用于监测飞行器的网状返回电流网络的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及返回电流系统领域，并且特别地用于航空应用。
【背景技术】
[0002]飞行器通常包括多个内部设备(飞行控制装置，各种传感器、座椅、灯等)，这些内部设备由递送电流到所述设备的供电电路进行供电。为了向所述设备提供最佳供电，必须提供电流的返回，例如返回到供电电路的电接地(electrical earth)的电流。
[0003]对于包括金属外部机壳(本领域技术人员将其称为“表层(skin) ”)的飞行器，返回电流通常由这一金属机壳实现，金属机壳的电势被连接至电接地。由于外部机壳可从飞行器的任意内部空间容易地接触到，所以该返回电流易于实现。金属外部机壳还提供故障电流的释放、电气设备的电压参考、闪电保护、电磁保护、天线接地参考等。
[0004]为了减小飞行器的重量以及提高其疲劳强度，已经提出了具有由复合材料制成的结构的飞行器。该飞行器特别地包括由例如碳纤维的复合材料制成的外部机壳。参考图1，飞行器通常包括由碳制成的结构框架71，该结构框架71被碳表层72所外部包围。这样的复合机壳72具有减小的重量但是却不导电，这使得无法经由复合机壳形成任何返回电流。
[0005]为了消除这一缺陷，飞行器的各种金属元件(座椅导轨、横向构件或电缆导管等)被放入网络以提供返回电流。在实践中，返回电流网络包括在飞行器中垂直叠加的多个纵向子网络S1、S2、S3。
[0006]参考图1，距离来说，返回电流网络I包括:
[0007]上部纵向子网络SI，其包括形成行李舱支承件73、电缆导管、中央支承件74等的一部分的金属元件；
[0008]中部纵向子网络S2，其包括形成座椅导轨75、电缆导管、横梁77等的一部分的金属元件；以及
[0009]底部纵向子网络S3，其包括形成货物导轨76、电缆导管、横梁78等的一部分的金属元件。
[0010]为了建立等电位的返回电流网络，各个纵向子网络SI至S3由电气接线I进行连接，电气接线I可以是刚性的以提供机械支持以及电或柔性连接。
[0011]电气接线I中的故障可在各个子网络SI至S3之间造成返回电流故障，这呈现出了缺点。此外，也不再能确保电磁保护。
[0012]难以实现对网状返回电流网络中的电气接线I的监测。这是因为电气接线I通常在包覆飞行器的分隔墙或天花板之后以得到保护，这使得该飞行器之外或之内的操作员无法对其进行检查。为了检测故障，仅有的已知解决方案要求拆除飞行器的分隔墙和天花板以对电气接线I进行可视地观察，这成为主要的缺点，因为其必须使飞行器停止不动。
[0013]克服这一缺点的解决方案为当飞行器停泊时直接测量电气接线I的端子处的电阻或电压。然而，由于返回电流是网状以及冗余的，接线的毁坏只会造成很小的电阻差异，大约在0.1毫欧姆(接线被连接的情况下)至I毫欧姆(接线被断开的情况下)，所述很小的电阻差异只有使用昂贵的仪器才能测量，使得不可能对网状网络进行整体监测。此外，这样的解决方案也要求移除飞行器的包层。
[0014]有鉴于此，为了对网状返回电流网络崩溃的风险进行限制，电气接线是冗余的，这增加了飞行器的重量并且呈现出了缺点。
【发明内容】
[0015]为了消除这些确定中至少一些，本发明涉及一种用于监测飞行器上的网状返回电流网络的方法，所述网状网络包括由多个电气接线电连接的至少两个子网络，所述方法包括:
[0016]测量至少一个电气接线中的电流强度的步骤，在所述飞行器的给定飞行条件下，一标称电流在所述至少一个电气接线中流动；
[0017]对测量电流强度值进行无线传输的步骤；
[0018]接收所述测量电流强度的步骤；
[0019]将所述测量电流强度与在所述给定飞行条件下针对所述电气接线所确定的所述标称电流的参考强度相比较的步骤；以及
[0020]比较步骤之后诊断所述电气接线的完好性的步骤。
[0021]所述网状返回电流网络的子网络是指单个金属元件(横梁、行李舱支承件)以及一组互联的单位元件。
[0022]在飞行器飞行时测量电流强度的步骤使得有可能测量使用中的强度值，所使用的强度值处于易于测量并且不需要重型测量设备的强度范围。
[0023]此外，无线传输步骤使得有可能避免去除飞行器的包覆以触及电气接线，这构成了优点。比较和诊断步骤改进了对故障的检测，与现有技术中所进行的目检相比，更精确并且更可靠。此外，对故障的检测比现有技术中快。
[0024]此外，获知电气接线中流动的电流的强度使得有可能得到对网状网络中的返回电流流动的建模，这有利于提高可靠性和服务寿命。网状返回电流网络的可靠性的提高使得有可能限制冗余电气接线的数量，从而减小网状网络的重量。
[0025]在优选的方式中，在传输步骤中，测量电流强度的值与进行测量所在的接线的标识符相关联。因此，有可能在诊断期间直接识别出有缺陷的接线，当多个接线被同时测试时，这是有利的。
[0026]根据本发明的一个优选方面，在所述给定飞行条件下针对所述电气接线所确定的所述标称电流的参考强度是通过所述飞行器的多次飞行中的反馈得到的。因此，有可能在飞行器飞行期间对在电气接线中流动的强度的变化进行比较以检测故障。
[0027]优选地，该方法包括:当所述接线的测量电流强度低于故障强度阈值时确定所述接线中的故障的步骤。如果电气接线是有缺陷的，则标称返回电流将不再流动。
[0028]优选地，所述方法包括:当所述接线的测量电流强度高于完好强度阈值时确认所述接线的完好性的步骤。如果电气接线是完好的，则高的标称返回电流强度的电流在该电气接线中流动。
[0029]根据本发明的一个方面，所述方法包括:
[0030]对所述网状网络的一区域中的多个电气接线中的电流强度进行测量，在给定飞行条件下，标称电流在所述多个电气接线中流动；
[0031]对测量电流强度值进行无线传输的步骤；
[0032]接收所述测量电流强度的步骤；
[0033]将所述测量电流强度与在所述给定飞行条件下针对所述区域中的所述电气接线所确定的所述标称电流的参考强度相比较的步骤；以及
[0034]当所述区域中的一给定接线的测量电流强度小于其标称电流的参考强度而该区域中的其他接线所具有的测量电流强度高于它们的标称电流的参考强度时，确定所述区域中的该给定接线出现故障的步骤。
[0035]对多个接线进行同时监测使得有可能对多个接线之间的返回电流的分布的变化进行分析。这是因为，当接线上出现故障是，在该接线上流动的电流强度降低而相邻接线中的电流强度增加。因此，对一个区域中的电气接线进行监测增加了监测的可靠性，因为更大量的信息可用于建立诊断。
[0036]本发明还涉及一种用于监测飞行器中的网状返回电流网络的系统，所述网状网络包括由多个电气接线电连接的至少两个子网络，所述系统包括:
[0037]至少一个强度传感器，其与适于在所述飞行器的给定飞行条件下流动标称电流的至少一个电气接线相关联，所述强度传感器适于对电流强度进行测量，所述强度传感器包括一用于对测量电流强度的值进行无线传输的装置；
[0038]维护计算机，其包括无线数据接收装置，所述维护计算机适于将所述测量电流强度的值与在所述飞行器的给定飞行条件下针对该电气接线所确定的标称电流的参考强度相比较，以确定该电气接线的完好性。
[0039]这样的监测系统易于实施并且不需要去除飞行器的包覆以触及电气接线。
[0040]优选地，所述强度传感器是无源的，这有利于传感器在接线中的安装及维护。
[0041 ] 优选地，所述强度传感器包括无线电波传输装置，所述无线电波传输装置优选地为RFID类型的，易于实施。
[0042]根据一个优选的方面，所述强度传感器适于借助巨磁阻器进行强度测量。这样的强度传感器更紧凑并且具有高的测量精度。
[0043]优选地，所述强度传感器包括用于在给定的时段内存储测量强度的装置。因此，有可能限制传感器的采集频率，这是有利的。此外，这使得有可能算出多个测量强度的平均数以用来建立诊断。
[0044]根据本发明的一个方面，由于所述网状网络的同一区域中的多个电气接线各自包括至少一个强度传感器，所以所述维护计算机适于将每个电气接线的测量电