KR20110130292A - Method of detecting failure of aeroplane engine and apparatus for detecting failure of aeroplane engine performing the same - Google Patents

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KR20110130292A
KR20110130292A KR1020100049865A KR20100049865A KR20110130292A KR 20110130292 A KR20110130292 A KR 20110130292A KR 1020100049865 A KR1020100049865 A KR 1020100049865A KR 20100049865 A KR20100049865 A KR 20100049865A KR 20110130292 A KR20110130292 A KR 20110130292A
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이형철
김지환
조범래
박훈
이혜원
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한양대학교 산학협력단
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PURPOSE: A failure detect method of an airplane engine and a detect device using the same are provided to accurately detect the failure of an airplane engine based on the boundary value by varying a failure detect boundary value according to the mission profile of an airplane. CONSTITUTION: A failure detect method of an airplane engine comprises the following steps. The mission profile of the airplane is discriminated. The failure detect boundary value is determined according to the mission profile(110,120). The failure of the airplane engine is determined based on the failure detect boundary value(130). The mission profile comprises one among gliding, take-off, cruise, descending and landing. The failure detect boundary value is based on a predetermined signal generated in the airplane engine.

Description

항공기 엔진의 고장 검출 방법 및 이러한 방법을 수행하는 항공기 엔진 고장 검출 장치{METHOD OF DETECTING FAILURE OF AEROPLANE ENGINE AND APPARATUS FOR DETECTING FAILURE OF AEROPLANE ENGINE PERFORMING THE SAME}FIELD OF DETECTING FAILURE OF AEROPLANE ENGINE AND APPARATUS FOR DETECTING FAILURE OF AEROPLANE ENGINE PERFORMING THE SAME}

본 발명은 항공기 엔진의 고장 검출 방법 및 이러한 방법을 수행하는 항공기 엔진 고장 검출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공기 엔진에서 발생하는 신호를 사용한 항공기 엔진의 고장 검출 방법 및 이러한 방법을 수행하는 항공기 엔진 고장 검출 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a failure detection method of an aircraft engine and an aircraft engine failure detection device for performing the method, and more particularly, to a failure detection method of an aircraft engine using a signal generated from the aircraft engine and an aircraft engine performing the method. It relates to a failure detection device.

항공기에 사용되는 엔진은 왕복 엔진과 가스 터빈 엔진으로 구분될 수 있다. 일반적으로 가스 터빈 엔진은 제트 엔진이라는 용어로 많이 사용된다. Engines used in aircraft may be divided into reciprocating engines and gas turbine engines. Gas turbine engines are commonly used in terms of jet engines.

제트 엔진은 왕복엔진과 달리 공기를 연속적으로 흡입-압축-연소-배기하는 과정으로 이루어지기 때문에 상대적으로 진동이 적고 효율이 높은 특성을 가지는 엔진으로서 높은 고도의 고속 비행을 하는 항공기에 주로 사용되고 있다.  Unlike reciprocating engines, jet engines are composed of a series of intake-compression-combustion-exhaust air, which are relatively low in vibration and highly efficient.

이에 반하여 저속으로 낮은 고도로 비행 시에는 왕복엔진이 가스 터빈 엔진보다 높은 효율성을 갖고 있으며 정비 및 관리가 용이하기 때문에 초경량 항공기, 소형 헬리콥터 엔진에는 왕복엔진이 널리 사용되고 있다. On the other hand, when flying at low speed and low altitude, the reciprocating engine has higher efficiency than the gas turbine engine and is easier to maintain and manage. Therefore, the reciprocating engine is widely used for ultralight aircraft and small helicopter engines.

항공기 엔진의 고장을 검출하는데 있어 제트 엔진의 경우, FDR(Flight Data Recorder) 또는 HUMS(Health & Usage Monitoring System)에 기초하여 고장 검출 방법을 수행한다.In detecting a failure of an aircraft engine, a jet engine performs a failure detection method based on a flight data recorder (FDR) or a health & usage monitoring system (HUMS).

속칭 블랙박스라고 불리는 FDR은 기체의 꼬리 부분에 부착된 내열ㅇ내충격 구조의 캡슐에 설치되어 항공기의 사고원인을 조사하기 위한 기록 장치로서 고도, 대기 속도, 기수 방위, 수직 가속도, 시간의 5가지 데이터가 스테인리스 테이프에 다이아몬드 바늘로 새겨진다. The FDR, also known as the black box, is installed in a heat-resistant shock-resistant capsule attached to the tail of the aircraft and is a recording device for investigating the cause of the aircraft's accidents. Five data of altitude, air velocity, nose orientation, vertical acceleration, and time Carved with diamond needle on stainless steel tape.

현재는 항공기의 발달이 고도화됨에 따라 이러한 FDR만으로 사고원인을 해명하기 어렵기 때문에 5가지 데이터 외에 기체의 자세ㅇ조종날개의 움직임, 각 엔진의 추력상황, VHFㅇHF 통신의 송신상황 등 모두 19종류의 데이터를 추가하여 기록하도록 규정한 디지털 비행 기록 장치(digital flight data recorder:DFDR)를 사용하고 있다. As the development of the aircraft is advanced, it is difficult to explain the cause of the accident with only this FDR.In addition to the five data, 19 types including the attitude of the aircraft, the control of the wing of the aircraft, the thrust of each engine, and the transmission of VHFHH communication are available. A digital flight data recorder (DFDR) is used to record and record data from the data.

제트엔진에 사용되는 또 다른 고장 검출 장치인 HUMS는 항공기 상태 감시 장치로 항공기의 모든 상태 정보를 실시간으로 검색하고 진단할 수 있는 안전장치이다. HUMS를 이용하여 비행 중에도 항공기의 모든 내ㅇ외부 환경 및 작동 상태에 관한 데이터를 실시간으로 진단하고 분석해 안전한 비행을 보장하고 효율적인 기체관리가 가능하게 되었다. HUMS, another failure detection device used in jet engines, is an aircraft condition monitoring device that can retrieve and diagnose all status information of an aircraft in real time. HUMS enables the real-time diagnosis and analysis of all aircraft's internal and external environmental and operational status during flight to ensure safe flight and efficient gas management.

HUMS에서는 항공기 손상부위 조기 진단, 부품별 상태 진단 및 시스템 결함 인식, 자동 데이터 처리과정으로 운행 및 비행시간 파악, 엔진상태 및 엔진오일 오염상태 진단 등을 수행한다. HUMS performs early diagnosis of damage to the aircraft, part condition diagnosis and system defect recognition, operation and flight time identification with automatic data processing, engine condition and engine oil contamination condition diagnosis.

소형 항공기에서는 왕복 엔진의 고장검출을 위해서 FADEC(Full Authority Digital Engine Control)을 이용하여 엔진의 기능적인 고장을 검출한다. 또한 항공기의 구조적인 고장을 검출하기 위해서는 HUMS를 이용하지만 제트엔진과 달리 왕복 엔진에서는 경제적인 제약으로 인해 고장 진단 부위가 제약되고, 탑재될 연산 장치의 성능 또한 제약 받는다. In small aircrafts, FADEC (Full Authority Digital Engine Control) is used to detect engine failures for reciprocating engine failures. In addition, HUMS is used to detect structural failures of the aircraft, but unlike jet engines, reciprocating engines are limited in terms of failure diagnosis due to economic constraints, and the performance of computing devices to be mounted is also limited.

본 발명의 제1 목적은 항공기 엔진에 발생할 수 있는 고장을 간단한 방법을 사용하여 검출할 수 있는 항공기 엔진의 고장 검출 방법을 제공하는 것이다.It is a first object of the present invention to provide a method for detecting a failure of an aircraft engine, which can detect a failure that may occur in an aircraft engine using a simple method.

또한, 본 발명의 제2 목적은 항공기 엔진에 발생할 수 있는 고장을 간단한 방법으로 검출할 수 있는 항공기 엔진의 고장 검출 방법을 수행하는 항공기 엔진 고장 검출 장치를 제공하는 것이다.In addition, a second object of the present invention is to provide an aircraft engine failure detecting apparatus for performing a failure detection method of an aircraft engine capable of detecting a failure that may occur in an aircraft engine by a simple method.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 항공기 엔진의 고장 진단 방법은 상기 항공기의 임무 형상을 판별하고 상기 임무 형상에 따른 고장 검출 경계값을 결정하는 단계, 상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 항공기의 임무 형상은 활주, 이륙, 순항, 하강, 착륙 중 하나일 수 있다. 상기 고장 검출 경계값은 상기 항공기 엔진에서 발생하는 소정의 신호에 기초한 값으로서 상기 항공기의 임무형상에 따라 변할 수 있다. 상기 고장 검출 경계값은 상기 항공기 엔진의 진동 신호, 상기 항공기 엔진의 크랭크 샤프트의 RPM 정보 및 상기 항공기 엔진에 포함된 크랭크 샤프트의 토크 정보 중 적어도 하나에 기초하여 생성된 값일 수 있다. 상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 항공기 엔진에 포함된 크랭크 샤프트의 고장 여부를 판단할 수 있다. 상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장여부를 판단하는 단계는 상기 항공기 엔진에 설치된 센서를 이용하여 상기 센서에서 제공된 신호를 주파수 영역으로 변환한 값과 상기 항공기 엔진이 정상 상태인 경우 상기 항공기의 엔진에 설치된 상기 센서에서 제공된 신호를 주파수 영역으로 변환한 값을 비교하여 상기 항공기 엔진의 고장여부를 판단할 수 있다. 상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장여부를 판단하는 단계는 상기 항공기 엔진에 질량 불균형, 축 정렬 오류, 베어링 결합 오류, 축 마찰, 축 불균형, 오일 회전 중 적어도 하나가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 항공기 엔진은 소형 항공기에 구비되는 4행정로 인해 고유 진동 주파수를 가지는 왕복 엔진일 수 있다. In the fault diagnosis method of an aircraft engine according to an aspect of the present invention for achieving the first object of the present invention described above, determining a mission shape of the aircraft and determining a failure detection threshold value according to the mission shape, the failure And determining whether the aircraft engine has failed based on a detection threshold value. The mission shape of the aircraft may be one of slide, takeoff, cruise, descent, and landing. The fault detection threshold is a value based on a predetermined signal generated by the aircraft engine and may vary according to the mission shape of the aircraft. The failure detection threshold may be a value generated based on at least one of a vibration signal of the aircraft engine, RPM information of a crankshaft of the aircraft engine, and torque information of a crankshaft included in the aircraft engine. The determining of the failure of the aircraft engine based on the failure detection threshold may determine whether the crankshaft included in the aircraft engine has failed. The determining of the failure of the aircraft engine based on the failure detection threshold may include converting a signal provided by the sensor into a frequency domain using a sensor installed in the aircraft engine and when the aircraft engine is in a normal state. The failure of the aircraft engine may be determined by comparing a value obtained by converting a signal provided from the sensor installed in the engine of the aircraft into a frequency domain. The determining of the failure of the aircraft engine based on the failure detection threshold may include determining whether the aircraft engine has at least one of a mass imbalance, an axis alignment error, a bearing engagement error, an axis friction, an axis imbalance, and oil rotation. You can judge. The aircraft engine may be a reciprocating engine having a natural vibration frequency due to the four stroke provided in the small aircraft.

또한, 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 항공기 엔진의 고장 진단 장치는 상기 항공기 엔진에서 발생하는 신호를 검출하는 센서부, 상기 센서부에서 발생한 상기 신호를 주파수 영역으로 변환하는 신호 처리부, 상기 신호 처리부에서 제공된 상기 주파수 영역으로 변환된 상기 신호를 상기 항공기의 임무형상에 따라 상기 항공기 엔진에서 발생하는 상기 항공기의 엔진이 정상 상태일 때 발생하는 정상 신호를 주파수 영역으로 변환한 신호와 비교하여 상기 항공기 엔진의 고장 여부를 판별하는 고장 검출부를 포함할 수 있다. 상기 고장 검출부는 상기 항공기 엔진에 포함된 크랭크 샤프트의 고장여부를 판단할 수 있다. 상기 고장 검출부는 상기 항공기 엔진에 질량 불균형, 축 정렬 오류, 베어링 결합 오류, 축 마찰, 축 불균형, 오일 회전 중 적어도 하나가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 항공기의 임무형상은 활주, 이륙, 순항, 하강, 착륙 중 하나일 수 있다. 상기 항공기 엔진은 소형 항공기에 구비되는 4행정로 인해 고유 진동 주파수를 가지는 왕복 엔진일 수 있다. In addition, the aircraft engine failure diagnosis apparatus according to an aspect of the present invention for achieving a second object of the present invention is a sensor unit for detecting a signal generated by the aircraft engine, the signal generated in the sensor unit in the frequency domain A signal processor for converting the signal converted into the frequency domain provided by the signal processor to convert the normal signal generated when the engine of the aircraft generated from the aircraft engine to the frequency domain according to the mission shape of the aircraft It may include a failure detection unit for determining whether or not the aircraft engine failure compared to one signal. The failure detection unit may determine whether the crankshaft included in the aircraft engine. The failure detector may determine whether at least one of a mass imbalance, an axis alignment error, a bearing engagement error, an axis friction, an axis imbalance, and oil rotation occurs in the aircraft engine. The mission shape of the aircraft may be one of slide, takeoff, cruise, descent, and landing. The aircraft engine may be a reciprocating engine having a natural vibration frequency due to the four stroke provided in the small aircraft.

상술한 항공기 엔진의 고장 검출 방법 및 이러한 방법을 수행하는 항공기 엔진 고장 검출 장치에 따르면, 항공기의 임무형상에 따른 고장 검출 경계값을 상이하게 하여 이러한 경계값을 기초로 항공기의 엔진에 발생할 수 있는 고장을 검출한다. According to the above-described failure detection method of an aircraft engine and an aircraft engine failure detection device that performs the above method, a failure that may occur in an engine of an aircraft based on the threshold value by changing the failure detection threshold value according to the mission shape of the aircraft. Is detected.

따라서, 항공기 엔진 고장 검출의 정확도를 향상시킬 수 있고, 간단한 방법을 사용해 효과적으로 항공기 엔진의 고장을 검출할 수 있다.Therefore, the accuracy of aircraft engine failure detection can be improved, and the failure of the aircraft engine can be effectively detected using a simple method.

또한, 항공기의 엔진에 발생할 수 있는 고장을 간단하게 검출할 수 있는 방법을 제공함으로써 대형 항공기뿐만 아니라 고장 검출을 위해 탑재될 연산 장치의 성능에 제약이 있는 소형 항공기에도 적용할 수 있다. In addition, by providing a method for easily detecting a failure that may occur in the engine of the aircraft, it can be applied not only to a large aircraft but also to a small aircraft having a limitation on the performance of the computing device to be mounted for failure detection.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 왕복엔진의 고장을 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항공기의 임무 형상을 나타낸 개념도이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 항공기의 엔진에 설치된 엔진의 진동 신호를 측정하는 센서를 엔진에 설치한 모습을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 진동신호를 주파수영역으로 변환하여 고장여부를 판별하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 5는 전술한 방법을 사용한 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 엔진의 고장 검출 방법 시뮬레이션을 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 전술한 방법을 사용한 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 엔진의 고장 검출 방법 시뮬레이션을 한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 항공기 엔진의 고장 검출 방법을 수행하는 고장 검출 장치를 나타낸 블록도이다.
1 is a flowchart illustrating a method for detecting a failure of an aircraft reciprocating engine according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram showing the mission shape of the aircraft according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a state in which a sensor for measuring a vibration signal of an engine installed in an engine of an aircraft according to an embodiment of the present invention is installed in an engine.
4 is a graph illustrating a method of determining whether a failure occurs by converting a vibration signal of an engine into a frequency domain according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a result of simulation of a failure detection method of an aircraft engine according to an embodiment of the present invention using the above-described method.
6 is a graph showing a result of simulation of a failure detection method of an aircraft engine according to an embodiment of the present invention using the above-described method.
7 is a block diagram illustrating a failure detection apparatus for performing a failure detection method of an aircraft engine according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

도 1는 본 발명의 실시예에 따른 항공기 왕복엔진의 고장을 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of detecting a failure of an aircraft reciprocating engine according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 우선 항공기의 현재 고도, 속도, 압력 등에 관련된 정보를 제공받고 이에 기초하여 항공기의 현재 임무 형상을 판별할 수 있다.(단계 110). Referring to FIG. 1, first, information related to the current altitude, speed, and pressure of an aircraft may be provided, and the current mission shape of the aircraft may be determined based on the information (step 110).

항공기는 운항을 함에 있어서 여러 가지의 임무 형상을 가질 수 있다.An aircraft may have a variety of mission shapes in service.

도 2는 항공기의 임무 형상을 나타낸 개념도이다. 2 is a conceptual diagram showing a mission shape of the aircraft.

도2를 참조하면 임무 형상은 현재 항공기의 운항 상태를 말하는 것으로서 항공기의 임무 형상은 예를 들어, 활주(210), 이륙(220), 순항(230), 하강(240), 착륙(250) 중 하나일 수 있다. 이는 항공기가 특정한 공항을 출발하여 목적지 공항에 도착할 때까지 항공기의 상태를 단순화하여 표현한 것이다.Referring to FIG. 2, the mission shape refers to the operational state of the current aircraft, and the mission shape of the aircraft is, for example, the slide 210, the takeoff 220, the cruise 230, the descent 240, and the landing 250. It can be one. This is a simplified representation of the aircraft's condition from the departure of a particular airport to the destination airport.

활주(210), 이륙(220), 순항(230), 하강(240), 착륙(250)과 같은 항공기의 임무 형상이 운항 중에 변함에 따라 항공기가 가진 고도 정보, 속도 정보, 압력 정보 등이 다양한 값으로 변할 수 있다. As the mission shapes of the aircraft, such as the slide 210, takeoff 220, cruise 230, descent 240, landing 250 changes during operation, various information such as altitude information, speed information, pressure information, etc. Can be changed to a value.

항공기가 가진 임무 형상은 항공기에서 제공될 수 있는 여러 가지 정보를 기초로 판단될 수 있다. 예를 들어, 항공기의 고도 정보 또는 압력 정보가 급격하게 변화하는 경우, 이륙(220)이나 하강(240) 상태라고 판단할 수 있고, 고도와 압력이 일정하게 변화하고 속도가 일정한 범위 내에서 유지되는 경우 현재 항공기의 상태는 순항(230) 상태라고 판단할 수 있다.The mission shape of the aircraft can be determined based on various pieces of information that can be provided by the aircraft. For example, if the altitude information or pressure information of the aircraft changes drastically, it may be determined that the takeoff 220 or descending 240 state, the altitude and pressure is constantly changing and the speed is maintained within a certain range In this case, it may be determined that the current state of the aircraft is the cruise 230 state.

이러한 고도 정보, 속도 정보, 압력 정보는 항공기의 임무 형상을 판단하기 위한 하나의 예시로서 기타 항공기의 임무 형상을 파악할 수 있는 다른 정보를 이용하여 항공기의 임무 형상을 판단할 수 있다. The altitude information, speed information, and pressure information may be used as an example for determining the mission shape of the aircraft, and may determine the mission shape of the aircraft using other information capable of identifying the mission shape of the other aircraft.

또한 항공기의 임무 형상도 활주(210), 이륙(220), 순항(230), 하강(240), 착륙(250) 뿐 아니라 더욱 세분화하여 항공기의 임무 형상을 판단하는 것도 가능하다.In addition, it is also possible to determine the mission shape of the aircraft by further subdividing the mission shape of the aircraft 210, takeoff 220, cruise 230, descent 240, landing 250.

단계 110을 통해 항공기의 임무 형상이 파악되는 경우 항공기의 임무 형상에 따른 엔진에서 발생하는 신호에 따른 경계값을 형성할 수 있다(단계 120).When the mission shape of the aircraft is determined through step 110, a threshold value according to a signal generated by the engine according to the mission shape of the aircraft may be formed (step 120).

예를 들어, 항공기의 임무 형상에 따라 엔진에 포함되는 구성부인 크랭크 샤프트의 RPM(분당 회전수, Revolution Per Minute)값과 토크 값은 다양한 값을 가질 수 있다. 따라서 항공기의 임무 형상에 따라 크랭크 쉬프트가 가질 수 있는 RPM값과 토크값은 달라고 이러한 크랭크 샤프트의 RPM값 및 토크값 중 적어도 하나의 변화하는 경우 크랭크 샤프트를 포함하는 엔진의 진동신호 또한 항공기의 임무형상에 따라 달라질 수 있다. For example, RPM (revolution per minute) value and torque value of the crankshaft, which is a component included in the engine, may have various values according to the mission shape of the aircraft. Therefore, if the RPM value and torque value of the crank shift can vary according to the mission shape of the aircraft, the vibration signal of the engine including the crankshaft also changes the mission shape of the aircraft when at least one of the RPM value and the torque value of the crankshaft is changed. It may vary.

정상상태일 때 엔진에서 발생하는 소정의 신호는 항공기의 임무형상에 따라 정상범위의 경계값을 달리할 수 있다. 만약 엔진에서 발생하는 소정의 신호가 이러한 임무형상에 따른 정상범위의 경계값을 벋어날 경우, 엔진에 고장이 난 것으로 판단할 수 있다.The predetermined signal generated by the engine in the steady state may vary the boundary value of the normal range according to the mission shape of the aircraft. If a predetermined signal generated by the engine is beyond the boundary of the normal range according to the mission shape, it may be determined that the engine has failed.

예를 들어, 항공기의 임무형사에 따른 정상범위의 경계값은 엔진에 포함된 크랭크 샤프트의 회전 RPM값으로서 임무형상에 따라 그 값을 달리할 수 있고 또 다른 예로서 엔진의 진동 신호를 측정해서 항공기의 임무형상에 따른 정상범위의 경계값을 정할 수도 있다. For example, the boundary value of the normal range according to the mission of the aircraft is a rotational RPM value of the crankshaft included in the engine, and may vary according to the mission shape. It is also possible to set the boundary value of the normal range according to the mission shape of the.

즉, 항공기의 임무 형상에 따른 엔진에서 발생하는 신호는 엔진의 일부 구성부에서 발생할 수 있는 일정한 신호일 수 있고 이러한 일정한 신호의 종류가 달라지는 경우 항공기의 임무형상에 따른 정상범위의 경계값은 서로 상이한 값을 가질 수 있다. That is, the signal generated by the engine according to the mission shape of the aircraft may be a constant signal that may occur in some components of the engine, and when the type of the constant signal is different, the boundary value of the normal range according to the mission shape of the aircraft is different from each other. Can have

또한 측정을 함에 있어 엔진의 일부 구성부에서 발생하는 신호를 측정할 수 있을 뿐 아니라 엔진 자체에서 발생하는 신호 또한 측정 대상이 될 수 있다.In addition to measuring, signals from some components of the engine can be measured, as well as signals from the engine itself.

설정된 경계값을 이용해 엔진의 고장여부를 판단할 수 있다(단계 130). The failure of the engine may be determined using the set threshold value (step 130).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기의 엔진에 설치된 엔진의 진동 신호를 측정하는 센서를 엔진에 설치한 모습을 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a state in which a sensor for measuring a vibration signal of an engine installed in an engine of an aircraft according to an embodiment of the present invention is installed in an engine.

엔진의 진동 신호를 측정할 수 있는 센서로서 비접촉식 센서, 속도계 센서, 가속도계 센서 등이 이용될 수 있다. As a sensor capable of measuring vibration signals of the engine, a non-contact sensor, a speedometer sensor, an accelerometer sensor, or the like may be used.

도 3을 참조하면 기능상 설치가 용이하고 고추파수에서 정확한 측정이 가능한 가속도계 센서(310)를 ISO에서 권장하는 방식으로 엔진(300)의 카울에 직각방향으로 설치된 것을 예시하였으나 진동을 측정할 수 있는 기능을 가진 센서인 경우 본 발명의 본질을 벋어나지 않는 범위에서 사용할 수 있고 또한 센서를 설치함에 있어 설치 위치, 설치 방법, 센서의 개수 등은 제한되지 않는다.Referring to FIG. 3, it is illustrated that the accelerometer sensor 310, which is easy to install functionally and accurately measured in pepper wave number, is installed in a direction perpendicular to the cowl of the engine 300 in a manner recommended by ISO, but has a function of measuring vibration. In the case of a sensor having the present invention can be used in a range that does not depart from the essence of the present invention, and also in the installation of the sensor is not limited to the installation position, the installation method, the number of sensors and the like.

항공기 엔진의 고장여부의 판단은 엔진(300)에 설치된 진동 센서(310)를 이용하여 감지된 진동 신호의 주파수 분석을 통해 이루어 질 수 있다. 주파수 분석을 통해 얻어진 특정 주파수에서 가속도의 크기와 크랭크 샤프트가 정상적일 때의 특정 주파수에서 가속도의 크기와 비교하여 고장여부를 판별할 수 있다.Determination of the failure of the aircraft engine may be made through frequency analysis of the vibration signal detected using the vibration sensor 310 installed in the engine 300. By analyzing the magnitude of the acceleration at a specific frequency obtained through frequency analysis and the magnitude of the acceleration at a specific frequency when the crankshaft is normal, it is possible to determine whether the failure.

예를 들어, 항공기 엔진의 진동신호가 정상상태에서 순항 중에는 100Hz에서 가속도 크기의 피크 값을 가지고 엔진의 특정 구성부가 고장난 경우 50Hz에서 비정상적으로 큰 피크 값을 가진다고 가정하면 항공기 엔진의 진동 신호를 분석하여 엔진의 구성부에 발생한 고장을 검출할 수 있다.For example, assuming that the vibration signal of an aircraft engine has a peak value of acceleration magnitude at 100 Hz during cruising in a steady state and an abnormally high peak value at 50 Hz when a certain component of the engine has failed, the vibration signal of the aircraft engine is analyzed and analyzed. The failure which occurred in the component part of an engine can be detected.

고장신호를 검출하는 방법에 있어 전술한 바와 같이 엔진에서 발생하는 진동신호를 기초로 하여 경계값을 설정하여 고장여부를 검출할 수 있지만, 이에 한정되지 않고 엔진의 크랭크 샤프트에 발생하는 회전신호, 토크 신호 등을 분석하여 항공기 엔진의 고장여부를 판별하기 위한 경계값 및 고장 검출을 수행할 수 있다.In the method for detecting a fault signal, as described above, a threshold value can be set based on a vibration signal generated from the engine to detect a fault. However, the present invention is not limited thereto. Signals and the like may be analyzed to detect boundary values and failures for determining whether an aircraft engine has failed.

또한 항공기의 다양한 구성부의 고장을 개별적으로 검출하기 위해서는 개별 구성부가 고장이 난 경우 각 구성부에 따른 고장검출에 가장 효과적인 임무형상에 따른 정상범위의 경계값을 가지게 하기 위해 개별적으로 다른 신호를 제공받을 수 있다. In addition, in order to individually detect failures of various components of the aircraft, if a separate component fails, different signals may be separately provided to have a normal range boundary value according to the mission shape that is most effective in detecting failures according to each component. Can be.

예를 들어, 엔진의 베어링이 결함이 발생한 경우, 회전 감지 센서를 이용한 주파수 분석을 시행하고 엔진의 크랭크 샤프트가 고장난 경우, 진동 센서를 이용하여 고장여부를 진단하는 방식으로 개별 구성부별 고장여부를 가장 정확하게 판단할 수 있는 센서를 사용할 수 있다. For example, if a bearing of an engine fails, frequency analysis using a rotation sensor is performed, and if the crankshaft of the engine fails, a vibration sensor is used to diagnose the failure. You can use a sensor that can accurately judge.

단계 130의 판단 결과 항공기 엔진에 고장이 발생한 경우, 고장검출을 통보할 수 있다.(단계 140)As a result of the determination in step 130, when a failure occurs in the aircraft engine, the failure detection may be notified.

항공기의 엔진에 고장이 발생하였음을 조종사 또는 기지국에 특정한 신호를 통해서 통보하거나 항공기에 포함된 블랙박스에 고장이 발생하였음을 기록할 수 있다.It is possible to notify the pilot or base station that a failure has occurred in the engine of the aircraft through a specific signal or record that the failure has occurred in the black box included in the aircraft.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 진동신호를 주파수영역으로 변환하여 고장여부를 판별하는 방법을 나타낸 그래프이다.4 is a graph illustrating a method of determining whether a failure occurs by converting a vibration signal of an engine into a frequency domain according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면 엔진의 진동신호에 기초한 주파수 변환한 값에 따른 가속도 크기를 고장신호 측정에 사용되는 값으로 사용되었으나 전술한 바와 같이 진동신호가 아닌 다른 신호에 기초한 가속도 크기가 아닌 다른 수치 역시 항공기 엔진의 고장 검출에 사용될 수 있다.Referring to FIG. 4, the acceleration magnitude according to the frequency-converted value based on the vibration signal of the engine was used as a value used for the measurement of the failure signal, but as described above, another value other than the acceleration magnitude based on a signal other than the vibration signal is also used in the aircraft. Can be used to detect engine failures.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 항공기가 정상상태일 때의 진동신호를 주파수에 따른 가속도 크기(Acceleration Amplitude)로 나타낸 그래프이다.Figure 4a is a graph showing the amplitude of the vibration signal (Acceleration Amplitude) according to the frequency when the aircraft is in a steady state according to an embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면 1차 회전 주파수인 100Hz(1x), 조화 주파수인 200Hz(2x), 300Hz(3x), 400Hz(4x)에서 피크값을 가지면서 가속도 크기가 주기적으로 증가하고 감소하는 모습을 볼 수 있다. Referring to FIG. 4A, the acceleration magnitude increases and decreases periodically with peak values at 100 Hz (1x) as the first rotation frequency, 200 Hz (2x) as the harmonic frequency, 300 Hz (3x), and 400 Hz (4x). Can be.

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 엔진에 축 불균형이 발생했을 때 엔진의 진동신호를 주파수 영역으로 변환하여 나타낸 그래프이다.4B is a graph illustrating conversion of a vibration signal of an engine into a frequency domain when an axis imbalance occurs in an aircraft engine according to an exemplary embodiment of the present invention.

축 불균형은 회전 중심선에 대한 회전체 중량의 불균형 상태로 인하여 발생하는 고장신호이다. Axial imbalance is a fault signal that occurs due to an unbalance of the weight of the rotor with respect to the center of rotation.

도 4b를 참조하면 축 불균형 신호가 발생한 경우 1차 회전주파수인 100Hz의 가속도 크기 피크값이 정상상태일 때에 비하여 증가한 것을 볼 수 있고, 가속도 크기의 증가량은 축 불균형 정도에 비례할 수 있다. 따라서, 이러한 주파수 영역의 신호 특징에 기초하여 엔진에 발생한 축 불균형을 탐지할 수 있다.Referring to FIG. 4B, when the axis imbalance signal is generated, it can be seen that the acceleration magnitude peak value of 100 Hz, which is the primary rotational frequency, is increased compared to the normal state, and the increase amount of the acceleration magnitude may be proportional to the degree of axis imbalance. Therefore, it is possible to detect an axial imbalance occurring in the engine based on the signal characteristics in this frequency domain.

도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 축 마찰이 발생하였을 때 엔진의 진동신호를 주파수 영역으로 변환하여 나타낸 그래프이다.4C is a graph illustrating conversion of a vibration signal of an engine to a frequency domain when axial friction occurs according to an embodiment of the present invention.

축 마찰은 회전체와 고정물 사이의 미소한 간극 접촉에 의해 발생할 수 있는 고장이다. Axial friction is a failure that can be caused by micro clearance contact between the rotor and the fixture.

도 4c를 참조하면 축 마찰이 발생하는 경우, 1차 회전 주파수의 0.5배에 해당하는 주파수 영역에서 가속도 크기의 피크값이 검출 될 수 있다. 따라서, 이러한 주파수 영역의 신호 특징에 기초하여 엔진에 발생한 축 마찰을 탐지할 수 있다.Referring to FIG. 4C, when an axial friction occurs, a peak value of an acceleration magnitude may be detected in a frequency region corresponding to 0.5 times the primary rotation frequency. Therefore, it is possible to detect the axial friction generated in the engine based on the signal characteristics in this frequency domain.

도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회전이 발생한 경우 검출될 수 있는 고장 신호를 주파수 영역으로 변환하여 나타낸 그래프이다.이다.4D is a graph illustrating conversion of a failure signal that can be detected when an oil rotation occurs in a frequency domain according to an embodiment of the present invention.

오일 회전은 베어링과 축 사이의 오일이 축 회전에 이끌려 축 속도로 회전하여 발생하는 고장이다.Oil rotation is a failure that occurs when oil between the bearing and the shaft is attracted to the shaft to rotate at shaft speed.

도 4d를 참조하면 오일 회전이 발생한 경우 2/5x의 주파수에서 가속도 크기 신호의 피크 값이 검출되는 것을 볼 수 있다. 따라서, 이러한 주파수 영역의 신호 특징에 기초하여 엔진에 발생한 오일 회전을 탐지할 수 있다.
Referring to FIG. 4D, it can be seen that the peak value of the acceleration magnitude signal is detected at a frequency of 2 / 5x when oil rotation occurs. Thus, oil rotation generated in the engine can be detected based on the signal characteristics in this frequency domain.

도 5는 전술한 방법을 사용한 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 엔진의 고장 검출 방법 시뮬레이션을 한 결과를 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing a result of simulation of a failure detection method of an aircraft engine according to an embodiment of the present invention using the above-described method.

시뮬레이션을 위하여 AMEsim(Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering system)을 이용하여 항공기 엔진을 시뮬레이션 하였다. For the simulation, the aircraft engine was simulated using AMEsim (Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering system).

고장신호로서 축 불균형 및 축 마찰 신호를 시간 차이를 두고 인가하였고 항공기의 임무상태는 이륙(Take Off)상태로 두고 경계값을 설정하였다. As the fault signal, the axis imbalance and the axial friction signal were applied with time difference and the mission status of the aircraft was taken off and the threshold value was set.

도 5a는 정상상태에서 항공기가 이륙 시 발생하는 시간에 따른 가속도 크기 값을 나타낸 그래프이다. Figure 5a is a graph showing the acceleration value according to the time that occurs during takeoff of the aircraft in the steady state.

도 5b는 고장신호로서 축 불균형 신호를 인가한 경우 나타나는 주파수에 따른 가속도 크기를 나타낸 그래프이다. 5B is a graph showing the magnitude of acceleration according to the frequency appearing when an axis imbalance signal is applied as a failure signal.

도5b를 참조하면 축 불균형이 발생한 경우, 1차 회전 주파수(50Hz)에서 가속도 크기 값이 정상범위를 넘어선 비정상적인 피크값을 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 이륙시 축불균형이 발생하는 경우 1차 회전 주파수(50Hz)에서 비정상적인 크기의 피크값이 검출된다는 것을 알 수 있고 이를 토대로 하여 엔진에 축 불균형이 발생하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5B, it can be seen that when an axis imbalance occurs, an acceleration magnitude value at an initial rotation frequency (50 Hz) has an abnormal peak value beyond a normal range. That is, when the axis imbalance occurs during takeoff, it can be seen that the peak value of abnormal magnitude is detected at the first rotational frequency (50 Hz), and it can be seen that the axis imbalance occurred in the engine based on this.

도 5c는 고장신호로서 축 마찰 신호를 인가한 경우 나타나는 주파수에 따른 가속도 크기를 나타낸 그래프이다. 5C is a graph showing acceleration magnitudes according to frequencies appearing when an axial friction signal is applied as a failure signal.

도5c를 참조하면 축 마찰이 발생한 경우, 1차 회전 주파수(50Hz)에서 0.5배에 해당하는 25Hz에서 가속도 크기 값이 정상범위를 넘어선 비정상적인 피크값을 가짐을 확인할 수 있다. 따라서, 축 마찰이 발생하는 경우 1차 회전 주파수의 0.5배의 주파수에서 비정상적인 피크값이 발생함을 알 수 있고, 이를 기초로 하여 엔진에 축 마찰이 발생하였음을 알 수 있다.
Referring to FIG. 5C, it can be seen that when an axial friction occurs, an acceleration magnitude value at 25 Hz corresponding to 0.5 times the primary rotation frequency (50 Hz) has an abnormal peak value beyond the normal range. Therefore, when axial friction occurs, it can be seen that an abnormal peak value occurs at a frequency of 0.5 times the primary rotation frequency, and it can be seen that axial friction has occurred in the engine based on this.

도 6은 전술한 방법을 사용한 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 엔진의 고장 검출 방법 시뮬레이션을 한 결과를 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing a result of simulation of a failure detection method of an aircraft engine according to an embodiment of the present invention using the above-described method.

항공기 엔진 고장의 시뮬레이션을 위하여 AMEsim(Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering system)을 이용하였다.AMEsim (Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering system) was used to simulate aircraft engine failures.

고장신호로서 축 불균형 신호, 축 마찰 신호, 오일 회전 신호를 시간의 차이를 두고 인가하였고 항공기의 임무상태는 순항(Cruise)상태로 두고 고장 검출을 위한 경계값을 설정하였다. As the fault signal, the axis imbalance signal, the axis friction signal, and the oil rotation signal were applied with time difference, and the mission status of the aircraft was placed in the cruise state, and the threshold value for fault detection was set.

도 6a는 정상상태에서 항공기가 순항 시 발생하는 시간에 따른 가속도 크기 값을 나타낸 그래프이다. Figure 6a is a graph showing the magnitude of the acceleration value according to the time that occurs when the aircraft cruises in the steady state.

도 6b는 고장신호로서 축 마찰 신호를 인가한 경우 나타나는 주파수에 따른 가속도 크기를 나타낸 그래프이다. FIG. 6B is a graph showing an acceleration magnitude according to a frequency displayed when an axial friction signal is applied as a failure signal.

도 6b를 참조하면 축 마찰이 발생한 경우, 1차 회전 주파수(50Hz)에서 0.5배에 해당하는 25Hz에서 가속도 크기 값이 정상범위를 넘어선 비정상적인 피크값을 가짐을 확인할 수 있다. 따라서, 축 마찰이 발생하는 경우 1차 회전 주파수의 0.5배의 주파수에서 비정상적인 피크값이 발생함을 알 수 있고, 이를 기초로 하여 엔진에 축 마찰이 발생하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6B, when the axial friction occurs, an acceleration magnitude value at 25 Hz corresponding to 0.5 times the primary rotation frequency (50 Hz) has an abnormal peak value beyond the normal range. Therefore, when axial friction occurs, it can be seen that an abnormal peak value occurs at a frequency of 0.5 times the primary rotation frequency, and it can be seen that axial friction has occurred in the engine based on this.

도 6c는 고장신호로서 오일 회전 신호를 인가한 경우 나타나는 주파수에 따른 가속도 크기를 나타낸 그래프이다. 6C is a graph showing acceleration magnitudes according to frequencies appearing when an oil rotation signal is applied as a failure signal.

도 6c를 참조하면 오일 회전이 발생한 경우, 1차 회전 주파수(50Hz)에서 0.4배에 해당하는 약 20Hz에서 가속도 크기 값이 정상범위를 넘어선 비정상적인 피크값을 가짐을 확인할 수 있다. 따라서, 오일 회전이 발생하는 경우 1차 회전 주파수의 0.4배의 주파수에서 비정상적인 피크값이 발생함을 알 수 있고, 이를 기초로 하여 엔진에 오일 회전이 발생하였음을 알 수 있다.Referring to Figure 6c it can be seen that when the oil rotation occurs, the acceleration magnitude value at about 20Hz corresponding to 0.4 times the primary rotation frequency (50Hz) has an abnormal peak value beyond the normal range. Therefore, when oil rotation occurs, it can be seen that an abnormal peak value occurs at a frequency of 0.4 times the primary rotation frequency, and it can be seen that oil rotation has occurred in the engine based on this.

도 6d는 고장신호로서 축 불균형 신호를 인가한 경우 나타나는 주파수에 따른 가속도 크기를 나타낸 그래프이다. 6D is a graph showing acceleration magnitudes according to frequencies appearing when an axis imbalance signal is applied as a failure signal.

도 6d를 참조하면 축 불균형이 발생한 경우, 1차 회전 주파수(50Hz)에서 가속도 크기 값이 정상범위를 넘어선 비정상적인 피크값을 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 1차 회전 주파수(50Hz)에서 비정상적인 크기의 피크값이 검출된다는 것을 알 수 있고 이를 토대로 하여 엔진에 축 불균형이 발생하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6D, it can be seen that when an axis imbalance occurs, an acceleration magnitude value at an initial rotation frequency (50 Hz) has an abnormal peak value beyond a normal range. That is, it can be seen that the peak value of abnormal magnitude is detected at the first rotational frequency (50 Hz), and it can be seen that the shaft imbalance occurred in the engine based on this.

이러한 고장 검출 신호는 항공기의 엔진에 발생할 수 있는 고장 신호의 예로서 축 불균형 신호, 축 마찰 신호, 오일 회전 신호 외에 질량 불균형 신호, 축 정렬 오류 신호, 베어링 결함 신호 등 기타의 고장 신호 역시 전술한 방법을 사용하여 검출할 수 있다.  These failure detection signals are examples of failure signals that may occur in the engine of the aircraft. In addition to the axis imbalance signal, the axis friction signal, the oil rotation signal, other failure signals such as the mass imbalance signal, the axis alignment error signal, the bearing defect signal, etc. Can be detected using.

전술한 바와 같이 경계값 설정 및 고장 검출에 사용할 수 있는 신호로서 진동 신호가 아닌 회전 신호, 토크 신호등 엔진에서 발생할 수 있는 다양한 신호가 사용될 수 있고, 그에 따른 경계값 및 주파수 영역에서의 특정 값들은 상이한 값을 가질 수 있다.As described above, various signals that may occur in the engine, such as rotation signals and torque signals, other than vibration signals, may be used as signals that may be used for setting threshold values and detecting failures. It can have a value.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 항공기 엔진의 고장 검출 방법을 수행하는 고장 검출 장치를 나타낸 블록도이다. 7 is a block diagram illustrating a failure detection apparatus for performing a failure detection method of an aircraft engine according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면 항공기 엔진의 고장 검출 장치(700)은 센서부(710), 신호 처리부(720), 고장 검출부(730)를 포함하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 7, a failure detection apparatus 700 of an aircraft engine may include a sensor unit 710, a signal processor 720, and a failure detector 730.

센서부(710)는 엔진 또는 크랭크 샤프트와 같은 엔진에서 발생할 수 있는 신호를 감지할 수 있는 부위에 진동 신호, 회전 신호 등 고장 검출에 활용될 수 있는 신호를 검출할 수 있는 센서를 부착하는 형태로 구현될 수 있다.The sensor unit 710 attaches a sensor that can detect a signal that can be used for failure detection, such as a vibration signal or a rotation signal, to a portion capable of detecting a signal that may occur in an engine such as an engine or a crankshaft. Can be implemented.

신호 처리부(720)는 센서부(710)에서 발생된 고장 검출 신호를 주파수 영역으로 변환할 수 있다. The signal processor 720 may convert the failure detection signal generated by the sensor unit 710 into the frequency domain.

고장 검출부(730)는 항공기의 임무형태에 따른 경계값을 달리하여 신호 처리부(720)로부터 제공된 주파수 영역으로 변환된 고장 검출 신호를 기초로 항공기 엔진에 발생한 고장 여부를 판단할 수 있다. The failure detector 730 may determine whether a failure has occurred in the aircraft engine based on a failure detection signal converted into a frequency range provided from the signal processor 720 by changing a threshold value according to the mission type of the aircraft.

본 발명의 일실시예에 따르면 항공기 엔진의 고장 검출 방법 및 이러한 방법을 수행하는 항공기 엔진 고장 검출 장치는 소형항공기의 4행정 주기를 가지는 왕복 엔진에 구비되어 사용될 수 있고 이때 왕복 엔진의 고유 진동 주파수를 통해 발생하는 진동을 이용해 왕복엔진의 고장을 검출하는 것이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, a method for detecting a failure of an aircraft engine and an aircraft engine failure detecting apparatus for performing the method may be provided and used in a reciprocating engine having a four-stroke period of a small aircraft. It is possible to detect the failure of the reciprocating engine by using the vibration generated.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. This is possible.

Claims (13)

항공기 엔진의 고장 진단 방법에 있어서,
상기 항공기의 임무 형상을 판별하고 상기 임무 형상에 따른 고장 검출 경계값을 결정하는 단계; 및
상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
In the failure diagnosis method of the aircraft engine,
Determining a mission shape of the aircraft and determining a failure detection threshold according to the mission shape; And
And determining whether the aircraft engine has failed based on the failure detection threshold.
제1항에 있어서, 상기 항공기의 임무 형상은,
활주, 이륙, 순항, 하강, 착륙 중 하나인 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
According to claim 1, The mission shape of the aircraft,
Method for diagnosing a failure of an aircraft engine, characterized in that one of the slide, takeoff, cruise, descent, landing.
제1항에 있어서, 상기 고장 검출 경계값은,
상기 항공기 엔진에서 발생하는 소정의 신호에 기초한 값으로서 상기 항공기의 임무형상에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
The method of claim 1, wherein the failure detection threshold is:
A method for diagnosing a failure of an aircraft engine, characterized in that the value is based on a predetermined signal generated by the aircraft engine and changes according to the mission shape of the aircraft.
제1항에 있어서, 상기 고장 검출 경계값은,
상기 항공기 엔진의 진동 신호, 상기 항공기 엔진의 크랭크 샤프트의 RPM 정보 및 상기 항공기 엔진에 포함된 크랭크 샤프트의 토크 정보 중 적어도 하나에 기초하여 생성된 값임을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
The method of claim 1, wherein the failure detection threshold is:
And a value generated based on at least one of a vibration signal of the aircraft engine, RPM information of a crankshaft of the aircraft engine, and torque information of a crankshaft included in the aircraft engine.
제1항에 있어서, 상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장 여부를 판단하는 단계는,
상기 항공기 엔진에 포함된 크랭크 샤프트의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
The method of claim 1, wherein the determining of the aircraft engine failure based on the failure detection threshold comprises:
Failure diagnosis method of the aircraft engine, characterized in that determining whether the crankshaft included in the aircraft engine failure.
제1항에 있어서, 상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장여부를 판단하는 단계는,
상기 항공기 엔진에 설치된 센서를 이용하여 상기 센서에서 제공된 신호를 주파수 영역으로 변환한 값과 상기 항공기 엔진이 정상 상태인 경우 상기 항공기의 엔진에 설치된 상기 센서에서 제공된 신호를 주파수 영역으로 변환한 값을 비교하여 상기 항공기 엔진의 고장여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
The method of claim 1, wherein the determining of the failure of the aircraft engine based on the failure detection threshold comprises:
A value obtained by converting a signal provided by the sensor into a frequency domain using a sensor installed in the aircraft engine and a value obtained by converting a signal provided by the sensor installed in the engine of the aircraft into a frequency domain when the aircraft engine is in a normal state Fault determination method of the aircraft engine, characterized in that for determining the failure of the aircraft engine.
제1항에 있어서, 상기 고장 검출 경계값에 기초하여 상기 항공기 엔진의 고장여부를 판단하는 단계는,
상기 항공기 엔진에 질량 불균형, 축 정렬 오류, 베어링 결합 오류, 축 마찰, 축 불균형, 오일 회전 중 적어도 하나가 발생했는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
The method of claim 1, wherein the determining of the failure of the aircraft engine based on the failure detection threshold comprises:
And determining whether at least one of a mass imbalance, an axis alignment error, a bearing engagement error, an axis friction, an axis imbalance, and oil rotation has occurred in the aircraft engine.
제1항에 있어서, 상기 항공기 엔진은,
소형 항공기에 구비되는 4행정로 인해 고유 진동 주파수를 가지는 왕복 엔진인 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 방법.
The method of claim 1, wherein the aircraft engine,
The fault diagnosis method of the aircraft engine, characterized in that the reciprocating engine having a natural vibration frequency due to the four strokes provided in the small aircraft.
항공기 엔진의 고장 진단 장치에 있어서,
상기 항공기 엔진에서 발생하는 신호를 검출하는 센서부;
상기 센서부에서 발생한 상기 신호를 주파수 영역으로 변환하는 신호 처리부; 및
상기 신호 처리부에서 제공된 상기 주파수 영역으로 변환된 상기 신호를 상기 항공기의 임무형상에 따라 상기 항공기 엔진에서 발생하는 상기 항공기의 엔진이 정상 상태일 때 발생하는 정상 신호를 주파수 영역으로 변환한 신호와 비교하여 상기 항공기 엔진의 고장 여부를 판별하는 고장 검출부를 포함하는 항공기 엔진의 고장 진단 장치.
In the fault diagnosis apparatus of the aircraft engine,
A sensor unit detecting a signal generated from the aircraft engine;
A signal processing unit converting the signal generated by the sensor unit into a frequency domain; And
The signal converted into the frequency domain provided by the signal processing unit is compared with the signal converted into the frequency domain normal signal generated when the engine of the aircraft generated in the aircraft engine in the normal state according to the mission shape of the aircraft Failure diagnosis apparatus for an aircraft engine including a failure detection unit for determining whether or not the aircraft engine failure.
제 8항에 있어서, 상기 고장 검출부는,
상기 항공기 엔진에 포함된 크랭크 샤프트의 고장여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 장치.
The method of claim 8, wherein the failure detection unit,
Failure diagnosis apparatus for an aircraft engine, characterized in that determining whether the crankshaft included in the aircraft engine failure.
제 8항에 있어서, 상기 고장 검출부는,
상기 항공기 엔진에 질량 불균형, 축 정렬 오류, 베어링 결합 오류, 축 마찰, 축 불균형, 오일 회전 중 적어도 하나가 발생했는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 장치.
The method of claim 8, wherein the failure detection unit,
And determining whether at least one of a mass imbalance, an axis alignment error, a bearing engagement error, an axis friction, an axis imbalance, and oil rotation has occurred in the aircraft engine.
제8항에 있어서, 상기 항공기의 임무형상은,
활주, 이륙, 순항, 하강, 착륙 중 하나인 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 장치.
The method of claim 8, wherein the mission shape of the aircraft,
Device for diagnosing a failure of an aircraft engine, characterized in that the slide, takeoff, cruise, descent, landing.
제8항에 있어서, 상기 항공기 엔진은,
소형 항공기에 구비되는 4행정로 인해 고유 진동 주파수를 가지는 왕복 엔진인 것을 특징으로 하는 항공기 엔진의 고장 진단 장치.
The method of claim 8, wherein the aircraft engine,
The fault diagnosis apparatus of the aircraft engine, characterized in that the reciprocating engine having a natural vibration frequency due to the four strokes provided in the small aircraft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102400983B1 (en) * 2020-11-16 2022-05-20 남오현 System for warning abnormal vibrations created by aircraft engine

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