MX2008001440A - Metodo para monitorear motores de avion. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con u método para monitorer motores de un avión que comprende al menos dos motores (m1,m2,m3, m4) es controlado y monitoreado pro una calculadora (1, 2, 3, 4) de monitoreo de motor, las calculadores (1, 2, 3, 4) están conectadas entre ellas pro una red (5) de comunicación y cada calculadora (1, 2, 3, 4) monitores los parámetros de operación (p, V) del motor (m1, m2, m3, m4) en monitores . E l método está caracterizado porque ambas calculadoras (1,2 3, 4) emiten (60; 100) sobre la red (5) el valor (V(k)) de al menos uno de los parámetros (p(K)) para ser comparados (62; 102;103; 104) con aquellos ((k')V) del mismo parámetro ((k)p)= p(k') emitido por la otra calculadora (1, 2,, 3, 4) y porque, si un valor (V(k)) se desvía del otro (V(k')) por una diferencia (d1(k), d2(k), d3(k)) más alta que un umbral /(S) predeterminado, uno de los otros (m(k)) se diagnostica como estando en una operación anormal.

Description

MÉTODO PARA MONITOREAR MOTORES DE AVIÓN La presente invención se relaciona con sistemas para detectar deficiencias operativas de motores de avión, y más en general, de todos los sistemas de equipo al menos duplicados en el avión, y que pertenecen a las partes principales de los mismos, tales como un grupo de hélices, direcciones, etcétera. Más particularmente se relaciona con sistemas para monitorear partes principales, para advertir al personal de operación (d irección o mantenimiento) de una operación defectuosa. Como un sistema para detectar una operación anormal con el propósito de ayudar al mantenimiento, un equipo de prueba integrado (el así llamado "Equipo de Prueba I ncorporado": BITE por sus siglas en inglés) es usado generalmente, siendo específico de la mala operación en estudio. Estando advertido, el piloto del avión puede evitar utilizar tal equipo, recurrir a un equipo alternativo, y por medio de esto evitar un incidente más serio, o, siendo ayudado por el diagnóstico proporcionado por el BITE, el personal de mantenimiento podría actuar más fácilmente y más rápido sobre una operación de mantenimiento del avión para reparar el defecto. En la actualidad , la mayoría de los BITE's comprenden esencialmente detectores que colectan datos o parámetros operativos y tales parámetros son digitalizados y puestos a prueba por el software haciendo referencia a umbrales o modelos matemáticos predeterminados. Aquí, cada motor es controlado por una calculadora referida por el acrónimo "FADEC" (por sus siglas en inglés) (Control Digital de Motor de Autoridad Total). Los FADECs monitorean cada uno de los parámetros operativos del motor que controlan. Tales parámetros del motor son comparados con umbrales predeterminados que son idénticos para configuraciones idénticas de motor, cualquiera que sea el avión en el cual están instalados. Ahora, los aviones tienen cada uno un uso específico, haciendo así su desgaste individualizado. Los motores están por lo tanto sujetos a un desgaste específico y no modelizable de una manera predeterminada. Los umbrales predeterminados de arriba no pueden por lo tanto proporcionar un monitoreo de los parámetros del motor específicos a su desgaste. Sin embargo, es posible monitorear un parámetro típico del desgaste de los motores y rastrear el daño de los mismos. Determinando los umbrales de criticidad, diversas etapas de tal daño podrían ser identificadas. Pero tal técnica requeriría, entre otras cosas, determinar los parámetros más significativos de los modos de deficiencia, los umbrales de desgaste a ser aplicados a tales parámetros y la influencia ejercida por las condiciones de uso sobre su comportamiento. Todo esto requiere también un buen conocimiento de los fenómenos físicos relacionados con ellos. La solicitante ha tratado de encontrar una solución para simplificar el problema descrito arriba y consecuentemente propone su invención. Así, la presente invención se relaciona con un método para monitorear motores de avión que comprenden al menos dos motores, cada motor está controlado y monitoreado por una calculadora de monitoreo de motor, las calculadoras están conectadas entre ellas por una red de comunicación y cada calculadora monitorea parámetros operativos del motor que monitorea, el método está caracterizado porque ambas calculadoras emiten sobre la red el valor de al menos uno de los parámetros para ser comparado con aquel del mismo parámetro emitido por la otra calculadora y porque, si un valor se desvía del otro por una diferencia más alta que un umbral predeterminado, uno de los motores se diagnostica como estando en una operación anormal. Siendo idénticos el ambiente y el uso para ambos motores, solamente el funcionamiento de los mismos influye en las diferencias que son registradas. Ya no es necesario dominar las leyes de la física para detectar los defectos de los mismos. Para un avión en particular, un motor muestra un comportamiento anormal tan pronto como el desgaste mostrado por un parámetro dado es diferente del desgaste mostrado por el mismo parámetro sobre el otro motor de avión, de donde las comparaciones van a ser llevadas a cabo. Por ejemplo, los fenómenos relacionados con la temperatura, la velocidad del motor, el comportamiento y la altitud, perturban el nivel del aceite de lubricación en su tanque, haciendo imposible saber la cantidad de aceite disponible en un tiempo en particular. A través de las comparaciones mencionadas arriba, puede ser por lo menos conocido en cualquier momento si ambos motores tienen disponible la misma cantidad de aceite o si uno de los dos tanques tiene una fuga. La invención consiste en aplicar una técnica de redundancia actualmente usada en el campo de la seguridad personal y de aviones al campo mencionado arriba de la prueba incorporada de BITE usada para ayudar al mantenimiento. Tal técnica de redundancia consiste en poner en paralelo materiales de equipo críticos idénticos, un número n, para poder determinar por una comparación simple de sus salidas, que deben en cualquier momento ser considerablemente idénticas, si uno de ellos es defectuoso, o aun el que está siendo defectuoso y debe ser retirado. La detección requiere dos materiales de equipo paralelos, mientras que el aislamiento del equipo defectuoso requiere al menos tres de ellos. Aquí, existen muchos parámetros, en cuanto a las fugas de aceite en el ejemplo descrito arriba, para el cual aislar el motor defectuoso podría ser conseguido incluso para un avión bimotor.

En resumen, la técnica de redundancia del motor es por lo tanto usada tanto para propósitos de diagnóstico y pronóstico como de mantenimiento, junto con datos de probabilidad poderosos. Preferentemente, las calculadoras que monitorean los motores serán aquellas que realmente llevan a cabo las comparaciones y establecerán el diagnóstico resultante, pero esto último podría ser llevado igualmente por una calculadora central autónoma conectada con la red. Todavía preferentemente, cada diagnóstico de una calculadora de "motor" es emitido por esta última hacia la otra para ser comparado inmediatamente y ya sea ser almacenado para el mantenimiento o resultar en una acción inmediata tal como, por ejemplo, ser exhibido al piloto o emitido por una radio en una estación terrestre. Otras características y ventajas de la presente invención llegarán a ser más aparentes leyendo la descripción que sigue del método para monitorear motores de avión de acuerdo con esta invención, haciendo referencia a las figuras 1 a 3 anexas, en las cuales: La Figura 1 es una primera forma de arquitectura de un sistema de monitoreo de motores que implementa el método de la invención; La Figura 2 es una segunda forma de arquitectura de un sistema de monitoreo de motores que implementa el método de la invención; y La Figura 3 es un diagrama de flujo simplificado del método de monitoreo de motores de avión de acuerdo con la invención. Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, la arquitectura será detallada en el ejemplo de un avión de cuatro motores. El sistema 10 de monitoreo y control para los motores m 1 , m2, m3, m4 de un avión (no mostrado), comprende las calculadoras 1 , 2, 3, 4 de FADEC, cada una monitoreando y controlando un motor designado respectivamente m(1 ), m(2), m(3), m(4), o m 1 , m2, m3, m4 en las Figuras. Los FADECs, aquí cuatro de ellos, están conectados entre ellos vía el avión por una red 5 de comunicación digital AFDX (por sus siglas en inglés) (Electrónica de Aviación Total Dúplex) por ejemplo, definida por el estándar de ARI NC (por sus siglas en inglés) (Radio Aeronáutica I NCorporada) , ya sea a través de un enlace específico proporcionado para las comunicaciones presentadas en lo sucesivo, o a través de un enlace pre-existente del avión dedicado a otras comunicaciones, y emiten datos y parámetros del motor que les corresponde monitorear y controlar. Los FADECs, siendo calculadoras de dos vías, estas vías hacen posible reforzar la información recibida de uno o el otro FADECs.

En una primera modalidad (Figura 1 ), se proporciona una calculadora 6 central del "avión" también conectada con esta red 5 para reunir por una de sus funciones 61 y procesar por una de sus funciones 62, los datos y parámetros que recibe de todos los FADECs 1 , 2, 3, 4, como se explicará más adelante. En una segunda modalidad preferida (Figura 2), es uno de los FADECs 1 , 2, 3, o 4, es decir el FADEC i, el que desempeña por si mismo el papel de la función 62 de la calculadora 6, que no es útil para implementar la invención. Sin embargo, en este último caso, todos los FADECs 1 , 2, 3, 4 son idénticos y podrían procesar simultáneamente, de forma similar a la función 61 y como se explicará más adelante, datos y parámetros del motor del que son responsables, agregados con datos y parámetros (emitidos por los otros FADECs) recibidos sobre la red 5. En el primer caso, va a ser notado que la calculadora 6 central solamente puede desempeñar el papel de un intermediario 61 sobre la red 5 para solamente reunir los datos y parámetros emitidos por los FADECs y para opcionalmente determinar el FADEC i que va a realizar el procesamiento más adelante. Así, cualquier FADEC 1 , 2, 3, 4, o la calculadora 6 central, o el FADEC i, de acuerdo con la arquitectura adoptada, tiene disponibles los mismos datos y parámetros de todos los motores m1 , m2, m3, m4 del avión y realiza el procesamiento 62 de monitoreo que será explicado ahora, haciendo referencia a la Figura 3, simultáneamente con el método de monitoreo. En la etapa 100, por una función 60 de emisión sobre la red 5, las calculadoras 1 , 2, 3, 4 del FADEC emiten sobre la red 5 el valor V(1 ), V(2) , V(3) y V(4), respectivamente, de al menos un parámetro operacional para los motores m 1 , m2, m3, m4 respectivamente, junto con su marcador de motor "m 1 ", "m2", "m3", "m4" que corresponden a su dirección de emisión, y con su referencia de parámetro p(1 ), p(2), p(3), p(4), respectivamente. El FADEC j (j = 1 a 4), o la calculadora 6, recibe, ya sea a través de la función 61 de recepción y reunión para los parámetros emitidos sobre la red 5, o a través de la función 61 de los otros FADECs, los tripletes V(k), m(k), p(k) (k = 1 a 4, k diferente de j) y tiene disponibles cuatro tripletes que corresponden a k = 1 , 2, 3, 4. En la etapa 101 , por medio de la función 62 de la calculadora 6 o cualquier FADEC 1 a 4, cualquier valor V(k) es comparado con los otros tres valores V(k') para k' = 1 , 2, 3, 4, k' es diferente de k, pero solamente si p(k') = p (k), esto demuestra que este es el mismo parámetro, pero que corresponde a dos motores diferentes m(k) y m(k'). Los valores absolutos d 1 (k) , d2(k), d3(k) de las d iferencias V(k) - V(k') entre los valores de tales parámetros podrían , por ejemplo, ser calculados.

En la etapa 102, las diferencias d 1 , d2, d3 mencionadas arriba son comparadas con un umbral S predeterminado, que corresponde con una tolerancia de medición del parámetro. Si, en la etapa 103, ninguna d iferencia excede el umbral S, el procedimiento procede con la etapa 1 05 sin ninguna acción particular. De otra manera, el procedimiento procede con la etapa 104, en donde se cuenta el número de diferencias que exceden el umbral S. Luego, por ejemplo, si solamente una diferencia d 1 excede el umbral S, el evento es almacenado en una memoria M 1 y el procedimiento procede con la etapa 105. Si dos diferencias d 1 , d2 exceden el umbral S, se calcula el valor absoluto d de la d iferencia V(2) - V(1 ). Si d es más bajo que 2. S, el procedimiento procede con la etapa 1 05, de otra manera el evento es almacenado en una memoria M2 y el procedimiento procede con la etapa 105. Si las tres diferencias d 1 , d2, d3 son más altas que S, el parámetro p(k) se desvía de todos los otros parámetros p(k') por una diferencia más alta que el umbral S, entonces el motor k tiene una operación o un desgaste que se desvía anormalmente de aquel de los otros motores k'. Todas las otras funciones operativas permaneciendo además idénticas, el procedimiento procede con la etapa 106, en donde el motor es registrado como estando en una operación anormal relativa a aquella de los otros motores, por medio de una función 63 de visualización y el evento es almacenado en una memoria M3, y el procedimiento procede con la etapa 105. En la etapa 105, la inscripción en las memorias M 1 , M2, 5 M3 es fechada para permitir que una historia de los eventos sea re- establecida, para ayudar mejor al mantenimiento, y cuando el método va a ser aplicado constantemente en operación , la etapa 101 es iniciada otra vez. Cuando las calculadoras 1 , 2, 3, 4 del FADEC que í o monitorean los motores son aquellas que llevan a cabo las comparaciones y establecen el diagnóstico resultante por medio del método mencionado arriba, todas pueden emitir su diagnóstico en paralelo y tales diagnósticos por si mismos son sometidos a un voto de consolidación para determinar un diagnóstico en conjunto a 15 ser exhibido. Por medio de esto, una falla que ocurre sobre uno o dos FADECs es superada, haciendo al sistema 10 dos veces más seguro, o dos veces "operativo en falla", según la terminología anglosajona. 20 Los diagnósticos de las calculadoras del FADEC podrían ser emitidos por cada uno de ellos hacia los otros para ser comparados en los mismos y ya sea ser almacenados en un alojamiento para mantenimiento, o resultar en una acción inmediata tal como, por ejemplo, ser exhibidos al piloto o emitidos por un 25 radio en una estación "terrestre", pero tales diagnósticos también podrían ser emitidos a una calculadora central del "avión" para su memorización , visualización , transmisión terrestre o cualquier otro control de sistema que podría ser requerido. A la inversa, usando una calculadora 6 central autónoma conectada con la red 5 para centralizar el procesamiento, no es posible superar una falla que ocurre sobre la calculadora. Debe ser notado que se toma ventaja del hecho de que los motores están en una redundancia compuesta de tres partes o cuatro partes para propósitos de seguridad del personal, para explotar la redundancia inducida de los parámetros de los motores para proporcionar una mejora significativa en la exactitud del diagnóstico a las pruebas incorporadas para ayudar al mantenimiento del FADEC. Como se ha descrito, la invención se aplica a aeronaves que comprenden más de dos motores, pero es aplicable igualmente a parámetros de aviones que comprenden dos motores, para los cuales la única ocurrencia de una desviación explica un motor defectuoso. Este es, como se ha observado, el caso para niveles de aceite (u otro líquido). Éste es también el caso para otros numerosos ejemplos, tales como: la duración del arranque, que se incrementa con el desgaste del motor y que podría indicar un motor dañado y la velocidad de motor, que muestra el desgaste de la bomba de combustible.

También podría ser agregado un modelo matemático, con una evolución como una función del uso y el ambiente del avión para eliminar cualquier duda entre dos motores, los parámetros de los cuales, cuando no tienen las propiedades descritas más arriba de mostrar el motor defectuoso, se desviarán demasiado en comparación con el umbral seleccionado. Junto con la comparación del parámetro, el modelo matemático podría permitir aislar un defecto. Esta invención también podría ser aplicable a otros montajes diferentes del motor de hélice, tales como comandos de vuelo en general cuádruples, sistemas de cierre de cabina de piloto, etcétera.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES 1. Método para monitorear motores de avión que comprenden ai menos dos motores, cada motor es controlado y monitoreado por una calculadora de monitoreo del motor, las calculadoras están conectadas entre ellas por una red de comunicación y cada calculadora monitorea los parámetros operacionales del motor que controla, el método está caracterizado porque las dos calculadoras emiten sobre la red el valor de al menos uno de los parámetros para ser comparado con aquellos del mismo parámetro emitido por la otra calculadora, y porque, si un valor se desvía del otro por una diferencia más alta que un umbral predeterminado, uno de los motores es diagnosticado como estando en una operación anormal.
2. 2. Método según la reivindicación 1, en donde las calculadoras que monitorean los motores son aquellos que llevan a cabo las comparaciones y exhiben el diagnóstico resultante.
3. 3. Método según la reivindicación 1, en donde los diagnósticos son llevados a cabo por una calculadora central autónoma conectada con la red.
4. 4. Método según la reivindicación 2, en donde cada diagnóstico de una calculadora es emitido por esta última hacia otra calculadora para ser comparado en la misma.
5. 5. Método según cualquiera de las reivind icaciones 1 a 4, en donde cada diagnóstico es almacenado en una memoria para el mantenimiento.
6. 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde los diagnósticos son exhibidos al piloto o emitidos por un radio en una estación terrestre. RESU MEN La presente invención se relaciona con un método para monitorear motores de un avión que comprende al menos dos motores (m 1 , m2 , m3, m4), cada motor (m 1 , m2, m3, m4) es controlado y monitoreado por una calculadora (1 , 2, 3, 4) de monitoreo de motor, las calculadoras ( 1 , 2, 3, 4) están conectadas entre ellas por una red (5) de comunicación y cada calculadora (1 , 2, 3, 4) monitorea los parámetros de operación (p, V) del motor (m 1 , m2, m3, m4) en monitores. El método está caracterizado porque ambas calculadoras (1 , 2, 3, 4) emiten (60; 100) sobre la red (5) el valor (V(k)) de al menos uno de los parámetros (p(K)) para ser comparados (62; 102; 103; 104) con aquellos (V(k')) del mismo parámetro (p(k) = p(k')) emitido por la otra calculadora (1 , 2, 3, 4) y porque, si un valor (V(K)) se desvía del otro (V(k')) por una diferencia (d 1 (k) , d2(k), d3(k)) más alta que un umbral (S) predeterminado, uno de los motores (m(k)) se diagnostica como estando en una operación anormal. Figura para el resumen: Figura 1