监控具有液压致动器的推力反向器的方法及计算机程序的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对具有可收起的门的航空器推力反向器进行监控的方法，该推力反向器为具有液压致动器并且配备有开关(3a，4a，5a，3B，4b，5b，Sa，Sb)的推力反向器，这些开关被布置成每个开关返回关于门的位置的信息项，该发动机包括计算机(3)，该计算机被配置为基于由开关返回的信息来测量(E1)开关的位置的代表性参数，其特征在于，该方法包括计算(E2)所测量的参数的一个或多个统计指标以及分析(E3)所计算的一个或多个统计指标的时间进展。本发明还涉及一种用于实现该方法的计算机程序。
【专利说明】
监控具有液压致动器的推力反向器的方法及计算机程序
技术领域
[0001]本发明涉及对航空器推力反向器进行监控的领域。具体地，本发明涉及下述方法和计算机程序，该方法和计算机程序用于对推力反向器进行监控以检测并预测该推力反向器中的故障。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，预防性维护操作包括在妨碍机器操作的失效出现之前对机器(例如，航空发动机推力反向器)进行检查，这种检查可选地会导致替换机器中的一个或多个部件。显然，为了从预防的角度来看有效且不带来不必要的成本，不应该以不合时宜的方式进行该操作，而是应该在机器的使用寿命中的适当的时机进行。
[0003]因此，作为一般规则，试图对推力反向器进行能够提供可靠的维护报告的有效地监控，由此使得能够优化该推力反向器的维护操作。
[0004]由此，从专利申请FR2 943 732 Al中已知一种用于对具有由电动机控制的致动器的推力反向器进行监控的方法，所述方法使用在推力反向器的操作阶段期间所获取的各种类型的参数:
[0005]-这一阶段的持续时间的代表性参数，
[0006 ]-在电动机方面的能量的代表性参数，
[0007]-在电动机方面的扭矩的代表性参数，
[0008]-电动机的参考转速与所测量的转速不同的持续时间的代表性参数。
[0009]该方法适用于电推力反向器，该推力反向器不包括液压控制。因此，对于具有液压致动器的推力反向器，仅可使用该操作阶段的持续时间的代表性参数。然而，该持续时间指标可能会受到电动机的外部环境(尤其是外部温度)的强烈影响。然而，内源性数据和外源性数据之间的相互作用并不为人所熟知。因此，该已知的方法并不适用于对具有液压致动器的推力反向器进行令人满意地监控。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提出对具有液压致动器的推力反向器进行有效地监控，并且为此提出一种用于对具有可收起的门的航空器推力反向器进行监控的方法，所述推力反向器具有液压致动器并且配备有开关，这些开关被布置成每个开关返回关于所述门的位置的数据项，发动机包括计算机，该计算机被配置为基于由所述开关返回的数据来测量所述开关的位置的代表性参数，其特征在于，所述方法包括计算所测量的参数的一个或多个统计指标以及分析所计算的一个或多个统计指标的时间进展。
[0011 ]所述方法的一些优选但非限制性的方面如下所述:
[0012]-计算所测量的所述参数的一个或多个统计指标包括确定所述参数的测量值的平均值和/或所述参数的测量值的中值和/或所述参数的测量值的标准偏差和/或所述参数的测量值的分布类型；
[0013]-分析所计算的统计指标的时间进展包括计算所述统计指标在时间窗上的斜率，或者将所计算的统计指标与先前基于在认为是健全的推力反向器操作期间测量的所述参数的测量值计算的参考指标进行比较；
[0014]-将分析所计算的统计指标的时间进展的结果与阈值进行比较，并且在超过所述阈值的情况下发出故障检测警报；
[0015]-所述方法包括:在超过所述阈值的情况下，基于所计算的统计指标来计算检测到的故障签名，并且将所检测到的故障签名与一个或多个参考签名进行比较，每个参考签名表征一种类型的失效；
[0016]-所述方法包括基于对所计算的统计指标的时间进展进行分析的结果来计算故障的发生概率；
[0017]-计算机测量的参数为分压器电路所分(divide)的电压与所述分压器电路的电源电压之间的电压比。
[0018]本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括代码指令，该代码指令用于当所述程序在计算机上被执行时执行根据本发明的方法的步骤。
【附图说明】
[0019]通过阅读以下作为非限制性示例并且参照附图给出的优选实施例的详细描述，本发明的其他方面、目的、优势和特征将变得更清楚，在附图中:
[0020]-图1示出了适于对各个开关的位置的代表性参数进行测量的分压器电路，每个开关被布置成返回关于推力反向器的门的位置的数据项；
[0021]-图2示出了推力反向器的各个开关借助于图1中所示类型的分压器电路与发动机计算机之间的连接示例；
[0022]-图3是示出根据本发明的监控方法的主要步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0023]航空发动机包括已知为FADEC( “Full Authority Digital Engine Control”，全权限数字电子控制)的控制计算机，该控制计算机通过对由诸如开关之类的多个传感器所编译的数据进行分析和连续处理来实时地作用于各个致动器。
[0024]根据现有技术，这种发动机的推力反向器包括多个可收起的门(stowabledoor),这些门在制动期间是展开的并且在其他飞行阶段期间是关闭的。每个门可以配备有具有开或关两种状态的三个开关，其中两个开关被布置成返回关于门的关闭程度的数据项，另一个开关被布置成返回关于门的打开程度的数据项。
[0025]为了防止不适时地打开门，采用了多种安全措施。让我们采用具有两个门并且具有液压致动器的推力反向器的示例，那么可能具有:
[0026]-第一安全措施，其包括S形挂钩(每个门上一个)，挂钩的位置通过每个挂钩上两个的收进开关来检测。这些挂钩是通过“液压主锁”(HPL)和“电动液压主锁”(EHPL)来致动的；
[0027]-第二安全措施，其包括PDA(枢轴门致动器)液压致动器并且具有用于检测门的位置的部署开关(每个门上一个开关)；
[0028]-第三安全措施，其包括三级锁，该三极锁的电控制独立于其它电控制。
[0029]将来自四个收进开关和两个部署开关的数据转发给FADEC计算机，使得所述计算机可以确定推力反向器的门的确切位置。
[0030]为了减少计算机与位于推力反向器的门处的开关之间的互连电缆的数量，并且由此减少整个系统的重量，可以使用一个或多个电路来检测开关的各自位置。这些电路用作多路复用器，各多路复用器在相同的传输通道上给计算机提供关于所有开关的状态的数据项，这些所有开关的位置由电路监控。
[0031]可以在专利申请WO2011/050289A1中找到其详细描述的这种电路被具体化为形成分压器电路的电阻电路。如图1中所示，这种分压器电路I可以包括与并联互连的模块M1、M2串联的输出电阻器Rlect，每个模块包括开关Sa、Sb，开关Sa、Sb基于该开关处于打开或者闭合位置与第一模块电阻器Ral、Rbl或者第二模块电阻器Ra2、Rb2串联连接。
[0032]参照图2，应当注意的是，具体地，可以发现图1中所示类型的三个电路la、lb、lc来将数据从各个开关转发给FADEC计算机(这里示出了其中的一个通道):与第一个门的收进开关3a、4a相连的第一电路la、与第一个门和第二个门的部署开关5a、5b相连的第二电路Ib以及与第二个门的收进开关3b、4b相连的第三电路lc。
[0033]图1中输出电阻器Rlect两端的电压Ulect与分压器电路I的电源电压Uexc之间的电压比的值随着开关Sa和Sb的位置而变化。已知这些比率具有1%的估计精度，并且当推力反向器打开或者关闭时具有特征值(稳定且非过渡阶段)。这些比率进一步使得能够给予开关Sa和Sb有效状态。
[0034]因此，通过测量每个被布置成返回关于门的位置的数据项的开关的位置的代表性参数，例如图1中分压器电路的该电压比UI e c t/Uexc，FADEC计算机可以确定推力反向器的门的确切位置。
[0035]本发明涉及一种用于对具有液压致动器的推力反向器进行监控的方法，该推力反向器例如为下述推力反向器:具有两个可收起的门，每个门配备有被布置成各自返回关于门的位置的数据项的开关。在本发明的范围内，并且参照图3，提出基于在步骤El期间使用由开关返回的数据得到的开关的位置的代表性参数的测量值来对推力反向器进行监控，例如基于上述的电压比的测量值，但是这不是限制性的。
[0036]该方法包括步骤E2和步骤E3，通过步骤E2来计算在步骤El期间所测量的代表性参数的一个或多个统计指标，通过步骤E3对计算出的统计指标的时间进展进行分析。
[0037]可以在推力反向器的过渡打开阶段、稳定打开阶段、过渡关闭阶段以及稳定关闭阶段之中的一个或多个操作阶段期间获取代表性参数的测量值。一般来说，过渡打开阶段起始于打开命令并且在第一时间延迟期满时结束。接着是稳定打开阶段，然后是过渡关闭阶段，该过渡关闭阶段起始于关闭命令并且在第二时间延迟期满时结束，接着是稳定关闭阶段。
[0038]统计指标的计算以及统计指标的时间进展的分析特定于一个操作阶段。因此，如果对上述四个阶段进行监控，那么针对这四个阶段中的每个阶段来计算所测量的参数的统计指标，并且在四个阶段中的每个阶段期间对这些代表性统计指标的时间进展进行分析。
[0039]按照根据本发明的监控方法，计算推力反向器的所监控的操作阶段中所测量的代表性参数的一个或多个统计指标可以包括:确定参数的测量值的平均值和/或参数的测量值的中值和/或参数的测量值的标准差和/或参数的测量值的分布类型(由此例如可以使用卡方检验来验证测量值具有高斯分布)，这些测量值是在所监控的操作阶段期间测量的。
[0040]对所计算的统计指标的时间进展的分析进而可以包括通常通过线性或者多项式回归来计算统计指标在时间窗上的斜率，该时间窗例如为可配置时长的窗口。
[0041]这种分析还可以包括将所计算的统计指标与先前基于在认为是健全(sound)的推力反向器操作期间测量的参数的测量值计算的参考指标进行比较。可以通过计算诸如Z分数之类的标准化分数来实现该比较。还可以针对多个计算出的统计指标来进行该比较，以便提供总分数。计算分数的好处在于:以相对于健全操作的距离的形式来表征所监控的推力反向器的状态。
[0042]该分析还可以包括例如通过贝叶斯网络基于所计算的指标来计算故障出现的条件概率，这种网络具有下述优势:除了借助于对所计算的指标的观察所获取的经验之外，还能够将预期的专家知识引入到图中。
[0043]可以将所计算的统计指标的时间进展的分析结果与阈值进行比较，并且如图3中的步骤E4所表示的那样，如果超过阈值，则可以发出故障检测警报。作为说明性示例，可以将统计指标在时间窗上的斜率与阈值斜率进行比较，如果超过阈值则发出警报。同样作为说明性示例，可以将所测量的统计指标与参考统计指标之间的偏差和阈值进行比较，当该偏差超过阈值时发出警报。再作为说明性示例，还可以当故障出现的条件概率超过特定阈值时发出故障检测警报。
[0044]在一个可能的实施例中，根据本发明的方法包括诊断步骤E5来对超过阈值的情况下所检测的故障进行分类以及来找出相应的失效。该步骤E5可以包括基于所计算的统计指标来计算检测到的故障签名(signature)以及将检测到的故障签名与一个或多个参考签名进行比较，每个参考签名表征一种类型的失效。参考签名通常被记录在数据库中。根据故障发生时指标的夸张行为，参考签名可以包括预期的专业知识构建的标签。一旦检测到故障并且识别出有故障的组件，还可以回顾性地构建参考标签。
[0045]在一个可能的实施例中，根据本发明的方法包括用于预测未来出现故障的预测步骤E6。该步骤E6尤其可以包括:根据通过专门知识定义的每个故障发生的预期概率以及基于所计算的统计指标定义的当前进展的签名与失效的每个特点的上述参考签名之间的偏差来回溯地计算故障的概率。由此，这种回溯性发生概率使得能够计算遇到给定的故障之前的间隔(通过在必须进行维护操作之前推力反向器剩余的操作时间或者剩余的致动周期数来表示该间隔)，或者在给定的时间帧上计算碰到给定故障的可能性。
[0046]应当注意的是，作为一般规则，可以根据专利FR2939924B1中具体描述的分析技术来实现根据本发明的方法的步骤E3-E6。并且，根据一个优选的实现方式，根据本发明的方法的各个步骤借助于程序代码指令来执行。因此，本发明还涉及一种计算机程序产品，包括代码指令，该代码指令用于当所述程序在计算机上被执行时执行上述的根据本发明的方法的步骤。具体地，同样可以用例如FADEC中的机载计算机程序以及用对代表性参数的测量值进行处理的地面上的计算机程序来实现该方法，通常例如通过FADEC来在飞机上获取并记录分压器电路的电压比的测量值。
【主权项】
1.一种用于对具有可收起的门的航空器推力反向器进行监控的方法，所述推力反向器具有液压致动器并且配备有开关(3a，4a，5a，3B，4b，5b，Sa，Sb)，所述开关被布置成每个开关返回关于所述门的位置的数据项，所述发动机包括计算机(3)，该计算机被配置为基于由所述开关返回的数据来测量(El)所述开关的位置的代表性参数，其特征在于，所述方法包括计算(E2)所测量的参数的一个或多个统计指标以及分析(E3)所计算的一个或多个统计指标的时间进展。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算(E2)所测量的参数的一个或多个统计指标包括确定所述参数的测量值的平均值和/或所述参数的测量值的中值和/或所述参数的测量值的标准偏差和/或所述参数的测量值的分布类型。3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所述分析(E3)所计算的统计指标的时间进展包括计算所述统计指标在时间窗上的斜率。4.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所述分析(E3)所计算的统计指标的时间进展包括将所计算的统计指标与先前基于在认为是健全的推力反向器操作期间测量的所述参数的测量值所计算的参考指标进行比较。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，将所述分析(E3)所计算的统计指标的时间进展的结果与阈值进行比较，并且其中，在超过所述阈值的情况下发出故障检测警报(E4)。6.根据权利要求5所述的方法，包括:在超过所述阈值的情况下，基于所计算的统计指标来计算(E5)检测到的故障签名，并且将所检测到的故障签名与一个或多个参考签名进行比较，每个参考签名表征一种类型的失效。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括基于所述分析所计算的统计指标的时间进展的结果来计算(E6)故障的发生概率。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述计算机所测量的所述参数为分压器电路(I)所分的电压与所述分压器电路的电源电压之间的电压比，所述分压器电路包括与模块(M1，M2)串联的输出电阻器(Rlect)，所述模块(Ml，M2)相互并联连接，每个模块包括所述开关(Sa，Sb)之一，所述开关基于所述开关(Sa，Sb)的位置与第一模块电阻器(RaI，Rbl)或者第二模块电阻器(Ra2，Rb2)串联连接。9.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括代码指令，所述代码指令用于当所述程序在计算机上被执行时执行根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
【文档编号】G05B23/02GK105899793SQ201480072626
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月24日
【发明人】若斯兰·考帕德, 杭-米·特朗
【申请人】斯奈克玛