WO2023083413A1 - Verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines einflusses wenigstens eines triebwerksmoduls auf eine verschlechterung einer triebwerksleistung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines einflusses wenigstens eines triebwerksmoduls auf eine verschlechterung einer triebwerksleistung Download PDF

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WO2023083413A1
WO2023083413A1 PCT/DE2022/100823 DE2022100823W WO2023083413A1 WO 2023083413 A1 WO2023083413 A1 WO 2023083413A1 DE 2022100823 W DE2022100823 W DE 2022100823W WO 2023083413 A1 WO2023083413 A1 WO 2023083413A1
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WO
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engine
module
determining
deterioration
scaler
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PCT/DE2022/100823
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Stephan KRIMMER
Andre Kando
Holger SCHULTE
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MTU Aero Engines AG
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    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
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    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0283—Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45071—Aircraft, airplane, ship cleaning manipulator, paint stripping

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance, in particular for planning engine maintenance, the engine performance being defined by an engine performance parameter.
  • a provisional workscope level is defined based on the Shop Handling Guide (SHG) and the Engine Maintenance Management Plan (EMMP), taking into account customer requests and empirical values. The actual condition of the engine or its modules has so far not been taken into account when defining the provisional work scope level, since the information required for this is not available at this point in time. If increased wear or other damage is found during engine disassembly or borescopy, the workscope level is adjusted upwards accordingly.
  • a high provisional scope of maintenance results in a high degree of dismantling, a subsequent reduction of this provisional work scope level is not intended or hardly possible. This can lead to an engine module requiring more maintenance than it would have required due to its previous aging, so that unnecessary effort and therefore also unnecessary costs are incurred.
  • a method for planning the maintenance of an engine is known from the published application US 2009/0048 730 A1, which involves monitoring an engine with a plurality of engine modules and determining one or more module-specific state estimates for one or more engine modules based on a plurality Engine parameters included. Module-specific necessary repairs can be identified automatically with this method.
  • a method for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance is proposed, which can be used in particular for planning engine maintenance.
  • the engine power is defined by at least one engine power parameter.
  • the proposed method has the following steps: a) recording at least one measured value for at least one performance parameter of the at least one engine module at a measurement time during a flight phase and recording measured values for flight parameters that characterize the engine load point at the measurement time; b) determining a change in at least one resulting module scaler of at least one module efficiency and/or at least one module flow parameter and/or at least one module pressure loss parameter of at least one engine module compared to a default or model value of the module scaler, the at least one resulting module scaler being derived from a deviation of the at least one detected calculates a measurement of the at least one performance parameter against a default or model value of the at least one measurement of the at least one performance parameter at an engine load point; c) determining at least one predetermined engine performance parameter at
  • the proposed method makes it possible to use the change in at least one engine performance parameter to determine the influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance. Based on the knowledge of the influence of different engine modules on the deterioration of engine performance, the required degree of dismantling of an engine can be determined before maintenance measures are carried out on the basis of measured values recorded on the engine components since the last maintenance. This makes it possible to avoid unnecessary measures during engine maintenance and to identify and carry out the necessary measures to restore performance. In addition, it is possible with the aid of the proposed method to at least reduce subsequently required adjustments to the scope of maintenance, from which, in addition to a reduction in maintenance costs, an improvement in reliability and transparency for the maintenance client can be achieved overall. To structure the process, the process steps are denoted by alphabetically consecutive letters. The designation of the steps only serves to structure them and does not represent any restriction with regard to the sequence in which the method steps mentioned above or in the remainder of the description are carried out.
  • engine power is defined by an engine power parameter.
  • An engine performance parameter suitable for this purpose is, for example, the exhaust gas temperature EGT, the fuel mass flow FF or the temperature T4.
  • At least one measured value for at least one performance parameter of the at least one engine module is recorded at a measurement time during a flight phase.
  • Performance parameters suitable for carrying out the method are in particular temperatures and/or pressures at defined positions in the engine, the speed of engine components, valve positions and/or air or fuel mass flows.
  • measured values for flight parameters are recorded, which characterize the engine load point at the measurement time in the present flight phase.
  • Appropriate flight parameters are in particular the current Mach number, flight altitude, fan speed, engine pressure conditions, outside temperature and thrust control parameters.
  • a change in at least one resulting module scaler compared to a default value/model value of the module scaler is determined.
  • a module scaler defines an efficiency, a flow parameter or a pressure loss parameter of an engine module such as in particular the fan, the low-pressure compressor, the high-pressure compressor, the high-pressure turbine and the low-pressure turbine compared to a default value or model value of the module scaler.
  • at least one module efficiency and/or at least one module flow parameter and/or at least one module pressure loss parameter of the engine is considered.
  • the change in the at least one resulting module scaler is calculated from a deviation of the at least one measured value recorded at the currently existing engine load point for the at least one performance parameter compared to the default value or model value of the at least one performance parameter at this engine load point.
  • the measured values are analyzed using the AnSyn method (analysis by synthesis), for example.
  • the measured values recorded are analyzed with their inner connections and processed as part of the synthesis.
  • This AnSyn method which can be used as an example for the proposed method for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance, is described in particular in the publication NATO RTO-TR-044 of the NATO Research & Technology Organization: Performance Prediction and Simulation of Gas Turbine Engine Operation, Section 5.5.2.
  • the result of the calculation is a change (delta or factor) of the at least one resulting module scaler to at least one module efficiency (e.g. delta eta HPC: high-pressure compressor efficiency), at least one module flow parameter (e.g. delta flow parameter HP C) and/or or at least one module pressure loss parameter (e.g. Delta with HPC or Delta C, HPC).
  • a change (delta or factor) of the at least one resulting module scaler to at least one module efficiency (e.g. delta eta HPC: high-pressure compressor efficiency), at least one module flow parameter (e.g. delta flow parameter HP C) and/or or at least one module pressure loss parameter (e.g. Delta with HPC or Delta C, HPC).
  • the respective module scaler is calculated, for example, using a non-linear performance calculation model of the engine.
  • At least one value of a predetermined engine performance parameter is determined at a reference engine load point.
  • the predetermined value of the engine performance parameter is determined in particular from a model calculation or from the stored data of at least one earlier measurement at the reference engine load point.
  • the effect of the (respective) change in the at least one module scaler on the at least one predetermined engine performance parameter at the measurement time is determined at the same reference engine load point.
  • a change in a module scaler results in a change in performance parameters of the respective module at the reference engine load point, and thus in a change in the engine performance parameter at the reference engine load point.
  • the influence of changes in the performance parameters of individual engine modules on engine performance can be derived, as a result of which the influence of the respective engine modules on a deterioration in engine performance can be determined.
  • the required degree of disassembly of an engine can be determined before maintenance measures are carried out based on measured values recorded on the engine components since the last maintenance
  • Aging is the change in a module parameter, such as the change in the module efficiency due to the change in the module map.
  • module aging based on the change in the resulting module scaler can be converted to engine performance parameters, such as in particular the exhaust gas temperature.
  • the change in an engine performance parameter usually represents a deterioration in engine performance. This can have multiple causes, such as the aging of a module or a change in the operating point in a module.
  • An embodiment of the method for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance has the further step of determining a sum of the effects of the changes in the one or more engine modules assigned module scalers on the predetermined engine performance parameter in order to determine the influence of the one or more engine modules to determine the deterioration of the engine performance, each engine module being assigned in particular at least one module efficiency and/or at least one module flow parameter and/or at least one model pressure drop parameter.
  • An embodiment of the method has as a further step resetting a module scaler to a default value, subsequently comparing the engine performance parameter before and after resetting the respective one module scaler to the default value and determining the amount or proportion of the respective module scaler on the change in engine performance .
  • This amount or fraction represents the modular amount or fraction of the engine module associated with the particular module scaler to change engine power.
  • An embodiment of the method has, as a further step, carrying out the preceding method steps for a group of engines, in particular the engines of a predetermined fleet. In this way, an engine can be compared with one or a fleet of engines at a reference engine load point, which is essentially freely definable.
  • the proposed method also allows the user to put together the engine fleet individually, such as engines with the same construction standards, in the same or different installation periods, with the same rating, etc. It is also possible to look at individual engine modules and compare them with individual engine modules.
  • the effect of changing the at least one module scaler on the predetermined engine performance parameter at the reference engine load point is determined between the time the engine is attached and detached from an aircraft wing. In this way, the aging contribution of individual engine modules can be determined in relation to the overall aging of the engine.
  • An embodiment of the method further comprises comparing the degradation of the predetermined engine performance parameter of one or more engines at different times between different installation periods. For example, the state of aging can be compared before and after maintenance measures have been carried out, in particular to check the effectiveness of maintenance measures with regard to the effect of power restoration. It is also possible to check and monitor maintenance in this way.
  • An embodiment of the method further comprises comparing the degradation of the predetermined engine performance parameter of one or more engines at a point in time within an installation period. For example, the need for individual engine modules to carry out maintenance measures with the aim of restoring performance can be evaluated in this way.
  • An embodiment of the method further comprises comparing the degradation of the predetermined engine performance parameter of multiple engines at the same time within a same installation period. In this way, for example, changes in the operation of the engines or engine modules can be evaluated, which have an effect on the deterioration in performance compared to a reference population.
  • one embodiment of the method includes the formation of defined engine clusters, to which subsequently analyzed engines can be assigned depending on the deterioration of the predetermined engine performance parameter of an engine module.
  • engines analyzed at a later point in time can be compared with the engines previously assigned to the clusters.
  • An assessment can then be derived from this as to whether the modules of an engine have aged comparatively severely or less severely.
  • a possible scope of maintenance for an engine is determined in a further step depending on its assignment to an engine cluster. From this assignment, it is possible in particular to determine directly whether a large or small scope of maintenance is to be expected.
  • At least one averaging takes place over a plurality of measurement times in order to filter measurement noise.
  • a mean value method, a median method or a Kalman filter can be used for filtering.
  • a device for carrying out a method for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance is proposed to achieve the object.
  • the device features: at least one first measuring device for acquiring at least one measured value for at least one performance parameter of the at least one engine module at a measurement time during a flight phase; at least one second measuring device for acquiring measured values for flight parameters which characterize the engine load point at the time of measurement; at least one storage device in which at least one default or model value of the at least one measured value, at least one default or model value of the at least one module scaler and at least one predetermined engine performance parameter are stored; and at least one computing device which is connected to the storage device and to which the measured values of the measuring devices are fed.
  • the device is set up to execute one or more specific embodiments of the previously described method for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance.
  • the at least one first measuring device is used to record at least one measured value for at least one performance parameter of the at least one engine module at a measurement time during a flight phase.
  • the at least one first measuring device can accordingly be a temperature sensor for detecting a temperature, a pressure sensor for detecting a pressure, a speed sensor for detecting a speed of an engine component, a position sensor for detecting a valve position or a mass flow sensor for detecting an air, gas or fuel mass flow .
  • the at least one second measuring device is used to record measured values for flight parameters that characterize the engine load point at the time of measurement and can be designed accordingly, for example to directly record the Mach number, flight altitude, fan speed, engine pressure conditions, outside temperature or thrust control parameters or suitable values that Allow derivation of these flight parameters in particular using the computing device.
  • At least one storage device is at least one default or model value of the at least one measured value, at least one default or model value of the at least one module scaler and at least one predetermined engine performance parameter.
  • these values can be stored in the memory device in the form of a database, where they are assigned to predetermined operating states of the engine.
  • a numerical engine model it is also possible for a numerical engine model to be stored in the storage device, from which model values for the measured values in various operating states of the engine model can be derived.
  • the device also has at least one computing device which is connected to the memory device and to which the measured values of the measuring devices are supplied in order to carry out the various computing operations which are necessary for carrying out the method.
  • the proposed device is set up to carry out one or more versions of the method described above for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance.
  • the device is set up to carry out one or more of the method steps described above.
  • the device has in particular the functionalities and devices described in each case which are required for carrying out the method steps.
  • the proposed device makes it possible to carry out the method in which the influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance can be determined on the basis of the change in at least one engine performance parameter. This makes it possible to avoid unnecessary measures during engine maintenance and to identify and carry out the measures required to restore performance. In addition, subsequently required adjustments to the scope of maintenance can be at least reduced, from which overall not only a reduction in maintenance costs but also an improvement in reliability and transparency towards the maintenance client can be achieved.
  • FIG. 1 shows an exemplary schematic representation of the structure of a method according to the invention and an exemplary device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance.
  • FIG. 1 shows an exemplary schematic representation of the structure of a method according to the invention for determining an influence of at least one engine module 15 on a deterioration in engine performance and an exemplary device according to the invention.
  • An engine 10 is shown at the top which has a plurality of engine modules 15 such as the fan 15a, the low-pressure compressor 15b, the high-pressure compressor 15c, the high-pressure turbine 15d and the low-pressure turbine 15e.
  • a second measuring device 12 for acquiring measured values for flight parameters which characterize the engine load point at the time of measurement.
  • FIG. 1 shows a memory device 20 on the left, in which at least one default or model value of at least one measured value and/or at least one default or model value of at least one module scaler and/or at least one predetermined engine performance parameter are stored.
  • the storage device 20 is connected to a computing device 30 to which the measured values of the measuring devices 11, 12 are supplied.
  • the computing device 30 can use a determining a change in at least one resulting module scaler determining the effect of that respective change on at least one engine performance parameter.
  • a change can consist, for example, of a change in the exhaust gas temperature in K or a percentage change of the previous to the current fuel mass flow ratio.
  • a 2.0% change in the module scaler "Efficiency of the high-pressure compressor Delta eta HPC" can correspond to a change in the exhaust gas temperature of 6 K.
  • module scaler 2 shows a schematic representation of the determination of the module scalers and the performance parameters of engine modules. Specification or model values of several module scalers MS t0 at time t0 are shown on the left. These correspond to the theoretically available module scalers at the current engine load point, which is characterized by the flight parameters recorded with the second measuring device 12 .
  • AnSyn calculates changes in the resulting modulus scaler MS ti from the default or model value of the modulus scaler MS t0 .
  • the resulting module scaler results from a deviation of the recorded measurement value for the performance parameter from the default or model value of the performance parameter.
  • the effect of the change in the module scaler MS on a predetermined engine performance parameter LP at the time of measurement at the engine load point can then be determined from this.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention for determining an influence of at least one engine module on a deterioration in engine performance, in particular for planning engine maintenance, the engine performance being defined by an engine performance parameter.
  • the method has at least four method steps, in a first step a) at least one measured value for at least one performance parameter of the at least one engine module 15 at a measurement time during a flight phase and measured values for Flight parameters that characterize the engine load point at the time of measurement are recorded. In a second step b), a change in at least one resulting module scaler of at least one module efficiency and/or at least one module flow parameter and/or at least one module pressure loss parameter of at least one engine module 15 compared to a default or model value of the module scaler is determined. The at least one resulting module scaler is calculated from a deviation of the at least one measured value for the at least one performance parameter from a default or model value of the at least one measured value of the at least one performance parameter at an engine load point.
  • step c) at least one predetermined engine performance parameter is determined at a reference engine load point, before step d) determines the effect of the change in the at least one module scaler on the at least one predetermined engine performance parameter at the time of measurement at the same reference engine load point.
  • a sum of the effects of the changes in the one or more engine modules 15 assigned module scalers on the predetermined engine performance parameter can be determined in order to determine the influence of the one or more engine modules 15 on the degradation of engine performance, with each In particular, at least one module efficiency and/or at least one module flow parameter and/or at least one module pressure loss parameter is assigned to engine module 15 .
  • FIG. 1 A representation of this step and its result is shown in FIG. 1 at the bottom right: the respective shares of the individual engine modules 15a, 15b, 15c, 15d and 15e in the deterioration of engine performance in the period between t1 and t2.
  • the three successive steps f), g) and h) can be carried out in the method, with a module scaler being reset to a default value in step f) and the engine performance parameters being compared before and after the module scaler is reset to the default value in step g). and in step h) the amount or proportion of the respective module scaler on the change in engine power is determined.
  • the preceding method steps are carried out for a group of engines, in particular the engines of a predetermined fleet.
  • step j) the effect of changing the at least one module scaler on the predetermined engine performance parameter at the reference engine load point between the time of attach and detach of the engine to the aircraft wing is determined.
  • step k) the degradation of the predetermined engine performance parameter of one or more engines at different points in time between different installation periods is compared.
  • step 1) the degradation of the predetermined engine performance parameter of one or more engines at a point in time within an installation period is compared.
  • step m) the degradation of the predetermined engine performance parameter of several engines at the same time within a same installation period is compared.
  • defined engine clusters are formed to which subsequently analyzed engines can be assigned depending on the deterioration of the predetermined engine performance parameter of an engine module.
  • a graphical representation of such formed engine clusters is shown at the lower left of FIG. 1, wherein the required maintenance level WL (work scope level) of the engines is plotted against the degradation of the predetermined engine performance parameter of the engine modules.
  • the cluster with engines that require less maintenance is shown in the lower left area of the graph, while the cluster with engines that require more maintenance is in the upper right area.
  • a possible scope of maintenance for an engine is determined depending on its assignment to an engine cluster.
  • the maintenance scope 35 is shown as the result in FIG. 1 at the bottom.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung, insbesondere zur Planung einer Triebwerks Wartung. Zunächst wird wenigstens ein Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase sowie Messwerte für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren erfasst. Hieraus wird eine Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers (MS) gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers (MS) bestimmt, wobei sich der wenigstens eine resultierende Modulskalierer (MS) aus einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts des wenigstens einen Leistungsparameters an einem Triebwerkslastpunkt berechnet. Die Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers (MS) auf den wenigstens einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter (LP) wird zum Messzeitpunkt an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung insbesondere zur Planung einer Triebwerks Wartung, wobei die Triebwerksleistung durch einen Triebwerksleistungsparameter definiert ist.
Im Rahmen der Wartung von Triebwerken erfolgt ein Festlegen des Wartungsumfangs (Workscope Level = definierte Wartungsanweisung) für jedes Triebwerksmodul, also der zur Wartung durchzuführenden Arbeiten und dabei auch die Definition des erforderlichen Zerlegungsgrads eines Triebwerks. Zu Beginn der Wartung wird ein vorläufiger Workscope Level auf Basis des Shop Handling Guides (SHG) und des Engine Maintenance Management Plans (EMMP) unter Einbeziehung von Kundenwünschen und Erfahrungswerten festgelegt. Der tatsächliche Zustand des Triebwerks bzw. seiner Module können bislang bei der Definition des vorläufigen Workscope Levels nicht berücksichtigt werden, da hierzu erforderliche Informationen zu diesem Zeitpunkt nicht verfügbar sind. Werden bei der Demontage des Triebwerks oder beim Boroskopieren ein erhöhter Verschleiß oder sonstige Beschädigungen vorgefunden, wird der Workscope Level entsprechend nach oben angepasst.
Ein hoher vorläufiger Wartungsumfang hat einen hohen Zerlegungsgrad zur Folge, eine nachträgliche Reduktion dieses vorläufigen Workscope Levels ist nicht vorgesehen bzw. auch kaum möglich. Dies kann dazu führen, dass ein Triebwerksmodul einen höheren Wartungsaufwand erfährt, als es aufgrund seiner bisherigen Alterung benötigt hätte, so dass unnötiger Aufwand und damit auch unnötige Kosten anfallen.
Aus der Offenlegungsschrift US 2009/ 0048 730 Al ist ein Verfahren zum Planen der Wartung eines Triebwerks bekannt, welches ein Überwachen eines Triebwerks mit mehreren Triebwerksmodulen und das Bestimmen einer oder mehrerer modulspezifischer Zustandsschätzungen für ein oder mehrere Triebwerksmodule basierend auf mehreren Triebwerksparametem umfasst. Modulspezifisch erforderliche Reparaturen können bei diesem Verfahren automatisch identifiziert werden.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung vorzuschlagen, welches zur Planung einer Triebwerkswartung einsetzbar ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung vorgeschlagen, welches insbesondere zur Planung einer Trieb werks Wartung einsetzbar ist. Die Triebwerksleistung ist dabei durch wenigstens einen Triebwerksleistungsparameter definiert. Das vorgeschlagene Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase sowie Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren; b) Bestimmen einer Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers wenigstens eines Modulwirkungsgrads und/ oder wenigstens eines Moduldurchflussparameters und/ oder wenigstens eines Moduldruckverlustparameters wenigstens eines Triebwerksmoduls gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers, wobei sich der wenigstens eine resultierende Modulskalierer aus einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts des wenigstens einen Leistungsparameters an einem Triebwerkslastpunkt berechnet; c) Ermitteln von wenigstens einen vorbestimmtem Triebwerksleistungsparameter an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt; d) Ermitteln der Auswirkung der (jeweiligen) Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den wenigstens einen Triebwerksleistungsparameter zum Messzeitpunkt am gleichen Referenz-Triebwerkslastpunkt. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es, anhand der Änderung wenigstens eines Triebwerksleistungsparameters den Einfluss wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung der Triebwerksleistung zu bestimmen. Ausgehend von der Kenntnis des Einflusses verschiedener Triebwerksmodule auf die Verschlechterung der Triebwerksleistung kann der erforderliche Zerlegungsgrad eines Triebwerks bereits vor der Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen auf Basis von seit der letzten Wartung erfassten Messwerten an den Triebwerkskomponenten festgelegt werden. Dadurch ist es möglich, unnötige Maßnahmen während einer Triebwerks Wartung zu vermeiden und die erforderlichen Maßnahmen zur Leistungswiederherstellung zu identifizieren und durchzuführen. Zusätzlich ist es möglich mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens nachträglich erforderliche Anpassungen von Wartungsumfängen zumindest zu reduzieren, woraus sich insgesamt neben einer Senkung der Wartungskosten auch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und Transparenz gegenüber dem Wartungsauftraggeber erreichen lässt. Zur Strukturierung des Verfahrens sind die Verfahrensschritte mit alphabetisch aufeinanderfolgenden Buchstaben bezeichnet. Die Bezeichnung der Schritte dient lediglich deren Strukturierung und stellt keine Beschränkung bezüglich der Abfolge der Durchführung der vorausgehend oder auch im weiteren der Beschreibung genannten Verfahrensschritte dar.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist die Triebwerksleistung durch einen Triebwerksleistungsparameter definiert. Ein für diesen Zweck geeigneter Triebwerksleistungsparameter ist beispielsweise die Abgastemperatur EGT, der Kraftstoffmassenstrom FF oder die Temperatur T4.
In einem ersten Schritt wird wenigstens ein Messwert für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase erfasst. Zum Durchführen des Verfahrens geeignete Leistungsparameter sind dabei insbesondere Temperaturen und/ oder Drücke an definierten Positionen im Triebwerk, die Drehzahl von Triebwerkskomponenten, Ventilstellungen und/ oder Luft- bzw. Kraftstoffmassenströme.
Gleichzeitig mit dem wenigstens einen Messwert für den wenigstens einen Leistungsparameter werden Messwerte für Flugparameter erfasst, welche den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt in der vorliegenden Flugphase charakterisieren. Geeignete Flugparameter sind dabei insbesondere die vorliegende Machzahl, Flughöhe, Fan-Drehzahl, Triebwerksdruckverhältnisse, Außentemperatur und Schubregelparameter.
In einem weiteren Schritt wird eine Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers gegenüber einem Vorgabewert/ Modellwert des Modulskalierers bestimmt. Ein Modulskalierer definiert dabei einen Wirkungsgrad, einen Durchflussparameter oder einen Druckverlustparameter eines Triebwerksmoduls wie insbesondere des Fans, dem Niederdruckverdichter, dem Hochdruckverdichter, der Hochdruckturbine und der Niederdruckturbine gegenüber einem Vorgabewert oder Modellwert des Modulskalierers. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird wenigstens ein Modulwirkungsgrad und/ oder wenigstens eines Moduldurchflussparameter und/ oder wenigstens ein Moduldruckverlustparameter des Triebwerks betrachtet.
Die Änderung des wenigstens einen resultierenden Modulskalierer berechnet sich dabei aus einer Abweichung des wenigstens einen am aktuell vorliegenden Triebwerkslastpunkt erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber dem Vorgabewert oder Modellwert des wenigstens einen Leistungsparameters an diesem Triebwerkslastpunkt. Dabei werden die Messwerte beispielsweise mit dem Verfahren AnSyn (Analyse durch Synthese) analysiert. Die erfassten Messwerte werden dabei mit ihren inneren Zusammenhängen analysiert und im Rahmen der Synthese aufbereitet. Dieses beispielhaft für das vorgeschlagene Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung einsetzbare Verfahren AnSyn ist insbesondere in der Veröffentlichung NATO RTO-TR-044 der NATO Research & Technology Organisation beschrieben: Performance Prediction and Simulation of Gas Turbine Engine Operation, Chapter 5.5.2. Control System Development & Analysis-By-Synthesis (AnSyn). Diese Veröffentlichung steht auch zum Download zur Verfügung: https://apps.dtic.miFdtic/tr/fulltext/u2/a403085.pdf. Das Verfahren ist auch in einer Veröffentlichung von Bauer et al. beschrieben: „Fully Automated Model-Based Performance Analysis Procedure for On-Line and Off-Line Applications“ (https://asmedigitalcollection.asme.org/turbomachinery/article/ 130/1/011007/462391/Fully- Automated-Model-Based-Performance-Analysis, J. Turbomach. Jan 2008, 130(1): 011007 (7 pages). Selbstverständlich kann zum Berechnen der Änderung des wenigstens einen resultierenden Modulskalierers aus einer Abweichung des wenigstens einen am aktuell vorliegenden Triebwerkslastpunkt erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber dem Vorgabewert oder Modellwert des wenigstens einen Leistungsparameters an diesem Triebwerkslastpunkt auch jedes andere geeignete Verfahren eingesetzt werden.
Das Ergebnis der Berechnung ist eine Änderung (Delta oder Faktor) des wenigstens einen resultierenden Modulskalierers auf wenigstens einen Modulwirkungsgrad (z. B. Delta eta HPC: Wirkungsgrad Hochdruckverdichter), wenigstens einen Moduldurchflussparameter (z. B. Delta flow parameter HP C) und/ oder wenigstens einen Moduldruckverlustparameter (z. B. Delta it HPC bzw. Delta C, HPC). Dies wird als modularer Beitrag zum Triebwerksleistungsparameter bezeichnet. Die Berechnung der jeweiligen Modulskalierer erfolgt beispielsweise mithilfe eines nichtlinearen Leistungsrechnungsmodells des Triebwerks.
In einem folgenden Schritt wird wenigstens ein Wert eines vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt. Der vorbestimmte Wert des Triebwerksleistungsparameters wird dabei insbesondere aus einer Modellberechnung oder aus den gespeicherten Daten wenigstens einer früherer Messung am Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt.
In einem nächsten Schritt wird die Auswirkung der (jeweiligen) Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den wenigstens einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter zum Messzeitpunkt am gleichen Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt. Eine Änderung eines Modulskalierers führt zu einer Änderung von Leistungsparametern des jeweiligen Moduls am Referenz-Triebwerkslastpunkt, und damit zu einer Änderung des Triebwerksleistungsparameters am Referenz-Triebwerkslastpunkt.
Aus der Kenntnis der Auswirkungen von Änderungen von Leistungsparametern der jeweiligen Triebwerksmodule am Referenz-Triebwerkslastpunkt kann der Einfluss von Änderungen der Leistungsparameter von einzelnen Triebwerksmodulen auf die Triebwerksleistung hergeleitet werden, wodurch der Einfluss der jeweiligen Triebwerksmodule auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung bestimmbar ist. Ausgehend von dieser Kenntnis kann der erforderliche Zerlegungsgrad eines Triebwerks bereits vor der Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen auf Basis von seit der letzten Wartung erfasster Messwerte an den Triebwerkskomponenten festgelegt werden
Zu einer Verschlechterung der Gesamttriebwerksleistung führt insbesondere das Altem von Triebwerkskomponenten. Als Alterung wird die Änderung einer Modulkenngröße bezeichnet, wie beispielsweise die Änderung des Modulwirkungsgrads aufgrund der Änderung des Modulkennfeldes. Entsprechend kann eine Modulalterung ausgehend von der Änderung der resultierenden Modulskalierer auf Triebwerksleistungsparameter, wie insbesondere die Abgastemperatur umgerechnet werden. Die Änderung eines Triebwerksleistungsparameters stellt üblicherweise eine Verschlechterung der Triebwerksleistung dar. Diese kann vielfache Ursachen haben, wie beispielsweise die Alterung eines Moduls oder auch die Änderung des Betriebspunkts in einem Modul.
Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung weist als weiteren Schritt das Ermitteln einer Summe der Auswirkungen der Änderungen der einem oder mehreren Triebwerksmodulen zugeordneten Modulskalierer auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter auf, um den Einfluss des einen oder der mehreren Triebwerksmodule auf die Verschlechterung der Triebwerksleistung zu bestimmen, wobei jedem Triebwerksmodul insbesondere wenigstens ein Modulwirkungsgrad und/ oder wenigstens ein Moduldurchflussparameter und/ oder wenigstens ein Modeldruckverlustparameter zugeordnet ist. Dadurch, dass die Auswirkungen der Änderungen der Triebwerksmodule für einen Referenz- Triebwerkslastpunkt vorliegen, kann deren Summe berechnet und die Gesamtauswirkung der Änderungen dieser Triebwerksmodule auf die Triebwerksleistung bestimmt werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Zurücksetzen jeweils eines Modulskalierers auf einen Vorgabewert, ein nachfolgendes Vergleichen des Triebwerksleistungsparameters vor und nach dem Zurücksetzen des jeweils einen Modulskalierers auf den Vorgabewert und ein Ermitteln des Betrags oder Anteils des jeweiligen Modulskalierers auf die Änderung der Triebwerksleistung auf. Dieser Betrag oder Anteil stellt den modularen Betrag oder Anteil des dem jeweiligen Modulskalierer zugeordneten Triebwerksmoduls zur Änderung der Triebwerksleistung dar. Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Durchführen der vorhergehenden Verfahrensschritte für eine Gruppe von Triebwerken, insbesondere der Triebwerke einer vorbestimmten Flotte auf. Auf diese Weise kann ein Vergleich eines Triebwerks mit einem oder einer Flotte von Triebwerken an einem Referenz- Triebwerkslastpunkt durchgeführt werden, welcher im wesentlichen frei definierbar ist. Damit erlaubt das vorgeschlagene Verfahren dem Nutzer auch, die Triebwerksflotte individuell zusammenzustellen wie beispielsweise Triebwerke gleichen Baustandards, in gleichen oder verschiedenen Installationszeiträumen, mit gleichem Rating, etc. Darüber hinaus ist es auch möglich, einzelne Triebwerksmodule zu betrachten und mit individuellen Triebwerksmodulen zu vergleichen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Bestimmen eines Wartungsumfangs eines Triebwerks die Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter beim Referenz-Triebwerkslastpunkt zwischen dem Zeitpunkt des Anhängens und des Abhängens des Triebwerks an einen Flugzeugflügel ermittelt. Auf diese Weise kann der Alterungsbeitrag einzelner Triebwerksmodule bezogen auf die Gesamtalterung des Triebwerks ermittelt werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu unterschiedlichen Zeitpunkten zwischen unterschiedlichen Installationszeiträumen auf. Beispielsweise lässt sich so der Alterungszustand vor und nach der Durchführung von Wartungsmaßnahmen vergleichen, insbesondere um die Wirksamkeit von Wartungsmaßnahmen bezüglich der Auswirkung der Leistungswiederherstellung zu prüfen. Auf diese Weise ist auch eine Prüfung und Überwachung der Wartung möglich.
Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu einem Zeitpunkt innerhalb eines Installationszeitraums auf. Beispielsweise lässt sich so der Bedarf einzelner Triebwerksmodule an einer Durchführung von Wartungsmaßnahmen mit dem Ziel der Leistungswiederherstellung bewerten. Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters mehrerer Triebwerke zum gleichen Zeitpunkt innerhalb eines gleichen Installationszeitraums auf. Auf diese Weise können beispielsweise Änderungen im Betrieb der Triebwerke bzw. Triebwerksmodule bewertet werden, welche eine Auswirkung auf die Leistungsverschlechterung im Vergleich zu einer Referenzpopulation aufweisen.
Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteren Schritt ein Bilden von definierten Triebwerksclustern auf, welchen abhängig von der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines Triebwerksmoduls nachfolgend analysierte Triebwerke zugeordnet werden können. Auf diese Weise können zu einem späteren Zeitpunkt analysierte Triebwerke mit den, den Clustern vorher zugeordneten Triebwerken verglichen werden. Hieraus kann dann eine Einschätzung abgeleitet werden, ob die Module eines Triebwerks vergleichsweise stark oder weniger stark gealtert sind.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem definierte Triebwerkscluster gebildet werden, wird in einem weiteren Schritt ein möglicher Wartungsumfang für ein Triebwerk abhängig von dessen Zuordnung zu einem Triebwerkscluster bestimmt. Aus dieser Zuordnung lässt sich insbesondere unmittelbar bestimmen, ob ein großer oder geringerer Wartungsumfang zu erwarten ist.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung erfolgt zum Filtern von Messrauschen wenigstens eine Mittelung über mehrere Messzeitpunkte. Zum Filtern kann dabei insbesondere ein Mittelwertverfahren, ein Medianverfahren oder ein Kalmanfilter eingesetzt werden.
In einem weiterem Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf: wenigstens eine erste Messeinrichtung zum Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase; wenigstens eine zweite Messeinrichtung zum Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren; wenigstens eine Speichereinrichtung in welcher wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts, wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens eines Modulskalierers und wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter gespeichert sind; und wenigstens eine mit der Speichereinrichtung verbundene Recheneinrichtung welcher die Messwerte der Messeinrichtungen zugeführt werden.
Die Vorrichtung ist dabei eingerichtet, eine oder mehrere Ausführungsformen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung auszuführen.
Die wenigstens eine erste Messeinrichtung dient zum Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase. Die wenigstens eine erste Messeinrichtung kann entsprechend ein Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur, ein Drucksensor zum Erfassen eines Drucks, ein Drehzahlsensor zum Erfassen einer Drehzahl einer Triebwerkskomponente, ein Positionssensor zum Erfassen einer Ventilstellung oder ein Massenstromsensor zum Erfassen eines Luft-, Gas- oder Kraftstoffmassenstroms sein.
Die wenigstens eine zweite Messeinrichtung dient zum Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren und kann entsprechend ausgebildet sein, um beispielsweise die Machzahl, Flughöhe, Fan-Drehzahl, Triebwerksdruckverhältnisse, Außentemperatur oder Schubregelparameter unmittelbar zu erfassen oder geeignete Werte, die eine Herleitung dieser Flugparameter insbesondere mithilfe der Recheneinrichtung ermöglichen.
In der wenigstens einen Speichereinrichtung ist wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts, wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens eines Modulskalierers und wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter gespeichert. Dabei können diese Werte in der Speichereinrichtung in Form einer Datenbank abgelegt sein, wo diese vorbestimmten Betriebszuständen des Triebwerks zugeordnet sind. Ebenso ist es aber auch möglich, dass in der Speichereinrichtung ein numerisches Triebwerksmodell hinterlegt ist, aus welchem Modellwerte für die Messwerte in verschiedenen Betriebszuständen des Triebwerksmodells abgeleitet werden können.
Die Vorrichtung weist ferner wenigstens eine mit der Speichereinrichtung verbundene Recheneinrichtung auf, welcher die Messwerte der Messeinrichtungen zugeführt werden, um die verschiedenen Rechenvorgänge, die zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind, auszuführen.
Insbesondere ist die vorgeschlagene Vorrichtung eingerichtet, eine oder mehrere Ausführungen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung durchzuführen.
Insbesondere ist die Vorrichtung eingerichtet, einen oder mehrere der im vorausgehenden beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Dabei weist die Vorrichtung insbesondere die jeweils beschriebenen Funktionalitäten und Einrichtungen auf, die zur Durchführung der Verfahrensschritte erforderlich sind.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des Verfahrens, bei dem anhand der Änderung wenigstens eines Triebwerksleistungsparameters der Einfluss wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung der Triebwerksleistung bestimmbar ist. Damit ist es möglich, unnötige Maßnahmen während einer Triebwerks Wartung zu vermeiden und die erforderlichen Maßnahmen zur Leistungswiederherstellung zu identifizieren und durchzuführen. Zusätzlich können dadurch nachträglich erforderliche Anpassungen von Wartungsumfängen zumindest reduziert werden, woraus sich insgesamt neben einer Senkung der Wartungskosten auch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und Transparenz gegenüber dem Wartungsauftraggeber erreichen lässt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur. Es zeigt Fig. 1 eine beispielhafte schematische Darstellung der Struktur eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Bestimmung von Modulskalierern sowie von Leistungsparametern von Triebwerksmodulen; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung der Struktur eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls 15 auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung sowie einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung. Oben ist ein Triebwerk 10 dargestellt, welches mehrere Triebwerksmodule 15 wie den Fan 15a, den Niederdruckverdichter 15b, den Hochdruckverdichter 15c, die Hochdruckturbine 15d und die Niederdruckturbine 15e aufweist.
Am Triebwerk sind mehrere erste Messeinrichtungen 11 beispielsweise in Form eines Drehzahlsensors 11a oder eines Temperatursensors 11b, 11c zum Erfassen von Messwerten für mehrere Leistungsparameter in Form einer Drehzahl oder Temperatur der jeweiligen Triebwerksmodule 15 zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase angeordnet. Im Bereich des Triebwerks 10 ist ferner eine zweite Messeinrichtung 12 zum Erfassen von Messwerten für Flugparameter angeordnet, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren.
In der Fig. 1 ist links eine Speichereinrichtung 20 dargestellt, in welcher wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert wenigstens eines Messwerts und/ oder wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert wenigstens eines Modulskalierers und/ oder wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter gespeichert sind. Die Speichereinrichtung 20 ist mit einer Recheneinrichtung 30 verbunden, welcher die Messwerte der Messeinrichtungen 11, 12 zugeführt werden. Mittels der in der Speichereinrichtung 20 vorhandenen Daten und der von den Messeinrichtungen 11, 12 erfassten Messwerten kann mittels der Recheneinrichtung 30 über ein Bestimmen einer Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers die Auswirkung dieser jeweiligen Änderung auf wenigstens einen Triebwerksleistungsparameter ermittelt werden. Eine solche Änderung kann beispielsweise in einer Änderung der Abgastemperatur in K oder einer prozentualen Änderung des vorherigen zum aktuellen Kraftstoffmassenstromverhältnisses bestehen. Beispielsweise kann so eine Änderung des Modulskalierers „Wirkungsgrad des Hochdruckverdichters Delta eta HPC“ um 2.0 % einer Änderung der Abgastemperatur von 6 K entsprechen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Bestimmung der Modulskalierer sowie der Leistungsparameter von Triebwerksmodulen. Dabei sind links Vorgabe bzw. Modellwerte von mehreren Modulskalierern MSt0 zum Zeitpunkt tO dargestellt. Diese entsprechen den theoretisch vorliegenden Modulskalierern beim aktuellen Triebwerkslastpunkt, der durch die mit der zweiten Messeinrichtung 12 erfassten Flugparameter charakterisiert ist.
Durch das Erfassen von Leistungsparametern für wenigstens ein Triebwerksmodul 15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e mit der ersten Messeinrichtung 11 zu einem Messzeitpunkt tl sowie von Flugparametern mit der zweiten Messeinrichtung, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt tl charakterisieren, werden beispielsweise mittels dem Rechenverfahren AnSyn Änderungen der resultierenden Modulskalierer MSti gegenüber dem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers MSt0 berechnet. Der resultierende Modulskalierer ergibt sich aus einer Abweichung des erfassten Messwerts für den Leistungsparameter gegenüber dem Vorgabe- oder Modellwert des Leistungsparameters. Hieraus kann dann die Auswirkung der Änderung des Modulskalierers MS auf einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter LP zum Messzeitpunkt am Triebwerkslastpunkt ermittelt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung, insbesondere zur Planung einer Triebwerks Wartung, wobei die Triebwerksleistung durch einen Triebwerksleistungsparameter definiert ist.
Das Verfahren weist wenigstens vier Verfahrensschritte auf, wobei in einem ersten Schritt a) wenigstens ein Messwert für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls 15 zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase sowie Messwerte für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren, erfasst werden. In einem zweiten Schritt b) wird eine Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers wenigstens eines Modulwirkungsgrads und/ oder wenigstens eines Moduldurchflussparameters und/ oder wenigstens eines Moduldruckverlustparameters wenigstens eines Triebwerksmoduls 15 gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers bestimmt. Der wenigstens eine resultierende Modulskalierer wird dabei aus einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber einem Vorgabeoder Modellwert des wenigstens einen Messwerts des wenigstens einen Leistungsparameters an einem Triebwerkslastpunkt berechnet. Im Schritt c) wird schließlich wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt, bevor im Schritt d) die Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den wenigstens einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter zum Messzeitpunkt am gleichen Referenz-Triebwerkslastpunkt ermittelt wird.
In einem optionalen Schritt e) des Verfahrens kann eine Summe der Auswirkungen der Änderungen der einem oder mehreren Triebwerksmodule 15 zugeordneten Modulskalierer auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter ermittelt werden, um den Einfluss des einen oder der mehreren Triebwerksmodule 15 auf die Verschlechterung der Triebwerksleistung zu bestimmen, wobei jedem Triebwerksmodul 15 insbesondere wenigstens ein Modulwirkungsgrad und/ oder wenigstens ein Moduldurchflussparameter und/ oder wenigstens ein Moduldruckverlustparameter zugeordnet ist. Eine Darstellung dieses Schritts bzw. dessen Ergebnis ist in Fig. 1 unten rechts dargestellt: die jeweiligen Anteile der einzelnen Triebwerksmodule 15a, 15b, 15c, 15d und 15e an der Verschlechterung der Triebwerksleistung im Zeitabschnitt zwischen tl und t2.
Optional können im Verfahren die drei aufeinanderfolgenden Schritte f), g) und h) durchgeführt werden, wobei im Schritt f) jeweils ein Modulskalierer auf einen Vorgabewert zurückgesetzt wird, im Schritt g) der Triebwerksleistungsparameter vor und nach dem Zurücksetzen des Modulskalierers auf den Vorgabewert verglichen wird und im Schritt h) der Betrag oder Anteil des jeweiligen Modulskalierers auf die Änderung der Triebwerksleistung ermittelt wird. In einem weiteren optionalen Schritt i) des Verfahrens werden die vorhergehenden Verfahrensschritte für eine Gruppe von Triebwerken, insbesondere der Triebwerke einer vorbestimmten Flotte durchgeführt.
In einem weiteren optionalen Schritt j) wird die Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter beim Referenz- Triebwerkslastpunkt zwischen dem Zeitpunkt des Anhängens und des Abhängens des Triebwerks an den Flugzeugflügel ermittelt.
In einem weiteren optionalen Schritt k) wird die Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu unterschiedlichen Zeitpunkten zwischen unterschiedlichen Installationszeiträumen verglichen.
In einem weiteren optionalen Schritt 1) wird die Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke zu einem Zeitpunkt innerhalb eines Installationszeitraums verglichen.
In einem weiteren optionalen Schritt m) wird die Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters mehrerer Triebwerke zum gleichen Zeitpunkt innerhalb eines gleichen Installationszeitraums verglichen.
In einem weiteren optionalen Schritt n) werden definierte Triebwerkscluster gebildet, welchen abhängig von der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines Triebwerksmoduls nachfolgend analysierte Triebwerke zuordenbar sind. Eine graphische Darstellung solcher gebildeter Triebwerkscluster ist unten links in Fig. 1 gezeigt, wobei der erforderliche Wartungsumfang WL (workscope level) der Triebwerke über der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters der Triebwerksmodule aufgetragen ist. Das Cluster mit Triebwerken mit geringerem erforderlichen Wartungsumfang ist in der Grafik im linken unteren Bereich angeordnet, das Cluster mit Triebwerken mit höherem erforderlichen Wartungsumfang im rechten oberen Bereich. In einem weiteren optionalen Schritt o), welcher nach der Bildung von definierten Triebwerksclustern folgt, wird ein möglicher Wartungsumfang für ein Triebwerk abhängig von dessen Zuordnung zu einem Triebwerkscluster bestimmt. Der Wartungsumfang 35 ist als resultierendes Ergebnis in Fig. 1 ganz unten dargestellt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Triebwerk
11 erste Messeinrichtung
11a Drehzahlsensor
11b Temperatursensor
11c T emperatursensor
12 zweite Messeinrichtung
15 T riebwerksmodul
15a Fan
15b Niederdruckverdichter
15c Hochdruckverdichter
15 d Hochdruckturbine
15e Niederdruckturbine
20 Speichereinrichtung
30 Recheneinrichtung
35 Wartungsumfang
MS Modulskalierer
LP Triebwerksleistungsparameter
WL Wartungsumfang

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung, insbesondere zur Planung einer Triebwerks Wartung, wobei die Triebwerksleistung durch einen Triebwerksleistungsparameter definiert ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase sowie Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren; b) Bestimmen einer Änderung wenigstens eines resultierenden Modulskalierers (MS) wenigstens eines Modulwirkungsgrads und/ oder wenigstens eines Moduldurchflussparameters und/ oder wenigstens eines Moduldruckverlustparameters wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des Modulskalierers (MS), wobei sich der wenigstens eine resultierende Modulskalierer (MS) aus einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Messwerts für den wenigstens einen Leistungsparameter gegenüber einem Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens einen Messwerts des wenigstens einen Leistungsparameters an einem Triebwerkslastpunkt berechnet; c) Ermitteln von wenigstens einem vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter (LP) an einem Referenz-Triebwerkslastpunkt; d) Ermitteln der Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers (MS) auf den wenigstens einen vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter (LP) zum Messzeitpunkt am gleichen Referenz-Triebwerkslastpunkt. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: e) Ermitteln einer Summe der Auswirkungen der Änderungen der einem oder mehreren Triebwerksmodulen (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) zugeordneten Modulskalierer (MS) auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter, um den Einfluss des einen oder der mehreren Triebwerksmodule (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf die Verschlechterung der Triebwerksleistung zu bestimmen, wobei jedem Triebwerksmodul (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) insbesondere wenigstens ein Modulwirkungsgrad und/ oder wenigstens ein Moduldurchflussparameter und/ oder wenigstens ein Modeldruckverlustparameter zugeordnet ist. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: f) Zurücksetzen jeweils eines Modulskalierers (MS) auf einen Vorgabewert; g) Vergleichen des Triebwerksleistungsparameters vor und nach dem Zurücksetzen des Modulskalierers (MS) auf den Vorgabewert; und h) Ermitteln des Betrags oder Anteils des jeweiligen Modulskalierers (MS) auf die Änderung der Triebwerksleistung. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: i) Durchführen der vorhergehenden Verfahrensschritte für eine Gruppe von Triebwerken (10), insbesondere der Triebwerke (10) einer vorbestimmten Flotte. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, der - 19 - vor dem Bestimmen eines Wartungsumfangs (35) eines Triebwerks (10) durchgeführt wird: j) Ermitteln der Auswirkung der Änderung des wenigstens einen Modulskalierers (MS) auf den vorbestimmten Triebwerksleistungsparameter (LP) beim Referenz- Triebwerkslastpunkt zwischen dem Zeitpunkt des Anhängens und des Abhängens des Triebwerks (10) an einen Flugzeugflügel.
6. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: k) Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke (10) zu unterschiedlichen Zeitpunkten zwischen unterschiedlichen Installationszeiträumen.
7. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: l) Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines oder mehrerer Triebwerke (10) zu einem Zeitpunkt innerhalb eines Installationszeitraums.
8. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: m) Vergleichen der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters mehrerer Triebwerke (10) zum gleichen Zeitpunkt innerhalb eines gleichen Installationszeitraums. - 20 -
9. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: n) Bilden von definierten Triebwerksclustern, welchen abhängig von der Verschlechterung des vorbestimmten Triebwerksleistungsparameters eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) nachfolgend analysierte Triebwerke (10) zugeordnet werden können.
10. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: o) Bestimmen eines möglichen Wartungsumfangs (35) für ein Triebwerk (10) abhängig von dessen Zuordnung zu einem Triebwerkscluster.
11. Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Filtern von Messrauschen wenigstens eine Mittelung über mehrere Messzeitpunkte erfolgt.
12. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung mit: wenigstens einer ersten Messeinrichtung (11, 11a, 11b, 11c) zum Erfassen wenigstens eines Messwerts für wenigstens einen Leistungsparameter des wenigstens einen Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) zu einem Messzeitpunkt während einer Flugphase; wenigstens einer zweiten Messeinrichtung (12) zum Erfassen von Messwerten für Flugparameter, die den Triebwerkslastpunkt zum Messzeitpunkt charakterisieren; wenigstens einer Speichereinrichtung (20) in welcher wenigstens ein Vorgabeoder Modellwert des wenigstens einen Messwerts, wenigstens ein Vorgabe- oder Modellwert des wenigstens eines Modulskalierers (MS) und wenigstens ein vorbestimmter Triebwerksleistungsparameter (LP) gespeichert sind; und - 21 - wenigstens einer mit der Speichereinrichtung (20) verbundenen Recheneinrichtung (30), welcher die Messwerte der Messeinrichtungen (11, 11a, 11b, 11c, 12) zugeführt werden; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, das Verfahren zum Ermitteln eines Einflusses wenigstens eines Triebwerksmoduls (15, 15a, 15b, 15c, 15d,
15e) auf eine Verschlechterung einer Triebwerksleistung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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