用于环境排放控制和飞机联网的无线发动机监控系统的制作方法

本发明涉及飞机发动机和相关组件的实时监控，且更确切地说，本发明涉及用于飞机传感器联网的无线发动机监控系统，其符合排放标准且确定飞机发动机的维护计划表。

背景技术：

harris公司开发一种无线发动机监控系统(wems)模块，所述模块实时监控飞机发动机，而不用借助与许多飞机系统介接的较大地面数据链路单元。在共同转让的第6,943,699号；第7,456,756号；第7,595,739号；第7,755,512号；和第9,026,336号美国专利案中揭示wems模块；其揭示内容以全文引用的方式并入本文中。在一个实例中，wems模块将其发动机数据发射到座舱无线lan单元(cwlu)以供驾驶舱进一步处理，或经由卫星发射到基于地面的发动机服务提供商。

在一个实例中，wems模块介接到全权数字发动机控制器(fadec)/发动机控制单元(ecu)，且安装于发动机上，且可通过记录数百个发动机参数(取样频率例如为一秒或更小)，记录、存储、加密和发射“完整飞行”发动机数据。其具有优选的共形天线和rf收发器使用rf/802.11/蜂窝技术下载(和上传)数据，所述技术包含其它扩频技术(如非限制性实例)。

这种使用wems模块收集和存储“完整飞行”发动机数据的行为允许对发动机进行高级预测和诊断，且增加发动机“在翼时间”(tow)，并降低发动机每小时的维护费用(mcph)。在一个实例中，使用rf/(802.11)扩频/蜂窝信号将wems数据下载到机场服务器以供处理，和/或经由因特网、pstn、蜂窝或其它通信网络传输到另一工作站以用于进行飞行后分析。也可将数据上传到wems模块，所述wems模块包含用于机载处理的算法。wems模块提供直接安装于发动机上的自动无线解决方案，其利用很大的兆字节文件记录大涡轮发动机和小涡轮发动机两者的完整飞行发动机数据，且使用高速数据链路进行提取。

近来，联邦航空管理局(faa)同航空公司合作，以识别从飞机发动机排放的污染物，且研究其对环境和气候改变的影响。飞机发动机会排放二氧化碳(co2)、水蒸汽(h2o)、氮氧化物(例如一氧化氮或二氧化氮)、硫氧化物、一氧化碳(co)、部分燃烧或未燃尽的碳氢化合物(hc)、颗粒物质(pm)和其它化合物和污染物。许多这些化合物和污染物由飞机在靠近地球表面处(例如小于地平面上方3,000英尺)排放。在飞机发动机以其最低燃烧效率操作时，例如在开始起飞或着陆，轮子还在地面上时，会生成过量的一氧化碳和一些碳氢化合物。较大数量的飞机发动机排放物和污染物在机场排放，或就在着陆后或着陆前在机场排放。出于此原因，许多民用航空当局要求监控这些飞机发动机排放物。一些国家甚至建议，对飞机在其领域所排放的污染物超过阈值的飞机公司罚款。

与降低飞机排放物的这些问题有关的是飞机内容纳的众多传感器的安全相关应用，且确保在紧急情况下的冗余操作。飞机具有冗余布线，这会给飞机增重，从而又使从飞机发动机排放的污染物增加。由于大量冗余电线的存在，这又形成了一种故障点。出于所述原因，无线航空电子设备内部通信(waic)系统已发展出新的标准，其允许无线电台在单个飞机上的两个或大于两个点之间通信，同时也与飞机中的集成无线和/或安装组件(例如无线传感器)通信。waic是基于短程无线电技术，其距离通常小于100米，且低速率数据通信具有10毫瓦的低发射功率电平，且高速率数据应用具有50毫瓦的发射功率电平。waic系统提供相异的冗余、更少电线，且连接器接脚故障降低。这些系统也降低断裂绝缘和破损导体的风险，且准许在与无线传感器通信的网关网络节点(包含显示器和激励器)之间联网，且提供有线连接器失效的紧急情况下的通信冗余。布线的减少和所得飞机重量的减少也使得能够燃烧较少燃料，从而有助于减少排放物，并符合一些管辖区所要求的更严格的环境标准和阈值。waic系统也可通过减少老化布线数量，简化和减少飞机布线的寿命周期成本并利用新无线传感器从飞机系统和表面获得更多数据，来增加可靠性。

技术实现要素：

用于飞机发动机的监控系统包括与飞机发动机相关联的多个无线发动机传感器，且每一无线发动机传感器经配置以感测发动机参数，作为与来自飞机发动机的环境发动机排放物有关的发动机数据，且发射发动机数据。发动机监控模块包括：外壳，其经配置以安装在飞机发动机处；无线收发器，其由外壳携载，且经配置以从发动机传感器接收发动机数据；存储器，其由外壳携载；和处理器，其由外壳携载，且耦合到存储器和无线收发器。处理器经配置以收集并在存储器中存储发动机数据，且处理发动机数据并在环境发动机排放物超过阈值时产生警报。

用于环境发动机排放物的发动机数据可包括总碳氢化合物(thc)、总有机气体(toc)、颗粒物质(pm)、一氧化碳(co)、二氧化硫和氮氧化物中的至少一个的排气浓度。处理器可经配置以基于飞机的飞行阶段处理发动机数据，且在环境发动机排放物超过相应飞行阶段的阈值时产生警报。飞行阶段可包含飞机滑行、起飞、爬升、巡航、下降、最后进场和滑行中的至少一个。

无线收发器可经配置以向飞机发射警报。至少一个通信装置可位于驾驶舱内，所述驾驶舱接收警报，且包含显示器，所述显示器经配置以向驾驶舱中的机组人员显示警报。发动机参数可包括关于飞机发动机在飞行期间感测到的排气温度(egt)的数据，且处理器可经配置以在egt超过阈值时产生警报。多个发动机传感器可包括经配置以测量飞机的排气尾流中的微粒排放物的传感器。

基于地面的接收器可接收关于环境发动机排放物的发动机数据。处理器可耦合到基于地面的接收器，且经配置以将关于环境发动机排放物的发动机数据与飞机发动机的飞行阶段相关，且执行分析以确定飞机发动机的维护计划表。处理器可经配置以使用贝叶斯网络基于飞机发动机的飞行阶段，执行关于环境发动机排放物的数据的分析。多个无线发动机传感器可经配置以感测飞机发动机的低压缩机速度(n1)、高压缩机速度(n2)、机油压力、机油温度和燃料流量。多个无线发动机传感器还可经配置以测量气压、空气湿度、风速和空气温度中的至少一个。

用于飞机发动机的监控系统包括发动机监控模块，所述发动机监控模块包括：外壳，其经配置以安装在飞机发动机处；无线收发器，其由外壳携载；存储器，其由外壳携载；和处理器，其由外壳携载，且耦合到存储器和无线收发器。处理器经配置以收集并在存储器中存储关于在飞机发动机操作期间由多个发动机传感器感测的多个发动机参数的发动机数据。基于地面的接收器可经配置以从无线收发器接收发动机数据。处理器可耦合到接收器，且经配置以接收发动机数据，将发动机数据与飞机发动机的飞行阶段相关，且执行分析以确定飞机发动机的维护计划表。

处理器可经配置以使用贝叶斯网络执行发动机数据的分析。贝叶斯网络可包括具有包括发动机性能参数范围的变量的决策树。发动机性能参数可包括关于来自飞机发动机的环境发动机排放物的发动机数据。用于环境发动机排放物的发动机数据可包括总碳氢化合物(thc)、总有机气体(toc)、颗粒物质(pm)、一氧化碳(co)、二氧化硫和氮氧化物中的至少一个的排气浓度。飞行阶段可包含飞机的滑行、起飞、爬升、巡航、下降、最后进场和滑行中的至少一个。发动机参数可包括关于飞机发动机在飞行期间感测到的排气温度(egt)的发动机数据。发动机参数可包括飞机发动机的低压缩机速度(n1)、高压缩机速度(n2)、机油压力、机油温度和燃料流量的发动机数据。发动机参数也可包括气压、空气湿度、风速和空气温度的发动机数据。

飞机包括飞机内容纳的无线传感器服务器和多个飞机隔舱。每一飞机隔舱包括：网关网络节点，其包括无线网关收发器；和多个无线传感器，其各自连接到待感测的飞机组件。每一无线传感器可包括传感器收发器，所述传感器收发器经配置以从感测的飞机组件接收飞机数据，且经由相应飞机隔舱内的网关网络节点的无线网关收发器将飞机数据发射到无线传感器服务器。

飞机隔舱中的至少一个包括发动机机舱和发动机机舱内所负载的飞机发动机。多个无线传感器可包括无线发动机传感器。发动机机舱内容纳的网关网络节点可包括发动机监控模块，所述发动机监控模块包括：外壳，其经配置以安装在飞机发动机处；无线收发器，其由外壳携载，且经配置以从无线发动机传感器接收发动机数据；存储器，其由外壳携载；和处理器，其由外壳携载，且耦合到存储器和无线收发器，且经配置以收集并在存储器中存储发动机数据，且将发动机数据发射到飞机传感器服务器。

每一无线发动机传感器可经配置以感测发动机参数，作为关于来自飞机发动机的环境发动机排放物的发动机数据。用于环境发动机排放物的发动机数据可包括总碳氢化合物(thc)、总有机气体(toc)、颗粒物质(pm)、一氧化碳(co)、二氧化硫和氮氧化物中的至少一个的排气浓度。飞机可包括现有机载通信网络。每一网关网络节点可连接到现有机载通信网络。发动机机舱处的现有机载通信网络可包括连接到发动机监控模块的全权数字发动机控制器/发动机控制单元(fadec/ecu)。现有机载通信网络可包括航空电子设备数据总线。飞机组件可包括致动器或显示器。

多个飞机隔舱可包括驾驶舱、座舱隔舱、航空电子设备隔舱、货物隔舱、舱底、发动机机舱、燃料箱、竖直和水平稳定器、起落架舱和襟翼部件中的至少一个。无线传感器服务器可包括服务器处理器和服务器存储器。服务器处理器可经配置以在服务器存储器内存储从网关网络节点中的每一个接收的飞机数据。每一网关网络节点可配置成多跳网络配置，以使用无线通信协议相互通信，且在无线传感器服务器和无线传感器之间通信。无线通信协议可包括时分多址(tdma)、频分多址(fdma)、码分多址(cdma)、空分多址(sdma)和正交频分复用(ofdm)中的至少一个。

用于飞机发动机的监控系统包括发动机监控模块，所述发动机监控模块具有：外壳，其经配置以安装在飞机发动机处；无线收发器，其由外壳携载；存储器，其由外壳携载；和处理器，其由外壳携载，且耦合到存储器和无线收发器。处理器经配置以收集并在存储器中存储关于在飞机发动机的操作期间由多个发动机传感器感测的多个发动机参数的发动机数据，且将发动机数据发射到飞机中。发动机控制器耦合到飞机发动机，且经配置以控制发动机操作参数。发动机控制器经配置以接收从发动机监控模块发射的发动机数据，且接收当前天气预报数据，并处理发动机数据和当前天气预报数据，且基于由天气变化引起的预测飞行操作改变飞行期间的发动机操作参数。

飞机的驾驶舱内可容纳发动机控制器。所感测的发动机参数包含环境发动机排放物，包括总碳氢化合物(thc)、总有机气体(toc)、颗粒物质(pm)、一氧化碳(co)、二氧化硫和氮氧化物中的至少一个的排气浓度。发动机控制器可经配置以基于飞机的飞行阶段处理发动机数据。飞行阶段可包含飞机的滑行、起飞、爬升、巡航、下降、最后进场和滑行中的至少一个。所感测的发动机参数可包括关于飞机发动机在飞行期间所感测的排气温度(egt)的数据。传感器可连接到发动机控制器，且经配置以测量飞机的排气尾流中的微粒排放物。

附图说明

从以下本发明的详细说明中，在依据附图考虑时，本发明的其它目标、特征和优点将变得显而易见。

图1为喷气式发动机的部分片段等角视图，其展示根据非限制性实例的安装于发动机上且与fadec/ecu介接的wems模块。

图2为展示根据非限制性实例的与fadec/ecu介接以用于下载完整飞行发动机数据文件且上传算法和其它数据的wems模块的框图。

图3为展示根据非限制性实例的可下载到机场服务器且由pstn、因特网或蜂窝基础架构传递到实时分析工作站的wems发动机数据的框图。

图4为展示根据非限制性实例的与基于地面的系统无线通信的多个wems模块的框图。

图5为展示根据非限制性实例的基本功能组件的wems模块的高级框图。

图6为根据非限制性实例的实例喷气式发动机的截面，所述喷气式发动机产生将由例如无线传感器收集且被存储和从wems模块发射的发动机事件。

图7为展示根据非限制性实例的可由wems模块监控的发动机开始时和飞行期间的各种喷气式发动机事件报告的图表。

图8为展示根据非限制性实例的用于与无线传感器通信且操作为网关网络节点的模块组件的细节的wems模块的框图。

图9为根据非限制性实例的飞机和其发动机以及将发动机数据发射到座舱无线lan单元的wems模块的部分片段视图。

图10为展示根据本发明的非限制性实例的与发动机无线传感器网络(ewsn)和发动机服务提供商(esp)操作中心通信的wems模块的框图。

图11为展示根据非限制性实例的不同飞行阶段相对于飞机发动机排放物的曲线图。

图12为展示氮氧化物标准的推力对压力比的曲线图。

图13为展示飞机发动机排放物数据和导出的排放系数的图表，所述排放系数可用以确定飞机发动机排放物的阈值。

图14为展示在飞机排放物超过阈值时产生警报的过程的高级流程图。

图15为展示根据非限制性实例的进行分析以使用发动机排放物数据确定维护计划表的过程的高级流程图。

图16为展示用于使用现有数据的天气和wems发动机数据来改变发动机操作参数的过程的高级流程图。

图17为展示根据非限制性实例的飞机监控系统的飞机的环境视图，所述飞机监控系统具有与无线传感器通信的网关网络节点和作为网关网络节点的wems模块。

图18为展示根据非限制性实例的各自具有网关网络节点和无线传感器的多个飞机隔舱的框图。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更加全面地描述本发明，在这些附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以按许多不同形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。更准确地说，提供这些实施例是为了使得本公开内容将是透彻并且完整的，并且这些实施例将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。贯穿附图相同数字指相同元件，且在替代实施例中加撇标号用于指示类似元件。

根据非限制性实例，wems模块可在飞机监控系统中用作网关网络节点，所述网关网络节点在多跳网络配置中与其它网关网络节点通信，且使用无线通信协议与无线传感器服务器和无线传感器通信。

wems模块也可供飞机发动机单独使用，且处理和存储发动机参数作为与来自飞机发动机的环境发动机排放物有关的发动机数据，并处理所述发动机数据。其可在环境发动机排放物超过阈值时产生警报。举例来说，在飞机接近机场时，wems模块可通过警报用信号通知飞行员：环境发动机排放物已超出所述机场或管辖区的阈值，且可作出发动机调整，从而遵守所述管辖区或机场所建立的排放物指南。而且，可将包含环境发动机排放物的发动机参数存储和下载到例如位于发动机服务提供商处的基于地面的接收器。发动机数据可与飞行阶段相关，且例如使用贝叶斯网络执行分析(例如概率分析)以确定飞机发动机的维护计划表。

也有可能利用来自wems模块(例如在耦合到飞机发动机且经配置以控制发动机操作参数的发动机控制器中)的发动机数据处理天气预报数据。发动机控制器可位于驾驶舱，且处理发动机数据和当前天气预报数据，且基于由天气变化引起的预测飞行操作改变飞行期间的发动机操作参数。这可包含感测环境发动机排放物，且基于飞机的飞行阶段处理发动机数据。有可能测量排气温度，且使之与感测到的碳排放物相关，且确定碳信用额度数据。而且，有可能实时监控从wems模块获得的完整飞行发动机数据，且测量碳排放物以确定碳信用额度。

现参看图1，wems模块20直接安装于喷气式发动机22上，且在实例中，电连接到fadec/ecu控制单元24，所述fadec/ecu控制单元也安装于喷气式发动机上。喷气式发动机22展示涡轮26的基本元件和其它组件。喷气式发动机整流罩(也被称作机舱28)以虚线展示，且为分离隔舱。wems模块20安置于整流罩内，且如下文中更详细地解释，可操作为飞机监控系统中的网关网络节点，作为无线航空电子设备内部通信(waic)系统的部分。wems模块20可包含基本功能rf和存储器组件，例如共同转让的第6,047,165号；第6,148,179号；和第6,353,734号美国专利案的地面数据链路单元和发动机监控系统中所揭示的基本功能rf和存储器组件，所述专利案的揭示内容以全文引用的方式并入本文中。取决于优选共形天线的类型和用于喷气式发动机的整流罩28(即机舱)的性质，wems模块可安装于发动机上的不同位置。

wems模块20不仅可操作为网关网络节点，而且其也可在环境发动机排放物超过阈值时产生警报。wems模块20也可与图1中通常展示为29的无线传感器阵列来回通信。wems模块20(作为网关网络节点)不仅与位于其它飞机隔舱中的其它网关网络节点通信，而且也与形成无线传感器阵列29的个别无线传感器通信。

现参看图2，说明可操作为使信号到喷气式发动机22和信号来自喷气式发动机22的双向多路复用器的fadec/ecu24的基本框图。信号包含模拟和数字信号，且fadec/ecu24从飞机32的驾驶舱30向发动机发出命令。其也发射发动机状态和健康信号。许多信号由fadec/ecu24处理，所述fadec/ecu接着经由arinc429总线34发射信号到驾驶舱30和从驾驶舱30发射信号，在此非限制性实例中发射速率通常为10千位/秒。

在一个实例中，wems模块20包含分离数据地址作为ip地址(针对每一模块)，其链接到发动机的序列号。wems模块20安装于发动机上，且例如通过fadec/ecu上的另一端口或直接在arinc429总线34中与fadec/ecu24介接。在wems模块20中建立射频收发器能力，且所述射频收发器能力可操作以用于记录、压缩和加密完整飞行数据文件。通常，wems模块20将使用在一个实例中形成为小片状天线的共形天线40，其具有邮票的大小，例如安装于外壳(即，罩壳41)上，从而形成wems模块20的保护外壳。尽管共形天线为优选的，但有可能使用分离天线，这取决于安装wems模块20的整流罩和发动机类型。分离天线可安装于机身上的分离位置或其它位置上以用于增强通信。

wems模块20可使用存档数据存储装置以用于记录、存储和加密且接着稍后发射“完整飞行”发动机数据。在一个实例中，wems模块20可以优选的一秒取样频率记录数百条发动机参数。如下文中更详细地解释，可修改此取样频率。因此，wems模块20允许高级预测和诊断技术以增加发动机“在翼时间”(tow)，且降低发动机维护成本。举例来说，wems模块20可以喷气式发动机诊断单元进行操作，例如用于预测和健康管理应用，包含由纽约州罗切斯特市的impacttechnologies有限责任公司设计的预测和健康管理应用。

wems模块20可由几乎任何类型(包含扩频调制技术)的射频信号下载发动机数据。wems模块20可利用蜂窝、因特网或pstn通信基础架构操作，以下载完整飞行发动机数据文件，且上传算法或其它数据或程序。通常，每一wems模块将包含分离因特网协议(ip)地址，以使得其可单独寻址以用于识别且上传和下载数据。wems模块20也可与无线传感器阵列29无线地通信，且还操作为网关网络节点，且接收关于环境排放物的发动机数据。也可将发动机数据下载到发动机服务提供商以供进一步处理以便确定维护计划表。

图3展示飞机32的高级框图，所述飞机包含下载发动机数据到机场服务器42和/或从机场服务器42上传数据以用于机载处理的wems模块20，所述机场服务器可与例如公共交换电话网络(pstn)、因特网或蜂窝基础架构等通信网络44一起操作。机场服务器42包含接收器和发射器，且通过通信网络44与例如由发动机服务提供商(esp)48提供的飞行后分析工作站或具有处理能力以分析所下载发动机数据(包含排放物数据)和确定飞机发动机的最佳维护计划的其它站通信，且因此延长发动机在飞机上工作而不用移除发动机的时间。举例来说，esp48处的实时分析工作站可直接连接到机场服务器，或可直接从wems模块20接收发动机数据。

在飞行期间或在飞机接近机场时，wems模块可处理发动机数据，包含由任何无线或有线传感器感测的环境发动机排放物，且在发动机排放物超过阈值时产生警报。警报将通知飞行员：飞机可能超出特定管辖区内的排放物限值，且能够修改其发动机操作，例如收油门。而且，esp48处的实时分析工作站可获得发动机数据(包含发动机排放物)，且使发动机数据与飞机发动机的飞行阶段相关，且执行分析以确定飞机发动机的维护计划表。也可考虑在翼时间。如果无法减少排放物，或如果排放物指示需要服务或维护，那么可能需要进行维护。分析可包含使用下方所解释的贝叶斯网络，所述贝叶斯网络包含具有变量的决策树，所述变量包括在一个实例中与发动机排放物相关的发动机操作性能参数的范围。

现参看图4，展示可供wems模块20使用的无线扩频数据通信系统的总体通信系统架构的代表性实例。在此实例中，架构具有三个互连的子系统：(1)发动机wems子系统100；(2)地面子系统200(通常以机场为主，但不一定是在机场)；和(3)远程发动机数据控制中心300，其用于分析任何下载的发动机数据。一个飞机32的wems系统100可包含多个wems模块20，所述wems模块各自安装于发动机上，具有所说明的四个发动机100a到100d。两个飞机32和32'经说明为各自具有相应wems模块20、20'。每一wems模块20、20'包含机载单元(au)102、102'，其各自包含处理器、收发器、存储器和其它必要组件。每一wems模块20、20'用来通过无线通信链路120与地面子系统200的无线路由器(wr)区段201通信。出于描述的目的，参考一个飞机32和wems模块20进行以下描述。

无线路由器区段201将其从wems模块20接收的发动机数据文件直接经由有线以太网lan207路由到机场基站202，或在此一个非限制性实例中通过局域网207和机场居住者无线桥区段203间接路由。无线通信链路120可为扩频射频(rf)链路，其具有处于电磁波谱的未授权部分中的载波频率，例如在2.4到2.5ghzs-频带内(如一个非限制性实例)。无线通信链路120也可为rf、因特网、蜂窝或其它链路。

在此实例中，地面子系统200包含多个地面和/或机场居住者无线路由器区段201，其中的一个或多个分散在由系统服务的各种机场的环境内。相应地面和/或机场无线路由器201用来从wems模块20接收向地无线传输的发动机数据。每一地面子系统无线路由器201可将发动机数据转发到基站202的服务器/存档计算机终端204，所述基站可驻留在机场或其它位置处的地面子系统200的局域网207上。

基站202可经由局部通信路径207(远程网关(rg)区段206经由通信路径230介接到所述局部通信路径)耦合到远程发动机数据控制中心300的中心网关(cg)区段306，其中分析来自各种飞机的发动机数据文件。作为非限制性实例，通信路径230可包含isdn电话公司(telco)陆线，且网关区段可包含标准lan接口。可使用其它通信网络，例如蜂窝、因特网或其它无线通信。应观察到，地面子系统控制中心通信例如可使用例如卫星链路或蜂窝等其它通信媒体，而不脱离本发明的范围。

远程发动机数据控制中心300可包含系统控制器(sc)区段301和多个工作站(ws)303，其经由局域网305互连到系统控制器301。发动机安全、维护和监控分析员在远程发动机数据控制中心300评估从地面子系统200的机场基站区段202输送到远程发动机数据控制中心300的发动机数据文件。可出于不同目的分配相应工作站303。

系统控制器301可具有服务器/存档终端单元304，其优选地包含数据库管理软件，所述数据库管理软件用于在其从地面子系统检索下载文件时提供发动机数据文件的有效传送和分析。作为非限制性实例，一旦已检索到文件，此数据库管理软件便可从基站区段的存储器删除现有文件。

如上文所简要描述，且如图5中所概略地说明，每一wems模块20通常可包含外壳21和双向无线(基于射频载波)子系统，所述双向无线子系统容纳例如微处理器132等处理单元和相关联的存储器或数据存储装置134，所述相关联的存储器或数据存储装置充当存档数据存储装置134a和用于进行通信(包含包通信)的缓冲器134b。存储器134耦合到fadec/ecu。处理单元132可接收和压缩发动机数据，且将经压缩数据存储于其相关联的存储器134中。报告可由处理单元132产生，所述报告包含许多项发动机数据，以及来自发动机的排放物是否超过阈值。

发动机数据和报告可经由rf收发器136和其优选共形天线40下载。为了提供双向rf通信能力，收发器136可与图4中所示的无线路由器201一起操作以用于上传和下载数据。而且，wems模块20可操作为网关网络节点，且与无线传感器阵列29(图1)无线通信，如下文进一步解释。

如果rf通信链路为扩频和优选802.11链路，那么在此非限制性实例中，所关注的未授权2.4到2.5ghzs-频带区段的多个子带通道中的每一个可为可用的，且优选使用。可使用其它未授权或授权频带。无线路由器201可连续地广播询问信标，所述询问信标含有表示机场的排放功率电平限制的信息。使用其收发器内的自适应功率单元，wems模块20可通过将其排放功率调整为将不超过由管控机场的管辖区所强加的通信限制的水平，对此信标信号作出响应。无线(rf)收发器136接着存取存储于存储器134中的发动机数据文件，加密发动机数据，且经由无线地面通信链路的选定子通道将发动机数据文件发射到无线路由器201。

接收方无线路由器201将数据文件暂时转发到基站区段，直到可经由通信路径230将文件自动发射到远程发动机数据控制中心300以供分析为止。

出于参考的目的，参考图6和7描述喷气式发动机，可使用其上所描述的无线发动机监控系统(wems)模块20。每一发动机可具有一个发动机安装wems模块20，且每一wems模块可具有特定数据地址(例如因特网地址或其它ip地址)，从而允许服务提供商近实时地存取wems模块和其数据，且执行“智能”维护。此地址链接到发动机序列号，且将用以存储常规和关键发动机信息。使用wems模块因此可减少发动机每小时的维护费用(mcph)。

图6说明通常指示为400的喷气式发动机的一个截面，其展示基本组件和进入和来自喷气式发动机的发动机气流fadec/ecu控制402，所述发动机气流fadec/ecu控制可用于实时监控发动机事件。这些事件可在开始起飞的第一分钟左右期间下载到远程发动机数据控制中心300，或保存到wems模块中的存储器，且稍后被下载以确定目的地处是否能保证“在翼”发动机维护。

出于清楚起见，描述此喷气式发动机的参考数字从400开始依次向后。如图6中所示，发动机气流fadec/ecu控制402可包含核心隔舱泄压；机油箱加压；机油箱通风；主动间隙控制；低压和高压补偿；通风和排干功能。这些功能可通过基本fadec/ecu控制系统402监控，如所属领域的技术人员所已知。图6中的发动机实例对应于具有fadec/ecu或pmc控制的通用电动cf6-80c2高级设计，其具有n1推力管理和共涡轮机械设备。尽管说明此喷气式发动机，但自然可使用用于不同喷气式发动机的其它控制系统，如所属领域的技术人员所已知。

所说明的发动机的一个叶片具有六个可变级和加固型级，其具有低排放燃烧器和30个加压喷嘴和改进的排放物。发动机具有克维拉安全壳，从而得到较低安全壳重量和复合风扇外部导流板。发动机具有增强型高压涡轮机(hpt)，所述hpt具有一个叶片材料的级和高级冷却以及主动间隙控制。

风扇模块包含铝/克维拉安全壳404和93英寸经改进的航空/叶片406。风扇模块具有合成的外部导流板408，所述外部导流板具有铝/复合尾部风扇箱410和钛风扇框412以用于减少损失。风扇模块另外具有四级正交增压器414和风扇撑杆(具有12个位置)416之间的可变旁通阀(vbv)。发动机包含压缩机入口温度(cit)探针418。

高压压缩机包含igv护罩密封件420和具有级3-14424的沟槽式罩壳的叶片鸠尾密封422。压缩机包含轮叶平台密封426和短绳级8低损耗泄压系统428和改进的摩擦外罩降低间隙430。

压缩机后框包含燃烧器430和点火器插塞432，所述点火器插塞具有燃料喷嘴434和外部导流板436。压缩机后框包含通风口密封件438和4r/a/o密封件440和4r轴承442和4b轴承444。压缩机后框还包含5r轴承446和5r/a/o密封件448、散流器450和压力平衡密封件452。压缩机后框还包含级1喷嘴454。

高压涡轮区包含控制级1和2的主动间隙，以及指示为456的涂布护罩。高压涡轮区还包含定向固化级1叶片和阻尼叶片458，以及冷却空气输送系统。高压涡轮包含热匹配支撑结构和主动间隙控制和简化撞击，其具有支架轮叶支撑和线性舱顶。改进的内部结构荷载路径具有改进的圆度控制、固体护罩和改进的舱顶。这些组件位于高压涡轮区的通常为460的区域内。

低压涡轮技术区包含间隙控制462、360e罩壳464、从排放气体移除涡流的空气动力撑杆466和形成为单件式铸造的涡轮后框468。

许多这些组件包含无线发动机传感器和结构力传感器，所述传感器在开始起飞期间且贯穿整个飞行过程产生信号。可经由wems模块20将信号中继到地面上维护机组人员和/或分离的远程发动机数据控制中心，所述远程发动机数据控制中心具有其自身的处理器和数据分析以用于进行高级分析。

图7说明在一个实例中在发动机开始期间监控的组件，所述组件包含发动机液压系统、油压(psi)、发动机断路开关、油温(摄氏度)、燃料流量(lb/hr)、n2l和n1l(两者按百分比计算)、油温和egt(两者单位是摄氏温度)和wf。在曲线图的竖轴上展示一些范围，而在曲线图的横轴上展示时间。

根据非限制性实例，且如下文进一步详细描述，可在wems模块20内感测和处理环境发动机排放物，所述wems模块在个别或组合组件的环境发动机排放物(例如总碳氢化合物)超过阈值时产生警报。在一个非限制性实例中，阈值可由特定国家的国际民用航空组织(icao)或在不同飞行阶段期间来自飞机发动机的排放物的通用国际标准建立。环境发动机排放物的发动机数据可由其它传感器感测，以使得在非限制性实例中，可建立总碳氢化合物(thc)、总有机气体(tog)、颗粒物质(pm)、一氧化碳(co)、二氧化硫和氮氧化物中的至少一个的排气浓度。可感测个别组件的碳氢化合物和其它有机气体。

红外激光和相关联的传感器或其它尾流分析装置480(图6)可用以检测尾流排放物，或其它技术可用于分析来源于飞机排气的尾流，且结合无线或有线发动机传感器更准确地确定来自飞机的环境发动机排放物。特定传感器可用以测量排放物，所述传感器包含用于在直接喷气式发动机排气处或在尾流内测量二氧化氮(no2)、硝酸(hno3)和硝酸铵(nh4no3)微粒以及其它颗粒物质和无机或有机化合物的传感器。这将允许很早识别超过icao限值的发动机。

现在关于图8到10描述wems模块，所述wems模块也可作为网关网络节点进行通信，其与位于其它发动机隔舱中的其它网关网络节点进行多跳通信，且与发动机无线传感器网络(ewsn)通信以用于以不同取样速率取样无线发动机传感器，且在来自发动机的排放物超过例如由icao建立的阈值的情况下产生警报，且用于确定发动机的维护计划表。出于描述的目的，参考数字从500开始依次向后。wems模块20、喷气式发动机22、fadec/ecu控制单元24、喷气式发动机整流罩或机舱28、座舱处的驾驶舱30、飞机32、arinc429总线34、共形天线40和罩壳41(外壳)的参考数字在整个描述中保持不变，具有类似参考数字。

图8为类似于图5中所示的wems模块的wems模块20的框图，但是图8展示可根据非限制性实例使用的不同功能组件和子组件的更多细节。fadec24与wems模块20介接，且向wems模块中的电力控制器502提供电力，所述wems模块与基带媒体存取控制(mac)电路504和双wifi/wimax无线电506交互操作，所述双wifi/wimax无线电又充当根据802.11和802.16标准的收发器。在一个实例中，其为第一无线发射器。此收发器(无线电)506可在其它标准下操作，但是通过共形天线发射和接收数据，所述共形天线在此实例中对应于发射(tx)共形天线42a和接收(rx)共形天线42b。

fadec24经由arinc429总线34与处理器510通信，所述处理器在此非限制性实例中对应于芯片上系统(soc)，例如霍尔特hi-8582/8583集成电路芯片。此芯片与接口现场可编程门阵列(fpga)512交互操作，所述fpga与ata控制器514和发动机数据存储516(例如60gb快闪存储器)交互操作。接口fpga512与处理器(如wems主机cpu518)交互操作，所述wems主机cpu又与程序闪存和ram520以及基带媒体存取控制电路504交互操作。相关联的发动机无线传感器网络(ewsn)中央处理单元(cpu)522和收发器523可充当询问单元和如下文所解释的用于无线发动机传感器的接收器。收发器(无线电)523可通过共形天线发射和接收数据，例如在发射(tx)共形天线524a和接收(rx)共形天线524b处所说明的实例。

如所说明，接收共形天线524b可从无线传感器和其它传感器或装置(例如红外传感器和光学器件，以及感测发动机自身处以及尾流中的排放物的接收器)接收发动机数据和环境排放物数据。可将相同数据发射到fadec。无线电506可在不同协议下操作，以便利用其它网关网络节点发射和接收数据，如下文中更详细地解释。

在此系统中，在wems模块20安装于飞机发动机上之后，不需要飞机修改，且不需要手动干预。如下文在飞行期间所指示，wems模块20获取、存储和加密“完整飞行发动机数据”，且可在飞行期间或飞行后自动且无线地下载发动机数据。根据本发明的非限制性实例，wems模块20可在飞行期间获取大量的数据，且例如使用符合arinc429的通信协议提供所述获取的发动机数据的全球“实时”下载。此为在最高端商业和运输飞机上用作双线数据总线和数据协议以支持航空电子设备局域网(lan)的航空电子设备数据总线的技术标准。所述总线为具有分离的发射和接收端口的自定时和自同步串行数据总线。双绞线提供平衡差分通信信令。

每一arinc通信包通常具有32位值和五个字段，所述字段包含奇偶校验位、用以指示数据字段是否有效的正负号/状态矩阵(ssm)、用以指示字中的数据被视为正确数据的正常操作(no)；用以指示数据由测试源提供的功能测试(ft)；用以指示使得数据待检或遗漏的故障的故障警告(fw)；和用以指示数据遗漏或不精确的未经计算数据(ncd)。ssm(如正负号/状态矩阵)可指示数据的正负号或其它定向，例如北/南或东/西。arinc429芯片上系统电路510(例如霍尔特集成电路hi-8582或hi-8583)为硅门cmos装置，所述硅门cmos装置将16位并行数据总线直接介接到arinc429串列总线24。arinc429处理器510包含两个接收器，所述接收器各自具有标签辨识、32x32fifo和模拟线路接收器。每一接收器可最多编程16个标签。

图9说明根据本发明的非限制性实例的飞机32和两个飞机发动机22的片段截面图，所述飞机发动机各自具有发动机安装wems模块20。飞机32包含驾驶舱530，所述驾驶舱具有座舱无线lan单元(cwlu)532，所述cwlu充当无线接入点，且从wems模块20接收通信信号。cwlu532与包含卫星数据单元542、低噪声放大器/功率放大器(lna/pa)544和高增益卫星通信天线546的卫星通信单元540交互操作。这些组件形成用于卫星通信链路的第二无线发射器。cwlu532也与uhf收发器550交互操作，所述uhf收发器可用于空对地通信，例如飞机上使用的早期空对地无线电话频带。uhf收发器也充当第二无线发射器。使用wems模块20、cwlu532和卫星554说明多跳通信，所述卫星与地面入口点556用户卫星天线(例如接收发动机服务提供商(esp)562的数据的卫星接收碟形天线)通信。在飞行期间，wems模块20无线地连接到座舱无线lan单元532，且可将关键“飞行中发动机安全数据”下载到esp562，或具有分析数据的机载处理器。此数据可支持用于海洋航线的faaetops(扩展式双操作)。

卫星通信链路提供“实时”发动机数据传送，且支持esp处或机载的关键发动机决策(包含“飞行中发动机关闭”)，以确定发动机中的一个是否应关闭。可在发动机服务提供商562处实现飞机发动机数据的实时分析，所述实时分析包含用于发动机诊断的基于性能的合约报告、飞机发动机的健康和状态、性能燃烧、在翼时间和环境影响(碳排放物)或机载飞机。卫星通信可包含不同通信信令和协议，包含直接广播卫星(dbs)、固定卫星服务(fss)、ku、ka和c频带通信。

或者，uhf收发器550可用于以848到850mhz和894到896mhz(作为可连接到地面系统的早期电话频带的部分)通信。如图8和9中所示的系统允许在飞行期间下载大量“高价值”和“时间关键”数据，且提供发动机数据的全球“实时”下载。wems模块20与国际航班上通常可用的资源介接，所述资源包含根据非限制性实例在arinc763标准下操作的wifi座舱无线lan单元532，其应用于服务器机载商业飞机，允许乘客拥有“天上办公室”。可接入空中卫星通信，所述空中卫星通信根据arinc741标准使用卫星数据单元542和所描述的其它组件操作。航空公司现可更密切地监控飞机发动机性能，包含符合适用于双发动机飞机的iawetops认证要求，其航线转向时间比使用一个发动机大60分钟，且使得航线转向时间比具有大于两个发动机的飞机大180分钟。etops为由美国联邦航空管理局(faa)定义的扩展式双操作的首字母缩写，且允许双发动机客机(例如空中客车a300或波音737一直到波音787)飞行先前双发动机飞机所不能飞的长距离线路。

wems数据(如实时飞机发动机数据)允许飞机机组人员决策以进行飞行中检查，且必要时关闭或调整发动机的发动机推力。算法可编程到wems模块20或驾驶舱处或基于地面的esp562处的处理器中以提供处理，从而基于感测的发动机数据确定发动机操作参数，且确定如果已超出某些发动机操作参数，那么是否应进行飞行中关断。可甚至在飞行期间将算法上传到wems模块20，从而允许wems模块20可“实时地”配置。也有可能关于什么样的超过数将进行研究和处理(取决于环境或其它条件)从驾驶舱向wems模块20进行请求。举例来说，有可能配置wems模块20以在飞行期间仅下载特定监控参数和数据，而不是下载大量数据。wems模块因此可配置以便进行数据收集、存储和发射(包含废气排放物)。wems模块20可配置，且可从驾驶舱或从esp562进行编程。举例来说，如果在飞行期间发生振动，那么有可能增加各种振动发动机传感器的取样频率，同时减少其它传感器的取样频率，以使得在飞行期间收集更多关于振动统计的数据。

在一个实例中，wems模块根据ieee802.11或ieee802.16标准操作，且在优选2.4ghz频带下在无线局域网(wlan)530下实施。wems模块也在3.6和5.0ghz频带下操作。空中调制技术使用与802.11b和8011g协议中定义的基本协议(通常使用2.4ghzism频带)相同的基本协议，其将各种频带中的每一个划分成通道。举例来说，将2.4000到2.4835ghz频带划分成以5mhz间隔开的13个通道，通道的可用性通常由各个国家调整。因此，取决于飞机的全世界地理位置，wems单元20可经由其无线电506在不同通道上且以不同功率(取决于特定地点的管辖要求)通信。取决于地区要求，通道中的一些也可重叠。通常将数据帧划分成特定的标准化段，所述特定的标准化段包含mac标头、有效载荷和帧校验序列字段(fcs)。可使用不同mac标头和帧控制字段，且将其再分成各种子域。这些可取决于飞机的地理位置和地区管辖规则进行修改。

802.16为用于无线城域网的无线宽频带标准，如在名称“wimax”(全球微波接入互操作性)下商品化的无线man。wimax利用无线本地环路标准化空中接口和相关功能。wimax需要物理装置层(phy)，且以可缩放ofdma(正交分频多重存取)操作以携载数据，且支持约1.25mhz与20mhz之间具有约2,048个副载波的通道带宽。其支持自适应调制解码和有效64qam译码方案。在一些情况下，可使用16qam和qpsk。系统的wems模块20和其它相关联的组件可包含多进多出(mimo)天线以提供用于较高带宽的非视线传播(nols)特性和用于良好误差性能的混合自动重复请求(harq)。mac子层可包含数个会聚子层，所述会聚子层描述例如以太网、非同步传输模式(atm)和因特网协议(ip)等金属线技术如何封装于空中接口上，以及如何分类数据。在数据传送期间可使用高级加密标准(aes)或数据加密标准(des)以得到较高安全性。可使用各种功率节省机构，包含睡眠或空转模式。可通过分配在订户台与基站之间的每一连接来支持服务品质(qos)。

图10说明wems模块20可如何在无线连接中与由多个不同无线发动机传感器形成的现有发动机无线传感器网络(ewsn)600交互操作，所述无线发动机传感器在此实例中说明为个别节点600a到600f，以提供旋转子系统(例如飞机发动机中的涡轮叶片和轴承组合件)和气体路径参数(例如温度、振动、应力和压力)的精确监控。尽管仅说明六个无线发动机传感器，但应理解，用于一个喷气式飞机发动机的发动机无线传感器网络600可包含最小数百个此类无线发动机传感器。传感器将感测包含发动机排放物的不同发动机参数。在wems模块20处的分离ewsncpu522(对应于图8中的ewsncpu)可与从不同无线发动机传感器接收的发动机数据交互操作以进行通信，且所述cpu可配置形成ewsn600的无线传感器改变取样速率，且通过与无线发动机传感器中的每一个交互操作的适当无线收发器来询问传感器。从无线发动机传感器接收的发动机数据可如上文所解释地处理，且通过fadec或通过与选定传感器的无线通信来调整飞机组件。

wems模块20不仅介接到如图10中所说明的fadec24，而且也无线地介接到无线发动机传感器，所述无线发动机传感器经配置以形成ewsn600，且监控关键发动机参数。ewsn拓扑可不同于简单星形网络以及高级多跳无线网状网络。跳数与网络之间的传播可通过路由或溢流进行。如图10中所展示，各种无线发动机传感器包含燃料流量感应器(sf)；温度传感器(st)；压力传感器(sp)；水平传感器(sl)；加速度传感器(sa)；和振动传感器(sv)。当然，出于说明的目的，这仅是代表性样本，且在飞机发动机中使用许多其它无线发动机传感器。无线发动机传感器中的每一个可包含双向且提供发动机控制的各种换能器。每一无线发动机传感器形成无线节点，且可包含感测机制，且包含无线电收发器和天线以及微控制器(处理器)和相关联的软件和能量(或功率)源。这允许实时检测和诊断故障，可向飞行员警示所述故障。

ewsn600与wems模块20交互操作，且提供经济的方法来监控、检测和诊断发动机的涡轮单元或其它组件内的问题和目标机械加压组件。使用ewsn600也提供在fadec24与ewsn数据源之间的数据融合的机会，以将数据自动和无线地转发到基于地面的发动机服务提供商操作中心562以用于进行飞行后分析，且允许检测、诊断和预报不同涡轮组件内出现的问题。从ewsn600获得的数据提供涡轮组件故障的早期检测和诊断，且帮助防止灾难性的故障，且允许实时数据获取宝贵的发动机可操作、性能和设计信息。驾驶舱30可包含座舱无线lan单元532，所述座舱无线lan单元包含局部发动机诊断单元574，所述局部发动机诊断单元可为用于局部发动机诊断的处理器或其它cpu。

局部发动机诊断574可包含耦合到飞机发动机且经配置以控制发动机操作参数的发动机控制器578。此可为到发动机的有线连接或无线连接。发动机控制器接收发动机数据，并且还天气预报数据，且处理发动机数据和当前天气预报数据，且基于由天气变化引起的预测飞行操作改变飞行期间的发动机操作参数，如下文将更详细地解释。wems数据可包含感测发动机参数作为环境发动机排放物，所述环境发动机排放物包括总碳氢化合物(thc)、总有机气体(toc)、颗粒物质(pm)、一氧化碳(co)、二氧化硫和氮氧化物中的至少一个的排气浓度。感测发动机参数还可包含飞机发动机在飞行期间的排气温度(egt)。感测发动机参数也可包含在飞机的排气尾流中感测的微粒排放物。

图10也说明发动机无线传感器网络600可如何下载发动机排放物数据。可将具有相关发动机排放物数据的发动机数据从wems模块20发射到其它网关网络节点以用于存储于传感器服务器中。数据也存储于wems模块20中。可将一起具有发动机排放物数据的发动机数据下载到例如在图9和10中说明为562的发动机服务提供商(esp)，且进行分析。处理器可接收发动机数据，使发动机数据与飞机发动机的飞行阶段相关，且执行分析以确定飞机发动机的维护计划表。发动机数据的分析可包含使用贝叶斯网络，所述贝叶斯网络包含具有包括与例如发动机排放物相关的发动机性能参数的范围的变量的决策树。此外，wems模块可利用其处理器分析发动机排放物数据，且在发动机排放物超过阈值时产生警报。此情形在飞机接近可具有要求排放物不超过阈值的管辖法的机场时尤其相关，且如果有可能，那么飞行员可调整发动机操作使其处于排放物限值内。而且，它将给予飞行员必要的信息以用于进行可能需要的任何发动机维护。举例来说，可清洁燃料流量输送系统，且对喷气式发动机执行其它短期维护操作。如果wems模块20产生警报，那么警报可显示于移动显示装置575(例如能够处理且在装置上显示其它数据的飞行机组人员的平板装置)上。

图11展示作为非限制性实例的不同飞行阶段和可测量的环境发动机排放物数据的类型(包含与涡轮(n1)的rpm、空气/燃料比(a/f)和燃料流量(单位是kg/s)相关的发动机操作参数)的曲线图。可测量以获得发动机发射数据的其它环境发动机排放参数包含二氧化碳(co2)的百分比、一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、氮氧化物nox)，其单位皆为百万分率(ppm)。此数据可包含一氧化碳(co)或碳氢化合物(hc)(如ch4)，以及氮氧化物(如no2)，单位是每公斤(kg)燃料多少克。图11的曲线图展示某些组件的环境排放物如何在空转期间以及在较低发动机转速下增加，且在巡航时最小。不同类型的无线和/或有线发动机传感器可用以感测和测量环境排放物。作为非限制性实例，用于感测发动机排放物的其它装置包含气溶胶质谱仪(ams)、多角度吸收光度计(maap)、冷凝微粒计数器(cpc)和差分迁移率分析仪(dma)。可使用其它实例。

也有可能处理关于发动机气体温度(egt)对风扇转速(例如核心速度(n2)和风扇转速(n1))的数据。如果感测到egt上与约5到10度的阈值平均值的温度差，那么此情形可指示发动机的退化。已发现可分析风扇转速对燃料流量，且从阈值的2％改变是显著的。这些是可用于确定应何时产生警报的实例阈值。

通常，计量表是不可靠的，且有可能查看发动机核心速度egt和燃料流量。喷气式发动机的性能退化往往会增加燃烧器入口温度和燃料空气比，这会增加烟尘排放物。个别碳氢化合物种类的测量值指示大部分主要种类的碳氢化合物的排放物指数随着增加发动机功率而相互成比例地下降。在甲醛中也可见到此情形，甲醛是丰富排放的碳氢化合物，且可准确地测量。如颗粒物质(pm)的微粒化合物可包含硫酸盐和有机挥发性馏分。这些化合物中的一些也可在尾流中通过红外激光和相关光学器件和接收器测量，且所接收的信息于检测器中处理。人们相信硫酸盐比重与发动机功率具有极少相关性，但在低发动机功率处，排气中的有机组分最大。

羰基排放物的三个组成部分为甲醛、乙醛和丙酮。wems模块20将分析这些环境排放物，且在飞机接近机场并排放过量的排放物或着陆时产生警报。如果排放物突然增加，那么wems模块20也可在起飞之后或在巡航期间产生警报。wems模块20也可经由座舱无线lan单元(532)或网关网络节点将排放物数据和其它发动机报告数据转发到驾驶舱，如下文中更详细地解释，以使得驾驶舱的飞行员或其它机组成员可检索数据，且在驾驶舱中的显示装置(例如，平板、手机或其它装置575(图10))上显示所述数据。

此类型的信息对于飞行机组人员来说是有益的，因为在较高发动机功率设定下会生成氮氧化物。在最小空转推力处(例如在飞机停在机场时)，氮氧化物排放物指数也具有高值。碳氢化合物随着功率增加而降低，且推力最小(例如约21％)，例如功率设定被称作最小空转。在最小空转推力处，碳氢化合物的浓度最大，且碳氢化合物的排放物指数最高。一氧化碳排放物随着功率设定的下降而增加，且在最小空转推力处，一氧化碳排放物指数为最高值。

应理解，飞机污染物可在如下三个不同分区中在物理上和/或化学上变换：(1)在离开发动机内的燃烧器之后，(2)在热排气尾流中的发动机的下游，和(3)在排放物冷却，且与周围大气混合之后。在热燃烧气体与环境空气混合以快速冷却气流，且形成气溶胶微粒时，较重的碳氢化合物可在飞机发动机离开时冷凝。在排气尾流处，一些排放物继续冷却，且一些分子经历产生冷凝到微粒(在尾流中碰撞并形成较大微粒)中的其它分子的化学反应，但大小仍是微观的。尾流中的所得颗粒物质(pm)中的一些可固体或液体，且包含烟尘中的碳、例如硝酸铵和硫酸铵等无机盐，以及冷凝到气溶胶微粒中的重碳氢化合物。

排放物中的一些对气候改变和/或空气质量两者具有不同影响。举例来说，co2、h20、氮氧化物、硫氧化物和颗粒物质(例如非挥发性化合物)皆可对气候改变产生影响，而包含碳氢化合物、甲烷(ch4)和一氧化碳(co)的相同产物可影响空气质量。二氧化碳为碳氢化合物燃料完全燃烧的产物，例如喷气式飞机得到燃料且与空气中的氧气组合以生成co2。水蒸汽也是完全燃烧的产物。燃料中的氢气与空气中的氧气组合以生成凝结尾迹(如凝迹)中的水。在空气穿过飞机发动机中的高温/高压燃烧室时生成氮氧化物，且空气中存在的氮气和氧气形成氮氧化物。这些氮氧化物促成臭氧和二次颗粒物质(pm)形成。

燃烧碳氢化合物可为不完全的，如未燃尽的碳氢化合物(uhc)或挥发性有机化合物(voc)，且可排除一些低反应性化合物。碳氢化合物排放物中的一些具有毒性。有危害的空气污染物(hap)促成臭氧形成。甲烷是基本的碳氢化合物，且机场中甲烷的影响高度取决于当地环境。一氧化碳的形成是由于燃料中碳的不完全燃烧，但也会促成臭氧形成。硫氧化物在大多数石油燃料中存在的少量硫在燃烧期间与空气中的氧气组合时生成，且促成二次颗粒物质形成。许多非挥发性颗粒物质(pm)是小烟尘微粒，例如由于不完全燃烧且由经冷凝气体的气溶胶形成的黑色碳。这些组分可能足够小从而被吸入，且可影响老年人和年轻人，且在一些环境条件下会有严重的后果，且出于所述原因，这些组分被密切地监视。

可将来自尾流的二氧化氮(no2)转换成硝酸(hno3)蒸气，其与大气中的氨气相互作用，且形成硝酸铵(nh4no3)微粒。氧化反应可涉及来自尾流的气态碳氢化合物，且产生形成有机气溶胶微粒的可冷凝的有机化合物。大浓度的这些组件会对健康产生威胁，且展示检查和维持恰当排放水平的重要性。例如地平面臭氧、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和铅等其它颗粒物质(pm)是飞机可促成的共同空气污染物。气候可能会有一些影响，且在任何分析中应被考虑进来，例如用于确定维护计划表。可以考虑气候对尾流中和可能在排气处的航空排放物的影响。

由于例如二氧化碳和水蒸汽等气体以及由燃气涡轮燃烧器中的不完全燃烧产生的例如一氧化碳、碳氢化合物和黑色碳微粒等污染物会使太阳能和热辐射相互作用，气候效应可能会有影响。在存在水蒸汽的情况下，任何硫氧化物排放物会形成硫酸，这可进一步与地球边界层中的氨气相互作用，以形成硫酸铵微粒。已知氮氧化物会影响臭氧的形成，且在巡航海拔形成硝酸，且在存在氨气的情况下在边界层中形成硝酸铵微粒，且将影响空气质量，且因此被监控。在巡航海拔处的烟尘和黑色碳微粒与例如硫酸或硝酸等其它化学品相互作用，且形成小微粒，所述小微粒充当用于在某些条件下冷凝存在于上层大气中的水蒸汽的成核点。其可形成较大微粒和凝结尾迹。较小微粒可保持在大气中悬浮更长时间，且对人体健康造成风险。

其它化合物可与飞机排气相关联，且由各种传感器感测。这些化合物包含苯、pah、醛、丙酮、乙炔、铬、二甲苯、汞、镍、甲苯、苯酚、甲酚和相关化合物。发现氮氧化物主要存在于进场、起飞和爬升阶段(被称为lto循环)。对于医学领域的人员来说，测量这些化合物和其它排放物的重要性是显而易见的。臭氧可减损肺功能，而一氧化碳对心脏血管会有影响。氮氧化物将刺激肺且降低对呼吸传染的抵抗力。颗粒物质可影响过早死亡率，且加重呼吸和心血管疾病，并改变肺功能，且增加呼吸系统症状(这是由于肺组织和结构的改变以及更改的呼吸防御机构)。挥发性有机化合物(voc)可刺激眼睛和呼吸道，且造成头痛、头昏眼花、视觉障碍和记忆损伤。

也存在包含臭氧、一氧化碳、氮氧化物、微粒物质和挥发性有机化合物的空气污染物的环境效应。在飞机处或在发动机服务提供商处进行处理时可考虑发动机数据和环境排放物数据。在飞机处约1米内或附近取样时，排放微粒在单大小模式内对数正态分布。此情形可与下游约200米相比，其中下游微粒分布展现出两个相异的模式。一个模式可对应于非挥发性，且在大致相同直径处观察到的峰值为1米样本。刚成核硫和有机微粒占有的其它微粒的峰值可小于12纳米。

已发现对于任何给定天的平流输送的尾流数据，给定级别内的发动机间的变化小于5％的基于质量和数目排放物指数。环境大气条件的改变很可能影响颗粒物质排放物，且预期对微粒数目的影响大于对微粒质量的影响。因此，于分析中，可考虑天气条件，例如气压、空气湿度、风速和空气温度。

已发现，喷气式发动机中的性能退化倾向于增加燃烧器入口温度，反映排气温度(egt)和燃料空气比的增加，这会增加烟尘排放物。因此，可在不同飞行阶段的排放物与用于维护或发动机检修需要之间进行直接相关。无线发动机传感器可考虑可测量的不同参数，包含总和非挥发性气溶胶。dgeom为基于数目的几何平均直径，其也可被认为是如几何标准差的西格马。可考虑如基于质量(体积度量)几何平均直径的dgeomm，其包含基于数目的排放物指数(ein)和基于质量的排放物指数(eim)。许多喷气式发动机表明dgeom随着功率增加。也发现相对于排放物测量值中的铬，其并非显著不同于环境浓度。已确定金属分布的变化在发动机之间比在发动机荷载之间大得多。过滤器上收集的离子质量可能很低，以使得仅硫酸盐离子高于检测仪器的检测限值。

可由发动机服务提供商使用以确定维护计划表的许多阈值可为从icao标准导出的那些阈值，所述icao标准通常使用3,000英尺作为断点，且限定混合高度为出现污染物混合的大气的竖直区域。在所述高度上方，释放的污染物通常不会与地平面排放物混合，且不会对本地区域中的地平面浓度起作用。通常，3,000英尺水平被用作标准。因此，混合分区的高度主要影响进场和爬升的时间中模式，且在计算氮氧化物排放物而非碳氢化合物或一氧化碳时此情形最为显著。阈值中的一些可被视为icao发射数据，和由icao释放的导出的排放系数，如例如图12中所阐述。根据非限制性实例，此数据和导出排放系数可用以确定警报的阈值，且确定维护计划表。

甚至在1,500英尺处(保守假设)，对一氧化碳和碳氢化合物的地平面浓度的影响很小。但对于高于3,000英尺的飞机高程，氮氧化物可为大量的，这是由于臭氧效应。通常，氮氧化物为二氧化氮(no2)，但氮氧化物(no)有问题，且可进行测量。在一些情况下，例如在环境上有挑战性的盆地(例如洛杉矶盆地)中，二氧化氮浓度可小于二氧化氮的浓度。

氮氧化物排放水平的改变也可与同燃烧器流量参数有关的排放物相关。举例来说，比燃料消耗量(sfc)和燃烧器流量参数对组件老化的敏感度可通过增加循环温度和压力来增强。这将导致氮氧化物排放物对用于循环的发动机降级的较高敏感性。发动机性能退化可与随时间推移的不同老化条件相关联，且可包含归因于锈蚀、外来对象摄取、沉淀物积聚(汇集)、部分冲蚀和通用磨损的发动机部分的物理变形。对于包含排气温度(egt)、比燃料消耗量sfc的燃料消耗或燃料流量(ff)、涡轮入口温度、低或高压滑阀速度(分别为n1或n2)和/或发动机压力比(epr)和其它发动机性能标准改变的可测量发动机参数中的物理改变，降级更为明显。已发现流量容量改变中的组件效率损失可在出现egt上升时导致较热循环温度。举例来说，可指示具有egt的阈值，且在30到50k之间的egt的上升和/或在2％到4％之间的sfc的增加需要检修。因此，sfc的3％增加将为合理的降级限值，且因此对氮氧化物排放物具有影响。

可应用用于循环的不同排放物相关和方程。表6中发现用于不同发动机循环的实例，如lukachko和waitz的标题为“发动机老化对飞机nox排放物的影响(effectsofengineagingonaircraftnoxemissions)”(asme，1997)的文章中所描述，所述揭示内容以全文引用的方式并入本文中。这些类型的方程可例如在分析中使用，且在下方再现：

图13为较高推力发动机的nox标准的曲线图，其展示克/千牛(g/kn)的推力对压力比(pr)。曲线图适用于重新经鉴定的燃气涡轮发动机的nox标准，额定推力在26.7之间但小于或等于89.0kn，且由压力比和额定推力区分。此类型的曲线图有助于建立用于产生警报和用于辅助维护动作和确定维护计划表的阈值。在联邦寄存器(2012年6月18号星期一第77卷第117号规则和规章，第36356页)中发现相关数据的实例，所述揭示内容以全文引用的方式并入本文中。

可考虑尾流分析。应理解，尾流为移动通过另一列且可在飞机处测量的一个流体的列。不同技术可用以分析尾流。可产生激光束，且光学器件将激光束聚焦到排气尾流中，且产生火花。在飞机上可携载其它感测设备。

在非限制性实例中，发动机服务提供商(esp)可接收包含发动机排放物数据的发动机数据，且处理数据并执行分析以确定飞机发动机的维护计划表。此可包含使用贝叶斯网络执行发动机数据的分析，所述贝叶斯网络包括具有包括发动机性能参数的范围的变量的决策树。可使用其它预测性分析。数据可汇编为数据包流，其含有具有二进制标头以维持较佳数据跟踪的压缩xml文件，且数据可破坏飞行计划相关、海洋或主机轨迹报告。有可能使用spss作为统计包，例如社会科学相关软件和特定数据分析。

可使用xml撕碎机撕碎数据。易变数据结构可用以创建数据字符串。可使用范围分割表。贝叶斯网络可被用作图解模型，所述图解模型经由定向非循环图表示随机变量和条件依赖性，其中贝叶斯网络表示维护征兆之间的概率性关系以计算发动机维护的概率，所述维护征兆包含发动机数据反映发动机磨损和关于发动机排放物的问题。有效算法可用以执行网络中的推理和学习。

图14为说明wems模块可如何在环境发动机排放物超过阈值时产生警报的高级流程图760。参考数字从700开始依次向后。过程开始(框702)。在wems模块内实时收集发动机数据(框704)。作为非限制性实例，此发动机数据包含来自传感器(例如感测发动机排放物(例如颗粒物质、碳氢化合物和氮氧化物)的无线发动机传感器)的发动机排放物数据。此数据还可包含如先前所描述的来自尾流分析的排放物数据。

在wems模块20处，处理发动机数据，且将其剖析成用于个别排放物组分的数据，例如氮氧化物的浓度或选定碳氢化合物的浓度(框706)。也可关于飞行阶段剖析数据。如上文所描述，也感测其它排放物组分，且所列出的仅是非限制性实例。wems模块处的处理器比较每一个别排放物组分与所述组分的阈值(框708)，且确定其是否超过阈值(框710)。如果任何排放物组分超过阈值，那么wems模块产生到驾驶舱的警报(框712)。如果在驾驶舱处超出阈值，那么飞行员可采取校正动作或计划进行维护(框714)。过程结束(框716)。如果排放物组分不超过阈值，那么过程再次开始。

在操作实例中，飞机可接近机场附近的地理区域。局部管辖区可具有严格环境规则，其管控来自飞机的发动机排放物在管辖区所强加的特定限值或阈值内。举例来说，可要求总碳氢化合物或特定碳氢化合物或氮氧化物低于例如由icao建立且在上文描述的某一阈值。局部管辖区也可对可能未维持那些排放物处于或低于阈值的任何飞机罚款，且例如从wems模块或其它保留记录的数据库中抽查飞机记录，以确定排放物是否大于任何阈值。甚至可在机场处发生测量，使用感测设备测量排气。而且，在空转时，排放物可能很高，这是因为飞行员增加推力或涡轮速度，使得机场处的排放物过量，且超出阈值。飞行员可能够通过下调或改变燃料流量，作出校正性动作。如果不能，那么可计划进行维护。

图15为高级流程图，其在750处说明用于使用包含发动机排放物数据的发动机数据和使用例如贝叶斯网络确定飞机发动机的维护计划表的实例方法。过程开始(框752)，且收集包含发动机排放物的完整飞行发动机数据(框754)。此数据将包含飞行条件和飞机飞行通过的已知天气模式，因为所述飞行条件和天气模式可影响不同飞行阶段的推力、涡轮速度和环境发动机排放物。在飞机着陆之后，将完整飞行发动机数据下载到发动机服务提供商(esp)(框756)。然而，如上所指出，可在飞行期间下载数据。esp包含从相同发动机的过去飞行确定的发动机性能参数的大数据库和从相同型号的其它飞机发动机确定的发动机数据和发动机性能参数的数据库。位于发动机服务提供商的服务器处理完整飞行发动机数据(所述数据包含环境发动机排放物和与飞行条件和天气相关的数据)，以通过飞行阶段确定与发动机排放物相关的最值得注意的当前环境操作性能参数(框758)。这些环境操作性能参数包含每一组分或污染物的平均或均值排放物，例如在特定飞行阶段的选定碳氢化合物或氮氧化物。将存在可在极短时段内偏离正常值(取决于包含天气或其它正常偏差的飞行条件)的发动机排放物的尖峰和峰值。将预期这些情形。

服务器接着将处理数据，且基于飞行条件的历史数据库和数次过去飞行的已知环境排放物通过飞行阶段预测正常环境操作性能参数(框760)。贝叶斯网络可被用以使用排放物数据和从在一个飞行期间下载的完整飞行发动机数据获得的已知飞行条件和天气影响辅助预测正常环境操作性能参数。

基于飞机发动机中的磨损和/或故障的分析和经执行以在确定组件和维护计划表的情况下确定可能故障和/或磨损的分析，当前环境操作性能参数与经预测正常环境操作性能参数相关(框762)。可使用不同分析算法，包含概率分析程序、学习算法和其它统计方法。这些还可包含相关方法、多变量统计过程分析、模式辨识方法、神经网络、模糊逻辑、隐藏马尔可夫模型、判别分析和其它方法。一个优选实例为例如贝叶斯网络，且包含具有包括发动机操作性能参数的范围(例如测量的每一组分(例如选定碳氢化合物)的环境排放物的范围)的变量的决策树。过程结束(框764)。还已知的是，贝叶斯网络可表示故障组件与环境排放物之间的概率性关系。在给定环境排放物的情况下，可确定故障组件的概率。贝叶斯网络仅为上文所提到的可使用的一种分析类型。

图16为展示用于使用当前天气预报数据和wems模块和其发动机数据以基于由天气变化引起的预测飞行操作改变飞行期间的发动机操作参数的过程的高级流程图。过程开始(框770)，且在wems模块中收集关于感测发动机参数的数据，所述数据包含环境发动机排放物(框772)。将发动机数据下载到例如位于驾驶舱处的发动机控制器(框774)。在发动机控制器内接收天气预报数据(框776)。基于发动机数据和当前天气预报数据确定发动机操作参数(框778)，且在飞机行进到改变天气模式中时，改变发动机操作参数(框780)。过程结束(框782)。可对与wems数据耦合的天气预报数据使用大数据分析以用于预测飞行信息和改变飞行期间的发动机操作参数。各种传感器可确定将多少碳排放物释放到大气中，且使用尾流诊断熔融天气预报数据以确定对排放物的地理影响。可从天气服务提供商获得天气预报数据。可使用天气服务提供商的广泛数据分析，其包含高空风、温度、压力和类似数据点的数据。有可能不仅改变发动机操作，而且改变其它航空系统，包含自动飞行系统，例如用于减少最优海拔下的阻力系数。广泛天气数据也可与从wems模块获得的过去发动机数据分析耦合，其是关于机身中的发动机在飞机在不同地形(例如沙漠、海洋、苔原和其它地理区域)上方飞行时如何操作。此信息可用以确定碳积分信用额度，所述碳信用额度是指可买卖的凭证或许可，其表示发射1吨二氧化碳或所述质量的另一温室气体(具有等效于1吨二氧化碳的二氧化碳)的权利。有可能使用苛刻天气检测和警告方法(例如共同转让的第15/003,935号美国专利申请案中所揭示的方法)检测苛刻前面天气。发动机控制器可包含收发器，所述收发器可与苛刻天气检测和警告装置合作以从此处接收信号。因为引入新的地球同步地球观察卫星，所以能够收集大气探测值，例如温度和湿度。系统具有半球面覆盖范围和高分辨率(例如4km)和约5到10分钟的快速刷新，且可用以生成稳定性(as)和风力测量值，其与基于地面的雷达组合以生成将来天气的图形表示，从而使得飞行座舱更便于观察天气模式。有可能测量排气温度，且使之与感测的碳排放物相关，并确定碳信用额度数据，且在一些情况下使之与天气模式相关。而且，有可能实时监控从wems模块获得的完整飞行发动机数据，且测量碳排放物以确定碳信用额度，且将其添加到上文所描述的分析天气参数中。

现在参考图17和18，更详细地说明飞机监控系统800作为之前通常描述的waic的部分。作为参考，数字从800开始依次向后。飞机801包含多个飞机隔舱。每一飞机隔舱包含网关网络节点804，且具有无线网关收发器806和(任选地)存储器807。多个无线传感器808各自连接到待感测的飞机组件。如图17中最佳地所示，每一无线传感器808包含传感器收发器810，所述传感器收发器经配置以从感测的飞机组件接收飞机数据，且经由位于相应飞机隔舱802内的网关网络节点804将所述飞机数据发射到无线传感器服务器812。每一网关网络节点804可连接到例如航空电子设备数据总线等现有机载通信网络820，并且每一网关网络节点804还可在多跳网络配置中配置以相互通信，且使用无线通信协议与无线传感器服务器812和无线传感器808通信。无线通信协议的实例包含时分多址(tdma)、频分多址(fdma)、码分多址(cdma)、空分多址(spma)和正交频分复用(ofdm)中的至少一个。

飞机可包含许多不同飞机隔舱，且图18将隔舱说明为驾驶舱802a、座舱隔舱802b、航空电子设备隔舱802c、货物隔舱802d、舱底802e、发动机机舱802f、燃料箱802g、竖直和水平稳定器802h、起落架舱802i和襟翼部件802j。无线传感器808所介接的不同飞机组件可包含致动器或显示器，如非限制性实例。无线传感器服务器812包含服务器收发器812a、处理器812b和存储器812c。服务器处理器812b经配置以在存储器812c内存储从一个非限制性实例中的网关网络节点804中的每一个接收的飞机数据。发动机机舱802f处的机载通信网络820可包括如先前所描述且连接到发动机监控模块的全权数字发动机控制器/发动机控制单元(fadec/ecu)，所述发动机监控模块在此实例中充当与其它网关网络节点通信的网关网络节点804。

wems模块20为在一个飞机上的不同点之间的此无线航空电子设备内部通信(waic)无线通信网络的部分，且针对安全相关应用进行操作。waic网络可符合例如在由国际电信联盟(itu)颁布的无线航空电子设备内部通信(waic)的技术特性和可操作目标中提供的标准。

不同隔舱802中的不同无线传感器802可包含用以感测座舱压力，感测未占有和占有区中的烟尘，感测燃料箱和燃料管线，且感测乘客和货物门和隔板处的接近度和渗漏的传感器。阀和其它机械移动部分、ecs、emi检测、事故照明控制、一般照明控制和座舱控制可包含传感器。一些传感器可放置在座舱中的可卸除式项目上例如用于存量控制。占有区中可使用超过130个烟尘传感器。较大飞机可具有约80个燃料箱和燃料线路传感器，其操作为小于10kbit/s低数据速率应用。

其它外部或外传感器应用可包含冰检测、起落架或接近度感测，例如轮胎压力和制动器温度。起落架传感器可包含车轮速度传感器，其用于防滑控制和用于转向的位置反馈。其它传感器应用包含飞行控制感测和与位置反馈和控制参数相关联的传感器。可使用货物隔舱数据和结构传感器。这些传感器可在低数据速率下操作。可在飞机结构内部和外部两者使用例如大于10kbit/s每一节点的第一速率的高数据速率。高数据速率应用可包含空气数据传感器、fadec飞机接口、发动机预测传感器、驾驶舱和座舱机组人员语音传感器、驾驶舱处的固定成像感测、座舱机组人员固定成像感测和驾驶舱机组人员运动视频感测。其它应用可包含与航空电子设备通信总线、音频通信系统、结构传感器、外部成像传感器(例如相机)和主动振动控制相关联的那些应用。每一无线传感器可包含具有射束宽度的天线，所述射束宽度可在50度到180度的射束宽度之间变化，且一些低增益天线可具有大于180度的射束宽度。

wems模块20有益于发电设计，以使得飞机涡轮设计者受益于在其发动机的连续场操作期间收集的数据。此情形允许将来发动机系统的安全性、可靠性和效率的设计改进。任务关键网络(mcn)也将能够基于由可与ewsn600交互操作的wems模块获得的数据探究商业航空市场的相关机会，其为用于实时、连续和主动的将来电子启用飞机健康管理(ahm)的潜在驱动器。一个有益的机会适用于具有健康和利用率监控系统(hums)的商业/军事直升机技术。

发动机无线传感器网络600中可使用不同无线发动机传感器。通常，每一无线发动机传感器形成无线发动机传感器节点，且提供无线电接口和处理器能力。无线发动机传感器可在喷气式涡轮发动机的苛刻环境中以600或更大摄氏度操作，以测量应力、热和气体。这些无线发动机传感器相比于有线传感器是有利的，所述有线传感器难以不可行或太昂贵和可能以致不能实施旋转组件，所述旋转组件会损坏金属线，使得飞机发动机中的有线传感器不切实际。一些无线发动机传感器使用无源电源，因为电池电源也是不切实际的。

这些无线发动机传感器通常是轻量的，且共形以用于在不同旋转和非旋转表面上使用，且可在涡轮喷气式发动机内部操作，而不用去平衡发动机或扰乱空气动力学。无线发动机传感器有可能测量具有50khz变化的应力，且以甚至较高频率操作，其中发生的模态振动的频率是轮叶通过频率的两到约三倍。在一个实例中，无线发动机传感器由在超过1,000℃下操作的表面声波(saw)装置形成。因此允许其被用于苛刻射频(rf)多路径和多普勒环境中的不同无线应力、温度和感测应用。

在一个非限制性实例中，saw传感器在询问期间从谐振天线结构俘获rf能量，例如从wems模块的收发器发出的信号，以通过耦合到衬底材料的压电激励不同表面声波。通常，金属反射器之间的声波延迟与给予应力的瞬间所经历的应力成比例，且因此，应力感测是装置的特性。将反射声波再辐射回到rf域中，且由远程rf询问单元(例如由wems模块处的收发器)接收现在经调制的数据信号，且通过任何相关联的ewsncpu处理发动机数据。举例来说，在此非限制性实例中，基于接收到的信号的阶段在ewsncpu处计算两个应力反射器之间的任何微分时间延迟。rf“数据”与“参考”信号之间的任何时间跨度通常约为100到200纳秒，且因此在收集数据点时，以高rpm旋转的喷气式发动机冻结在适当位置。

如所描述的无线发动机传感器的优点包含无源功率特征，其在高温下与小的轻量且共形以最小化对发动机性能的影响的无线技术一起不具有复杂电路故障。

再次参看图10，也有可能具有无源、无线发动机传感器网络600，其使用微波声学传感器，例如使用声波技术作为体声波(baw)装置、薄膜体声谐振器(fbar)、声板模式(apl)装置或表面声波(saw)装置，如上文所描述且如以引用方式并入的第9,026,336号美国专利案和共同转让的第14/810,535号美国申请案中所描述，且公开为第2015/0330869号美国专利公开案，所述揭示内容以全文引用的方式并入本文中。

无线发动机传感器也可使用上文所识别和以引用方式并入的专利申请案和专利中所描述的微机电系统(mems)技术和rf电动lc传感器和高温热耦合或甚至光学传感器。

无线发动机传感器可形成为具有铅-镧-锆酸盐-钛酸盐(plzt)陶瓷电容器(具有温度依赖特性)的电感器，且包含电感器-电容器(l-c)调谐电子振荡器，其并有温度敏感材料，电容值的改变是归因于转变成振荡器频率(如上文识别且以引用方式并入的专利和专利申请案中所描述)中的调制的温度变化。

通信模块可使用bfsk(二进制相移密钥)调制和跳频扩频(fhss)多址实施与数字数据接口、频率合成器和发射器以及接收器的通信。通信协议堆叠实施方案可包含微处理器和可编程逻辑。作为节点的每一无线发动机传感器可发射其自身的功率容量数据，以便从一个或多个其它传感器节点接收功率数据，且可通过无线传感器通信网络确定最优数据发射路由线路。通常，数据发射路由线路将通过具有最大功率容量的一个或多个无线传感器节点。一些功率路由可利用至少特设、点播距离矢量路由协议(aodd)、动态源路由(dsr)和全局状态路由(gsr)中的一个来实施。

每一无线发动机传感器节点也可发射表示其位置的数据，且如果在固定位置中，那么所述位置数据将为恒定的。如果无线发动机传感器位于旋转组件上，那么传感器位置将改变，且位置数据将优选地与传感器数据和功率容量数据具有发射。有可能使用任何接收的识别数据来确定无线发动机传感器节点是否发射识别数据作为网络的成员。每一无线发动机传感器节点可被指派对类似于tdma系统的网络的给定存取时间。有可能使用振动-供电产生器作为由发动机振动驱动的电力供应器的部分，且将机械功率转换成电力。可使用mems技术实施不同功率提取机构以使得节点尽可能小。

如之前所指出，wems模块10包含如图10中所示的ewsncpu，其可由wems模块中的处理器(在机组人员处或驾驶舱处的处理器)或由发动机服务提供商操作中心562远程配置。操作中心也可经由wems模块将指令发射到ewsn600，以改变特定无线发动机传感器上的取样速率。对于不同无线发动机传感器中的每一个，取样速率是可编程的，以准许可编程传感器监控，提供故障的检测和诊断，且允许智能维护以用于使用“定制化取样”“实时”监控关键发动机参数。

结合wems模块使用ewsn提供推力下降到安全起飞所要求的最小值的起飞的经改进监控，因为可以较大速率(例如在起飞时)取样不同无线发动机传感器，且可调整推力。在一些场合中，在完整推力将大于安全要求(例如重量较低的飞机、长跑道或顶头风)时，有可能通过经由fmc(飞行管理系统)告诉发动机oat(室外空气温度)高得多，选择低于完全推力的推力设定。使用ewsn进行的温度控制是有益的，且各种起飞表可被用作辅助。

如之前所指出，有可能使用排气温度(egt)界限作为发动机的正常操作egt温度与其最大egt(即在这一温度下必须检测、检修或替换发动机)之间的缓冲。较高egt可为可使得压缩机失速的hpc磨损的指示。可测量不同变量，例如通过燃料计量阀的流量、可变泄压阀、可变定子脉、风扇转速(n1)、核心速度(n2)、风扇入口温度、风扇入口压力、lpc出口温度、燃烧器静压、hpt排气温度和核心排气压力。可测量其它致动器，包含燃料流量(wf)、可变泄压阀(vbv)和可变定子脉(vsv)操作。

egt可与被称作发动机压力比(epr)的主要发动机功率指示相比较。举例来说，在满功率epr下，存在最大准许egt限值。一旦发动机达到其达到此egt限值的阶段，那么发动机需要维护。在egt限值下方的量为egt界限，且此界限将在发动机为新发动机或已检修过时为最大。egt界限为发动机的正常操作egt温度与其最大egt之间的缓冲，且较高egt为可造成压缩机失速的hpc磨损的指示。发动机罕见地以完整推力额定值使用，且通常具有起飞功率的减载运行电平，其减少egt，且增加egt界限。以5％和10％减载运行将减少egt，且增加egt界限多达36度。如果飞机起飞重量小于准许最大起飞重量(mtow)，且长跑道可用或oats相对较低，那么可使用减载运行。

空气框健康管理允许通过整合无线发动机传感器、重建构损坏领域且估计结构耐久性和剩余可用寿命的感测材料和高级算法来进行飞行中诊断和评估。这些算法可并入于wems模块内，且并有高级信息处理技术，包含神经网络、专家系统、模糊逻辑系统、模式辨识、用于频谱分析和特征提取的信号处理，以及用于检测、估计、预测和融合的统计算法。也有可能使用ewsn600和wems模块20维持lru(管线可更换的单元)故障状态，所述状态具有气体路径影响，例如气体路径传感器或致动器中的偏移误差。此情形可减少假警报和假不明确性。如所描述的wems模块20也实现较大控制生命有限部分(llp)，例如对于发动机完整性来说很关键且难以检查发动机外部的旋转涡轮发动机部分。wems模块20结合无线传感器网络600提供发动机条件基本维护(cbm)，以优化发动机维护成本，同时增加可操作性能，其中有高级机群管理和飞机发动机的移除规划。

无线发动机传感器可基于从wems模块20接收的发动机取样算法感测发动机参数作为发动机数据。可经由基于地面的收发器和处理器上传新的算法，作为处理发动机数据的发动机数据控制中心300的部分。控制中心300将产生新发动机感测算法且将其发射回到飞机，所述新发动机感测算法可直接发射到wems模块20，且接着发射到无线传感器网络(ewsn)600或在大多数环境中经由cwlu532发射到wems模块。wems模块20可存储动态或静态算法。上传到wems模块的动态算法可经由到个别传感器的指令指示传感器网络600取样新发动机数据，从而开始、停止或改变取样速率。基于地面的控制中心300产生发动机性能报告，其指示发动机健康和状态。这些可为对应于滑行、起飞、爬升、巡航、下降、最后进场和滑行的飞行阶段的微型报告。

可使用飞行阶段的差分燃料流量分析涡轮发动机的比较燃料性能。此可包含安装于飞机上且使用共同环境因素的双涡轮发动机或多个涡轮发动机的比较燃料性能。举例来说，每一飞行阶段对应于某一时间周期或时间范围，例如滑行、起飞和前文所指出的其它阶段。对于每一涡轮发动机，在每一飞行阶段或阶段组合或完整飞行处的燃料的重量可使用例如在阶段中的一个处或在阶段的组合处消耗的燃料重量计算为每一阶段处的绝对值，或发动机1的所有阶段添加在一起，和在存在两个发动机时在发动机2中的一个或多个阶段消耗的燃料重量。取决于发动机和飞机的类型，所属领域的技术人员已知可使用不同的准则。

因为将算法上传到wems模块20，且将数据从无线发动机传感器600发射到wems模块20，且发射到飞机内的无线lan单元532中，所以飞行员可能够访问数据以用于机载处理飞机。飞行员可起始发动机操作改变，例如在紧急情况期间关闭发动机，或如果飞行员想要关于特定发动机组件的额外数据，那么飞行员起始改变选定发动机处的传感器的取样。飞行员可起始其它发动机操作改变。优选的是，将数据卸载到基于地面的控制中心300以用于处理。wems可实时地经配置有上传新发动机取样算法或用以操作发动机和其它飞机系统的其它算法。发动机操作中的重要考虑因素为排气温度(egt)，其可指示涡轮发动机的操作效率。举例来说，如果发动机需要维护或具有结构完整性问题或其它问题，那么排气温度通常将在某一时间段内增加，且高于正常值。飞行员可起始额外发动机传感器取样，以增进对不同飞行阶段期间的发动机操作和性能的较佳理解，且维持对于在飞行阶段或其它飞行环境期间排气温度如何改变的较佳控制。在某些情形中，系统有利地“在发动机上”而非从驾驶舱监控涡轮发动机的健康和状态。

应理解，排气温度为发动机健康的极好测量和机械应力的总指示符，其中egt随时间推移热上升，因为发动机用掉其有用的在翼生命。可在基于地面的控制中心300处确定关于实际操作温度与被称为红线的绝对最大操作温度之间的任何温差，所述红线随egt界限而变。基于地面的控制中心300可利用飞行员确定何时施加完整推力，且确定是否超越egt最大值。而且，基于地面的控制中心300可确定飞行员如何操作发动机，这可对排气温度具有影响，且使得发动机早早出故障。飞行员稍后可明智地采取更好的飞行操作。

所属领域的技术人员将想到本发明的许多修改及其它实施例，其具有前述描述和相关联的图式中所呈现的教示内容的益处。因此，应理解，本发明不限于所揭示的具体实施例并且意图将修改和实施例包含于所附权利要求书的范围内。