스 품질과 직접 연관되어 있는 것이다.

APU의 연료유니트는 APU의 중요한 부재로서, 일단 연료유니트가 실효하면 APU가 멈추게 되어 항공기가 이륙하지 못하게 된다. 종래기술에는 APU 연료유니트에 대한 유효한 정비방법이 없어 사후에 정비를 진행할수 밖에 없다. 이는 불가피하게 항공기의 연착과 정비 코스트를 향상시킨다.

종래기술에 존재하는 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 한 측면에 따르면, 본 발명은 일정한 시간내의 복수개 시점에서의 APU메시지를 취득하는 단계; 상기 APU메시지에 근거하여 적어도 시동시간STA를 포함하는 상기 APU 연료유니트의 작동 파라미터를 취득하는 단계; 상기 시간내의 상기 시동시간STA의 평균치AVG 및 편차지수δ를 산출하는 단계; 및 상기 편차지수δ에 근거하여 상기APU 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기, 또는 고장기에 처해 있는 것으로 판정하는 단계를 포함하는 항공기 보조 파워 유니트APU 의 연료유니트의 성능검출방법을 제공한다.

상기 방법에 있어서, 상기APU연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 처해 있는 것으로 판정하는 단계는 상기 편차지수δ가 쇠퇴 한계치보다 작을 경우 상기 APU 의 연료유니트의 성능이 안정기에 처해 있는 것으로 판정하고, 상기 편차지수δ가 상기 쇠퇴 한계치보다 큼과 동시에 고장 한계치보다 작을 경우 상기 APU 의 연료유니트의 성능이 쇠퇴기에 처해 있는 것으로 판정하고, 상기 편차지수δ가 상기 고장 한계치보다 클 경우 상기 APU 의 연료유니트의 성능이 고장기에 처해 있는 것으로 판정하는 단계를 포함한다.

상기 방법에 있어서, 상기APU 의 연료유니트가 안정기에 처해 있을 때 상기 편차지수를 확정하는 것을 진일보로 포함하고, 그중, 상기 쇠퇴 한계치는 상기 안정기의 편차지수의 약 2배정도이고, 고장 한계치는 상기 안정기 편차지수의 약 3~4배정도이다.

상기 방법에 있어서, 상기 시간내는 약 2~4일이다.

상기 방법에 있어서, 상기 시간내에 약5~10개의 APU메시지를 취득한다.

상기 방법에 있어서, 다음 APU관련 메시지에 의해 얻은 시동시간 STAnext을 확정하고, STAnext가 AVG+nδ보다 크거나 또는 AVG-nδ보다 작을 경우 다음 APU 관련 메시지에 의해 얻은 시동시간 STAnext+1이 AVG+nδ보다 큰지 또는 AVG-nδ보다 작은 지를 판정하고, APU 관련 메시지에 의해 얻은 시동시간 STA이 연속 AVG+nδ보다 크거나 또는 연속 AVG-nδ 보다 작은 횟수가 미리 설정한 경보횟수 Z보다 클 경우 경보를 발령하는 것을 진일보로 포함한다. 그중, n은 2~5이고; Z는 3~5이다.

상기 방법에 있어서, APU에 관련한 메시지를 통해 얻은 시동시간 STA이 AVG+nδ보다 작고 AVG-nδ 보다 클 경우 상기 시동시간STA의 평균치AVG 및 편차지수δ를 다시 산출한다.

상기 방법에 있어서, APU에 관련한 메시지를 통해 얻은 시동시간 STA이 연속 AVG+nδ보다 크고 또는 AVG-nδ 보다 작은 횟수가 미리 설정한 경보 횟수 Z 를 초과할 경우 상기 시동시간 STA의 평균치AVG 및 편차지수δ를 다시 산출한다.

상기 방법에 있어서, 상기 편차지수δ는 표준편차이다.

상기 방법에 있어서, 상기 n는 2 또는 3이고, 상기 Z는 3이다.

상기 방법에 있어서, APU의 스타터가 정상적으로 작동하는지를 판정하는 것을 진일보로 포함한다.

상기 방법에 있어서, APU의 기타 파라미터가 정상 상태를 유지하는지를 판정하는것을 진일보로 포함하고, 상기 기타 파라미터는 APU 배기 온도 EGT(exhaust gas temperature), 블리드 공기 압력 PT, 유입구 가이드 베인 IGV(inlet guide vane)의 각도 및 APU 터빈 효율 NPA를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 다른 한 측면에 따르면, 일정한 시간내의 APU 메시지을 취득하는 메시지 취득 유니트과, 필요한 APU의 연료유니트 작동 데이터를 분석하는 메시지 분석 유니트, 및 상기 연료유니트 작동 데이터에 근거하여 APU의 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기, 심각한 쇠퇴기 또는 고장기에 처해 있는지를 판정하는 성능검출유니트를 포함하는 항공기 보조 파워 유니트 APU 연료유니트의 성능검출장치를 제공한다.

본 발명의 다른 한 측면에 따르면, 프로세서와, 프로세서와 연결되고 컴퓨터 판독가능한 코드를 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 컴퓨터 판독가능한 코드는 프로세서를 작동시켜 일정한 시간내의 APU 메시지을 취득하게 하고, 상기 메시지에 근거하여 상기APU의 연료유니트의 시동시간 STA를 포함하는 작동 파라미터를 분석하게 하며, 상기APU의 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기, 심각한 쇠퇴기 또는 고장기에 처해 있는지를 판정하게 하는 항공기 보조 파워 유니트 APU 터빈효율의 성능검출장치를 제공한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 진일보로 상세히 설명한다. 도면에 있어서,
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 APU의 구성을 나타내는 예시도이다.
도2는 APU의 연료유니트 시동시간 데이터의 통계추세를 나타내는 도이다.
도3은 에이버스사의 A13메시지를 나타내는 실예이다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 APU의 연료유니트의 성능검출방법을 나타내는 순서도이다.
도5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 APU의 연료유니트의 성능검출방법을 나타내는 순서도이다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른APU의 연료유니트의 성능변화를 나타내는 곡선도이다.
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 APU의 연료유니트의 구성을 나타내는 예시도이다.

본 발명의 실시예의 목적, 기술안 및 장점을 더욱 명확히 설명하기 위하여 이하 본 발명의 실시예 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 기술안을 명료하게 그리고 완정하게 설명한다. 하지만 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 전부 실시예가 아니고 일부분 실시예에 속할 뿐이다. 본 발명의 실시예의 기초하에, 본 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의해 그 어떠한 창조적인 노동을 거치지 않고 얻는 기타 모든 실시예 역시 본 발명이 보호하고자 하는 범위에 속한다.

이하 상세한 설명에 있어서, 본 출원의 특정된 실시예를 설명하기 위한, 본 출원의 일부를 구성하는 각 명세서도면을 참조할 수 있다. 도면에 있어서, 유사한 부호는 서로 다른 도면중 대체적으로 유사한 구성을 나타낸다. 본 기술분야의 통상적인 지식을 가진자가 실시 가능하도록 본 출원의 각 특정된 실시예에 대해서는 하기에서 상세한 설명을 진행한다. 물론, 기타 실시예를 이용할 수 있거나, 또는 본 출원의 실시예를 구조적, 논리적 또는 전기적 변형을 할 수 있음을 이해해야 할 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 APU의 구성을 나타내는 예시도이다. 도시한 바와 같이, 항공기APU는 주로 전력부(100), 로드부 (200), 및 유니트부(300)를 포함한다. 그중, 전력부(100)는 주로 파워 공기압축기(110), 터빈유니트(120), 및 배기유니트(130) 등을 포함하고 로드부 (200)는 주로 로드 공기압축기(210)를 포함하고 유니트부(300)는 주로 로드 기어박스(310), 스타터(320), 및 발전기(330) 등을 포함한다. 파워 공기압축기(110)는 연소실에 고압기체를 제공하여 연소실에서 연소에 사용하게 한다. APU의 연료유니트는 연소실에 연료를 제공한다. 연소실에서 연료의 연소에 의해 고온고압기체가 생성되며 고온고압기체는 터빈유니트(120)에 추진력을 가하여 터빈유니트((120))를 회전시킨다. 공기 유입 유로에 유입된 기류는 두갈래 기류로 나뉘어 한갈래는 파워 공기압축기(110)와 터빈유니트(120)에 유입되어 주로 APU를 회전시키는데 사용된후 배기유니트(130)을 통해 배출된다. 다른 한갈래 기류는 로드 공기압축기(210)에 유입되는데 로드 공기압축기에 의해 증압되어 항공기전용 압축공기를 발생하는데 사용된다. 이 기류의 유입구에는 유량조절용 밸브(유입구 기류 도입 패들)가 있다. 상기 유량조절용 밸브는 항공기의 압축공기에 대한 수요에 따라 실시간으로 밸브(패들)의 개도를 조절해 로드 공기압축기에 유입된 공기의 량을 제어한다.

APU 시동시, 시동시스템은 항공기의 직류시스템으로부터 전력을 얻어 배터리 버스(BAT BUS)에 28V직류전압을 제공하고 전류 접촉기를 통하여 스타터에 제공된다. 스타터는APU로터를 회전 및 가속시켜 연료와 점화 시스템이 작동할수 있는 속도에 도달하게끔 한다. 이어 연료를 점화 및 연소하여APU를 진일보로 가속시킨다. APU회전속도가 정상회전속도의 35%~60%에 도달하면 스타터를 끈다. APU는 계속 가속되어 정상작동회전속도까지 도달하게 한다. 예를 들면, APS3200형 APU일 경우, APU의 회전속도가 정상회전속도의 55%일 때 스타터를 끄고, GTCP131-9A형 APU일 경우, APU의 회전속도가 정상회전속도의 50%일 때 스타터를 끈다.

본 출원의 발명인은APU의 연료유니트의 성능이 APU 시동시간에 직접 영향을 주는 사실을 발견하였다. APU의 연료유니트의 성능이 내려가면 연소실의 오일 공급이 부족하여 APU를 정상작동회전속도까지 가속시키는데 더 많은 시간이 수요된다. 연료유니트의 작동시간이 증가함에 따라 효능이 점차 저하되여 오일 공급효율도 저하된다. 연료유니트의 오일 공급효율이 일정한 정도까지 저하되면 연료유니트는 APU를 정상작동회전속도까지 가속시킬수 없다. 즉, 연료유니트가 실효된다.

APU의 연료유니트의 성능변화는 일정한 규칙을 따른다. 사용전기와 중기에는 연료유니트의 성능이 비교적 안정적이지만 사용후기에는 연료유니트의 성능퇴화가 발생하여 결국 고장이 생긴다. 사용시간의 증가에 따라 항공기 APU의 연료유니트의 성능이 점차 퇴화되고 쇠퇴지수가 점차 증가한다. APU의 연료유니트의 성능쇠퇴지수가 비교적 안정할 경우, 그 성능은 안정기에 처해 있고 APU의 연료유니트의 성능쇠퇴가 점차 가속화할 경우 그 성능은 쇠퇴기에 진입하게 되고 APU의 연료유니트의 성능쇠퇴지수가 어느 한계치를 초과할 경우 그 성능은 고장기에 진입하게 되어 수시로 고장이 발생할 수 있게 된다. APU의 연료유니트가 고장기에 진입하게 되면 APU의 사용에 영향을 끼칠 뿐만 아니라 서비스품질과 비행안전에도 불리한 후과를 초래하고 비계획적인 정비가 쉽게 발생하여 항공편의 연착과 비행취소를 초래하게 된다.

항공기 APU의 연료유니트FCU의 성능은 APU 시동시간으로 나타낼수 있다. 도2는 APU의 연료유니트의 성능변화가 APU 시동시간 데이터 변화를 일으키는 통계추세를 나타내는 도이다. 도2에 도시된 바와 같이, 연료유니트가 안정기에 처해있을 경우 APU 시동시간의 변화범위는 매우 작지만, 연료유니트가 쇠퇴기에 처해있을 경우 APU 시동시간은 급변하고 분산되어 결국 고장이 발생하여APU가 시동할수 없게 된다. 또한, 도2로부터 알수 있는바, 쇠퇴기에 진입한 시점으로부터 고장이 발생하는 시간은 매우 짧다. 따라서, 연료유니트의 쇠퇴기에 대한 검출작업이 얼마나 중요한지를 알수 있다.

종래기술에는 APU의 연료유니트의 성능이 쇠퇴기에 진입했는지를 검출할수 있는 장치가 아직 존재하지 않는다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면 쇠퇴기 진입을 검출할 수 있다. 쇠퇴기에 대한 검출은 하기 이점이 있다. 즉, APU의 연료유니트가 쇠퇴기에 처해 있더라도 고장이 발생할 확율은 여전히 매우 낮다. 이 시기를 선택하여 항공기 정비를 진행할 경우, 비행안전과 서비스품질 확보가 가능하다. 이때, 항공회사는 적합한 시기에 항공기 정비를 진행함으로써 비계획적인 정비를 피면할 수 있고 비행연착을 감소할 수 있다. 또한, 정기적인 정비에 따른 정비 코스트 낭비를 피면할 수 있다.

시동시간 STA 파라미터는 여러가지 방법을 통하여 얻을수 있다. 예를 들면, 항공기 블랙박스 FDR 또는 신속 접속용 운항기록장치QAR중에 저장된 데이터에 의해 상기 데이터를 얻을 수 있다.

항공기 제조사에서 제공하는 데이터시스템에 의해 간편하게 상기 데이터를 얻어 지상에서의 실시간 검출을 진행할 수도 있다. 예를 들면 에어버스사의 Aircraft Condition Monitoring System(ACMS）시스템 및 보잉사의 Aircraft Heath Monitor (AHM)시스템은 실시간으로 항공기의 작동데이터를 검출할 수 있다. 그리고 일정한 트리거조건을 만족할 경우, 일련의 데이터정보를 포함한 메시지를 자동적으로 생성한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, APU의 작동관련 데이터는 항공기 데이터시스템(예를 들면 ACMS 또는 AHM시스템)을 이용하여 얻을 수 있는 동시에 생성된 관련 메시지중에 구현된다. 이러한 메시지정보는 항공기 운항정보 교신시스템（ACARS Aircraft Communications Addressing and Reporting System）을 통해 지상으로 전송되고 진일보 각 항공사의 서버에 배포될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, APU의 메시지는 항공통신망(ATN Aviation Telecommunication Network)의 통신장치 또는 시스템을 통해 전송될 수 있다.

기실 종래의 비행데이터 시스템을 놓고 말하면, APU의 성능모니터링은 이미 존재하는 아이템이므로 상응한 APU 메시지를 자동적으로 생성하여 ACARS 또는 ATN을 통해 지상으로 전송될 수 있다. 그러나 이러한 모니터링 데이터는 APU성능의 쇠퇴기검출에는 이용된 적이 없다. 예를 들면, 에어버스사의 A13 메시지（APU MES/IDLE REPORT） 또는 보잉사의 APU 메시지가 이러한 APU의 메시지 실예인 것이다. 하기 실시예에서는 에어버스사의 A13 메시지를 실예로 설명하기로 한다. 보잉사의 APU 메시지 처리도 이와 유사하다.

도3은 에어버스사의 A13메시지의 일실예를 나타내는 도면이다. 도시한바와 같이, A13메시지는 주로 메시지 헤드, APU 히스토리 정보, 항공기엔진 시동의 작동 파라미터 및 APU작동 파라미터 등 4개 부분의 정보를 포함하고 있다.

메시지 헤드는 CC와 C1단락으로 구성되고 주로 항공기의 항공편정보, 메시지생성 비행구간, 블리드밸브상태, 전체온도(즉 외부온도) 등 정보를 포함한다. APU 히스토리 정보는 E1단락으로 구성되고 APU인식번호, 작동시간과 순환 등 정보를 포함한다. 항공기엔진 시동의 작동 파라미터는 N1~S3단락으로 구성되는데 그중 N1, S1은 첫번째 항공기엔진을 시동할 경우의 작동상황을 표시하고 N2, S2은 두번째 항공기엔진을 시동할 경우의 작동상황을 표시하고N3, S3은 APU의 엔진 시동 완성후APU공회전시의 상황을 표시한다. 그중, 연료유니트 성능에 관한 데이터는 시동시간STA이다.

도3으로부터, 시동시간STA이라는APU작동 파라미터는 종래의A13 메시지에 포함되어 있음을 알수 있다. 따라서 해당 메시지로부터 얻은 데이터를 이용해 본 발명의 APU의 연료유니트의 성능을 검출할 수 있다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 APU의 연료유니트의 성능검출방법을 나타내는 순서도이다. 도시한 바와 같이 APU의 연료유니트의 성능검출방법400에 있어서, 단계410에서 항공기 APU 연료유니트의 어느 한 시점에서의 시동시간STA를 취득한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계410에서 필요한 정보는 예를 들면A13 메시지의 APU 메시지로부터 얻을 수 있다. 예를 들면, 국제항공통신공동체SITA망 제어센터와 중국민항데이터통신회사ADCC망제어센터로부터 항공기 APU 작동시의 A13 메시지를 원거리 실시간으로 취득하여, 메시지 디코더로 상기 항공기 APU 작동상태 A13 메시지를 디코드하여 필요한 항공기 APU 연료유니트 작동정보를 얻을 수 있다.

단계420에서, 그전의 M개의 시동시간STA를 취득하여, 평균치AVG 및 표준편차δ를 산출한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, M치는 5~10을 취할수 있다.

단계430에서, 단계420에서 취득한 표준편차δ의 고장 한계치 초과여부를 판정한다. 판정결과 표준편차δ 가 고장 한계치를 초과할 경우, 고장경보를 출력한다.

표준편차δ 가 고장 한계치를 초과하지 않을 경우, 단계440에 진입하여 단계420에서 취득한 표준편차δ의 쇠퇴 한계치 초과여부를 판정한다. 판정결과 표준편차δ 가 쇠퇴 한계치를 초과할 경우, 쇠퇴경보를 출력한다. 그렇지 않을 경우, 단계410에 되돌아가 계속하여 다음 시점에서의 APU 시동시간STA를 취득한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 우선 노하우에 의한 데이터분석에 근거하여 상기 타입의APU 연료유니트가 안정기에 처해 있을 경우의 변동율을 분석하고, 그후 안정기 변동율을 기준으로 진일보로 기타 한계치를 확정한다. 예를 들면, 본 발명의 일실시예에 따르면, 쇠퇴기 한계치는 안정기 변화추세의 약2배정도이고, 고장기 한계치는 안정기 변화추세의 약3~4배정도이다.

이러한 일정한 시간내에 수시로 갱신되는 데이터로 변화추세를 분석하는 방법을 무빙 윈도우 방법이라 한다. 무빙 윈도우의 크기 즉 산출범위에 속하는 점의 개수를 표시하는 M의 선택은 예를 들어 측정시간의 간격 및 제어 책략 등 여러 요소에 의해 결정된다. 무빙 윈도우가 작을 수록 데이터 변동율이 정상적변동의 영향을 쉽게 받아 과다한 오보가 생겨 본 발명의 효과에 영향을 주게 된다. 무빙 윈도우가 클 경우, 변화추세를 비교적 정확히 반영할 수 있지만, 본 발명의 시효성을 감소시켜 수시로 그리고 정확한 경보정보를 발송할 수 없게 된다. 따라서, 무빙 윈도우의 크기는 본 발명에 중요한 영향을 주게 된다. 본 발명의 일실시예에 따르면 매일 2~3개 점을 측정하는 조건하에서 M치는 약 5를 취한다. 본 발명의 다른 일실시예에 따르면 매일 2개이하 또는 2개 점을 측정하는 조건하에서 M치는 약 10을 취한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 오보 감소와 경보 정확도를 높이기 위하여, 쇠퇴경보가 연속 두번 발생할 경우에만 APU 연료유니트의 성능이 쇠퇴기에 진입한 것으로 확인하고, 고장경보가 연속 두번 발생할 경우에만 APU 연료유니트의 성능이 고장기에 진입한 것으로 확인한다.

도5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 APU 연료유니트의 성능검출방법을 나타내는 순서도이다. 도시한 바와 같이 APU의 연료유니트의 성능검출방법500에 있어서, 도4에서 도시된 실시예와 유사하게, 단계510에서 항공기 APU의 연료유니트의 어느 한 작동 시점에서의 시동시간STA를 취득한다.

단계520에 있어서, 고밸류 카운터와 저밸류 카운터 수치를 합한 개수의 시점전의 M개의 시동시간STA을 취하여, 평균치AVG 및 표준편차δ를 산출한다. 그전의 일정한 개수의 시동시간STA를 취하여 평균치AVG 및 표준편차δ를 산출하는 것은 다음 시점에서의 판단을 위해 변동범위를 설정하기 위한 것이다. 하지만, 노이즈일수 있는 시점은 제거해야 한다. 하기에서 기술하는 고밸류 카운터는 변동이 미리 설정한 범위를 초과하는 편차점을 기록하는데 사용된다. 편차점이 연속 발생하는 횟수가 경보개수에 도달하지 않을 경우 상기 편차점은 평균치와 표준편차 산출의 샘플범위에 계산되지 않는다. 본 발명의 일실시예에 따른 M치는 5~10일수 있다.

단계530에서, 단계520에서 얻은 표준편차δ가 고장 한계치를 초과하는지를 판단한다. 고장 한계치를 초과할 경우, 고장 경보를 출력한다.

단계530에서 고장 한계치를 초과하지 않는다고 판단할 경우 단계540에 진입하여 단계520에서 얻은 표준편차δ 가 쇠퇴 한계치를 초과하는지를 비교판단한다. 쇠퇴 한계치를 초과할 경우 쇠퇴 경보를 출력한다.

단계540에서 쇠퇴 한계치를 초과하지 않는다고 판단할 경우 단계550에 진입하여 카운터 리셋한다. 이는 앞에서의 판단을 통해 편차점이 이미 끊혀 연속된 편차점의 개수를 산출하려면 카운터 리셋하여 재카운팅할 필요가 있다. 이러한 카운터는 소프트웨어와 하드웨어 등 여러가지 방법으로 실현할수 있다.

단계560에서, 다음 시점에서의APU 시동시간STA가 AVG+nδ보다 큰지 또는 AVG-nδ보다 작은지를 판단한다. 그중, n치는 제어책략에 의하여 결정된다. n치가 비교적 클 경우 돌변점의 제어가 비교적 느슨하여 오보를 감소할 수 있으나 경보 누락의 리스크가 존재한다. n치가 비교적 작을 경우 돌변점의 제어가 비교적 엄격하여 경보의 누락을 방지할 수 있으나 빈도 높은 경보발령 가능성이 존재한다. 통상적으로, n치는 2~5이다. 본 발명의 일실시예에서 n치는 3이다.

단계560에서의 판단결과가 Yes일 경우, 카운터수치에 1을 가한다. 단계570에서 카운터수치가 미리 설정한 경보개수와 동일한지를 판단한다. 판단결과가 동일하지 않을 경우 단계550으로 되돌아간다. 판단결과가 동일할 경우, 미리 설정한 경보개수에 연속 도달하는 APU 시동시간STA가 미리 설정한 정상 변동범위를 초과함을 의미하여 급변경보를 발령한다. 한차례 급변은 여러 원인에 인해 발생할 수 있어 오보방지를 위해 연속 일정한 개수를 초과할 경우에만 경보를 발령할 필요가 있다. 미리 설정한 경보개수는 제어 책략과 관련되며 통상적으로 그 수치는 3~5이다.

단계580에서, 카운터 리셋한다. 이는 연속된 편차점의 개수가 미리 설정한 경보개수에 도달할 경우 편차점의 출현은 우연히 발생하는 현상에 속하지 않으며 노이즈로 여기고 제거하여서는 안되기 때문이다. 이때, 카운터 리셋하고, 다음 순환에서 단계520까지 진행되였을 때 상기 편차점을 보류하여 참조 견본에 넣는다. 이 단계가 완성된후 단계510으로 되돌아간다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계510에서 필요한 정보는 단계410에서와 유사한 방법으로 취득할수 있다.

도6은 본 발명의 일실시예에 따른APU의 연료유니트의 성능변화를 나타내는 실예이다. 도6에서 실선 위치에서APU의 연료유니트를 교체하였다. 도6에서 도시된 바와 같이, APU의 연료유니트를 교체하기전에 시동시간STA이 상승하고 STA의 표준편차도 상승한다（즉, STA분산이 발생한다）. 상기 방법을 이용할 경우, STA편차지수 예를 들면 표준편차의 상승은 곧 APU의 연료유니트의 성능을 악화시켜 쇠퇴기 진입 경보를 발령한다.

동시에 주의해야 할 점은, 시동시간STA을 제외하고 APU의 기타 파라미터는 정상상태를 유지한다. 상기 기타 파라미터는 APU 배기 온도 EGT(exhaust gas temperature), 블리드 공기 압력 PT, 유입구 가이드 베인 IGV(inlet guide vane)의 각도 및 APU 터빈 효율 NPA을 포함한다. 하지만 이에 한정되는것은 아니다. 이는 APU의 연료유니트 고장의 하나의 중요한 특징이다.

또 다른 주의해야 할 점은 APU스타터 고장의 표현도 이와 매우 유사하기에 APU스타터 고장과 구별하여야 한다. 비록 APU스타터 고장도 시동시간STA의 표준편차의 상승 즉STA분산을 초래하지만, APU의 연료유니트의 성능이 악화될 경우, 시동시간 STA의 악화속도가 더욱 느리며, STA의 표준편차가 상승하여 일정한 수준에서 유지된다. 그리고 이러한 현상이 지속되는 시간은 길어 100시간/50차 시동 이상 일수 있다. 스타터 고장은 많아서 30~40시간/10~15차 시동인 것이다.

그리고, APU의 연료유니트의 성능이 악화될 경우STA를 제외한 기타 파라미터는 양호한 상태를 유지하지만, 오일 공급이 불안정하게 되어 NPA와EGTP도 점차 악화되어 레드라인치에 근접한다. 이러한 특징도 APU의 연료유니트의 고장을 보조적으로 판단할수 있게 한다.

도7은 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 보조 파워 유니트 APU의 연료유니트의 성능검출장치 구성을 나타내는 예시도이다. 도7에 도시된 바와 같이, APU의 연료유니트의 성능검출장치는 일정한 시간내의 APU 메시지을 취득하는 메시지 취득 유니트 (701)와, 필요한 APU의 연료유니트 관련 작동 데이터를 분석하는 메시지 분석 유니트(702)와, 연료유니트 작동 데이터에 근거하여 APU의 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 처해 있는지를 판정하는 성능 검출 유니트(703)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 항공기 보조 파워 유니트 APU의 연료유니트의 성능검출장치는 프로세서와, 프로세서와 연결되고 컴퓨터 판독가능한 코드를 저장하는 메모리를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독가능한 코드는 프로세서를 작동시켜 일정한 시간내의 APU 메시지을 취득하고; 취득한 상기 메시지에 근거하여 시동시간STA를 포함하는 상기 APU의 연료유니트 관련 작동 파라미터를 분석하고, APU의 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 처해 있는지를 판정한다.

연료유니트의 성능쇠퇴는 빠르지 않으며 통상적으로 100시간 이상이다. 과거의 고장제거 규칙과 순서에 따르면, 연료유니트의 파손을 발견하기 어려우며, 고장현상을 포착하기 어렵다. 통상적으로 기타 부재를 여러번 교체하여야만 연료유니트 FCU고장을 확정할수 있다. 본 발명에 따르면 정비인원은 항공기 APU의 연료유니트의 성능쇠퇴현상을 정확히 판정할수 있으며, 기타 부재를 여러번 교체할 필요도 없다. 따라서 항공부재 재고를 줄일수 있고, 충분한 부재 수배시간을 가질수 있다. 이는 항공기의 정상적인 운항에 있어서 매우 중요하며, 또한 재고를 더욱 정확하게 통제 할수 있고 심지어 무재고를 실현할수도 있다.

상기 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다. 본 기술분야의 통상지식을 가진자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 전제하에서 기타 여러가지 변경과 변형을 진행할 수 있다. 따라서, 모든 균등한 기술안도 본 발명의 공개범위에 속하는 것이다.

Claims (14)

1. 항공기의 공중 보조 파워 유니트(Airborne Auxiliary Power Unit; APU) 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법으로서,
   시간 간격 내에 복수의 시점에서 APU 메시지를 획득하는 단계;
   상기 APU 메시지에 따라, 상기 시간 간격 내의 시동 시간 STA를 적어도 포함하는 상기 APU 연료유니트의 작동 파라미터를 획득하는 단계;
   상기 시간 간격 내의 상기 시동 시간 STA의 평균치 AVG 및 편차 지수 δ를 산출하는 단계;
   상기 편차 지수 δ에 따라, 상기 APU 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 있는지 결정하는 단계; 및
   상기 APU 연료유니트가 상기 안정기에 있을 때 안정 편차 지수를 결정하는 단계
   를 포함하고,
   상기 APU 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 있는지 결정하는 단계는,
   상기 편차 지수 δ가 쇠퇴 한계치보다 작은 것에 응답하여, 상기 APU 연료유니트의 성능이 상기 안정기에 있다고 결정하는 단계와,
   상기 편차 지수 δ가 상기 쇠퇴 한계치보다 크고 고장 한계치보다 작은 것에 응답하여, 상기 APU 연료유니트의 성능이 상기 쇠퇴기에 있다고 결정하는 단계와, 그리고
   상기 편차 지수 δ가 상기 고장 한계치보다 큰 것에 응답하여, 상기 APU 연료유니트의 성능이 상기 고장기에 있다고 결정하는 단계를 포함하며,
   상기 쇠퇴 한계치는 상기 안정기에서 상기 안정 편차 지수의 약 2배이고, 상기 고장 한계치는 상기 안정 편차 지수의 약 3~4배인 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시간 간격은 2일에서 4일 사이인 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 시간 간격 내에 약 5~10의 APU 메시지가 획득되는 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
4. 제1항에 있어서,
   다음 APU 메시지에 따라 획득된 시동 시간 STA_next를 결정하는 단계;
   상기 시동 시간 STA_next가 AVG+nδ보다 크거나 또는 AVG-nδ보다 작은 것에 응답하여, 후속하는 다음 APU 메시지에 따라 획득되는 후속 시동 시간 STA_next+1이 AVG+nδ보다 큰지 또는 AVG-nδ보다 작은지 여부를 결정하는 단계; 및
   연속적인 APU 메시지에 따라 획득된 연속 시동 시간이 AVG+nδ보다 연속적으로 크거나 또는 AVG-nδ보다 연속적으로 작은 횟수가 미리 설정한 경보 횟수 Z를 초과한 것에 응답하여, 경보를 발령하는 단계
   를 더 포함하고,
   여기에서 n는 2 내지 5의 값이고, Z는 3 내지 5의 값인 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 다음 APU 메시지에 따라 획득된 시동 시간 STA_next가 AVG+nδ보다 작고 AVG-nδ보다 큰 것에 응답하여, 시동 시간의 평균치 AVG 및 편차 지수 δ를 다시 산출하는 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 연속적인 APU 메시지에 따라 획득된 연속 시동 시간이 AVG+nδ보다 연속적으로 크거나 또는 AVG-nδ보다 연속적으로 작은 횟수가 상기 미리 설정한 경보 횟수 Z를 초과한 것에 응답하여, 시동 시간의 평균치 AVG 및 편차 지수 δ를 다시 산출하는 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 n은 2 또는 3이고, 상기 Z는 3인 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 편차 지수 δ는 표준편차인 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
9. 제1항에 있어서,
   APU 스타터는 정상 상태로 동작하는 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
10. 제1항에 있어서,
    APU의 기타 파라미터는 정상을 유지하고, 상기 기타 파라미터는 APU 배기 온도 EGT(exhaust gas temperature), 블리드 공기 압력 PT, 유입구 가이드 베인 IGV(inlet guide vane)의 각도 및 APU 터빈 효율 NPA 중 하나 이상을 포함하는 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 방법.
11. 삭제
12. 항공기의 APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 장치로서,
    프로세서 및 상기 프로세서와 연결되고 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 저장하는 스토리지를 포함하며,
    상기 컴퓨터 판독 가능한 명령어는 상기 프로세서에서 작동하여,
    시간 간격 내에 복수의 시점에서 APU 메시지을 획득하는 단계와;
    상기 APU 메시지에 따라, 상기 시간 간격 내의 상기 APU의 시동 시간을 포함하는 상기 APU 연료유니트의 작동 파라미터를 분석하는 단계와;
    상기 시간 간격 내의 상기 시동 시간의 산출된 평균치 및 산출된 편차 지수 δ에 따라, 상기 APU 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 있는지 결정하는 단계와; 그리고
    상기 APU 연료유니트가 상기 안정기에 있을 때 안정 편차 지수를 결정하는 단계를 실행하고,
    상기 APU 연료유니트의 성능이 안정기, 쇠퇴기 또는 고장기에 있는지 결정하는 단계는,
    상기 산출된 편차 지수 δ가 쇠퇴 한계치보다 작은 것에 응답하여, 상기 APU 연료유니트의 성능이 상기 안정기에 있다고 결정하는 단계와,
    상기 산출된 편차 지수 δ가 상기 쇠퇴 한계치보다 크고 고장 한계치보다 작은 것에 응답하여, 상기 APU 연료유니트의 성능이 상기 쇠퇴기에 있다고 결정하는 단계와, 그리고
    상기 산출된 편차 지수 δ가 상기 고장 한계치보다 큰 것에 응답하여, 상기 APU 연료유니트의 성능이 상기 고장기에 있다고 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 쇠퇴 한계치는 상기 안정기에서 상기 안정 편차 지수의 약 2배이고, 상기 고장 한계치는 상기 안정 편차 지수의 약 3~4배인 것인, APU 연료유니트의 성능을 검출하기 위한 장치.
13. 삭제
14. 삭제

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