用于启动风扇操作测试的方法与流程

本发明的主题为对飞行器的涡轮喷气发动机的计算机进行冷却，以及更具体地为一种用于确保这种冷却的风扇操作测试方法。

背景技术：

飞行器的每个涡轮喷气发动机均包括至少一个计算机，通常为至少两个计算机，该计算机专用于对涡轮喷气发动机进行控制并且对涡轮喷气发动机的正常运行进行分析。因此，例如，当飞行器运行于热空气中时或者当飞行器处于空载或低速的运行阶段(诸如，长滑行)时，为了使计算机维持在能够进行正常运行的温度范围内，计算机通常需要主动冷却。

可以通过如下方式来确保这样的冷却：使用一个或更多个风扇(“吹风机”)将外界空气吹到与计算机结合的散热器上。

根据飞行器所经历的环境条件，不能在相当长的时段内(例如，在几个连续航班期间)使用这些风扇。为了确保当计算机需要主动冷却时风扇能够正常工作，需要对这些风扇执行操作测试。在这种测试期间，不管是否需要冷却，仍迫使风扇运行，以验证风扇没有故障并且限制休眠故障的风险。

当前所使用的测试方法包括对每次航班执行这样的操作测试。由此确保了风扇没有发生故障。

然而，这种测试方法意味着，对于飞行器的每次航班被测试的风扇都必须经历一次操作周期并且因此会加快设备的磨损，从而缩短风扇的使用寿命。此外，当开始测试时，飞行器有可能处于寒冷环境条件中，尤其处于零下温度的空气中。风扇具有有限的温度操作范围并且具有有限的吹动非常寒冷的空气的能力。因此，在寒冷大气中对风扇进行操作会造成设备老化。强制运行操作测试会存在以下风险：使得被测试的风扇的功能超出风扇的操作范围，并且使得风扇发生故障。

需要一种操作测试方法，以确保设备的适当可用性并且对其使用寿命影响最小，同时能够减小在存在导致设备发生故障风险的环境条件中进行操作的概率。

技术实现要素：

根据第一方面，本发明涉及一种用于对至少一个风扇启动操作测试的方法，所述至少一个风扇适用于对飞行器的涡轮喷气发动机的至少一个计算机进行冷却，所述方法包括由数据处理模块执行的以下步骤：

-将所述飞行器自所述风扇的最近操作以来所进行的航班次数与第一阈值进行比较；

-将所述飞行器自所述风扇的最近操作以来所进行的航班次数与第二阈值进行比较，所述第二阈值大于或等于所述第一阈值；

-获取环境参数并且验证所述参数是否满足对所述风扇进行操作的边界环境条件；

-在以下情况下控制启动所述风扇的操作测试：所述飞行器自所述风扇的最近操作以来所进行的航班次数大于或等于所述第一阈值、小于所述第二阈值，并且所获取的参数验证了所述边界环境条件。

这种测试方法定期地对风扇的适当操作进行测试但是并非必须针对每次航班进行测试，并且该测试方法延长了风扇的使用寿命。只要没有达到进行强制性测试的航班次数，该方法就可以避免在有可能使风扇老化的环境条件中进行测试。

当飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数大于或等于第二阈值时，处理模块可以进一步控制启动风扇的操作测试。

这迫使从没有进行测试的一定数量的连续航班后开始进行测试，而不管该被迫使的测试运行时候的环境条件如何。

环境参数可以包括温度、湿度率或空气污染率。

当环境温度例如为负值或者空气太潮湿或者被污染时，即这种环境条件会具有造成风扇老化的风险时，根据第一方面的所述方法会推迟进行操作测试。

第二阈值可以表示为满足容许故障率的必要条件在不进行测试的情况下的最大准许航班次数。

这使得至少在没有进行测试的连续航班次数达到第二阈值的情况下，通过对风扇进行适当测试来限制主动冷却系统的、造成航班延误和取消的故障的频率。

第二阈值可以是由风扇引起的可靠性和可容许故障数的函数。

这保证了风扇的故障率低于可接受的最大值。

在第一可替代实施例中，第一阈值等于0。

这种调整第一阈值的方式使得在有可能使风扇老化的环境中进行测试的概率最小化。

在第二可替代实施例中，第一阈值等于第二阈值。

这样的第二变型使得风扇的操作周期数最小化，当没有进行测试的航班次数达到第二阈值时进行测试，而不管环境条件如何。

在第三可替代实施例中，第一阈值被确定成使得所进行的测试次数最小化，同时限制风扇在边界条件之外的操作。

将第一阈值选择在介于零与第二阈值之间的中间值找到了使得操作周期数最小化与降低在有可能使风扇老化的环境条件中进行操作的概率之间的最佳折衷。

根据第二方面，本发明涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括代码指令，当处理器执行该程序时，所述代码指令用于执行根据第一方面所述的用于启动至少一个风扇的操作测试的方法。

根据第三方面，本发明涉及一种数据处理模块，该数据处理模块用于飞行器的涡轮喷气发动机的至少一个计算机的冷却系统并且被配置成：

-将所述飞行器自所述冷却系统的至少一个风扇的最近操作以来所进行的航班次数与第一阈值进行比较；

-将所述飞行器自所述风扇的最近操作以来所进行的航班次数与第二阈值进行比较，第二阈值大于或等于第一阈值；

-获取环境参数并且验证该参数是否满足对风扇进行操作的边界环境条件；

-在以下情况下控制启动所述风扇的操作测试：所述飞行器自所述风扇的最近操作以来所进行的航班次数大于或等于所述第一阈值、小于所述第二阈值，并且所获取的参数验证了所述边界环境条件。

这样的计算机程序产品和处理模块与上文所提到的根据第一方面的方法具有相同的优点。

根据第四方面，本发明涉及一种用于飞行器的涡轮喷气发动机的至少两个计算机的冷却系统，该冷却系统包括至少两个风扇、飞行器计算机以及所述涡轮喷气发动机的所述至少两个计算机，所述涡轮喷气发动机的每个计算机包括根据第三方面的数据处理模块并且被配置成：当该计算机的数据处理模块控制启动对所述风扇的操作测试时，通过借助于航空电子设备网络激活所有所述风扇来控制所述飞行器计算机。

这样的布置使得能够由发动机的单个计算机引导对所有风扇的操作测试，而不需要发动机的另一个计算机介入。

根据第五方面，本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机的至少两个计算机的冷却系统，该冷却系统包括至少两个风扇和所述涡轮喷气发动机的所述至少两个计算机，所述涡轮喷气发动机的每个计算机包括根据第四方面的数据处理模块并且被配置成：当该计算机的数据处理模块控制启动对所述风扇进行操作测试时，致动风扇。

这样的布置使得能够针对每个风扇实现不同的测试逻辑，例如，不同的阈值。

附图说明

从以下对本发明实施例的描述，可显现本发明的其他特征和优点。将参照附图来给出该描述，在附图中：

-图1示出了根据本发明第一实施例的用于飞行器的涡轮喷气发动机的至少一个计算机的冷却系统；

-图2示出了根据本发明第二实施例的用于飞行器的涡轮喷气发动机的至少一个计算机的冷却系统；

-图3示出了根据本发明一个实施例的用于飞行器的涡轮喷气发动机的至少一个计算机的冷却系统的空气回路；

-图4示出了根据本发明的用于启动至少一个风扇的操作测试的方法的实施方式。

具体实施方式

参考图1和图2，本发明的实施例涉及一种用于飞行器的涡轮喷气发动机的至少一个计算机的冷却系统，该冷却系统包括所述至少一计算机、至少一个风扇以及至少一个数据处理模块MT。

该计算机可以是飞行器的全权限数字发动机控制器(FADEC)的EEC(“电子发动机控制器”)计算机，其专用于对涡轮喷气发动机进行控制并对其操作进行分析。为了驱散计算机电路所产生的热量，该EEC计算机可以容纳在具有例如散热片形式的散热器的壳体内。冷却系统的所述至少一个风扇被设置成将来自于外部大气的空气吹到该散热器上以确保计算机冷却。

根据一实施例，计算机被称为双层装置，并且壳体的散热器的上方安装有薄板(plate)，该薄板使由至少一个风扇吹动的空气流传送通过该散热器。

所述至少一个风扇可以是由飞行器的电网络所馈电的电扇。该电扇适用于为计算机提供用于例如以布尔值形式指示该风扇的旋转的速度指示器信号。

所述至少一个数据处理模块MT具有存储器、计算装置，并且连接到所述至少一个风扇，以接收用于指示所述至少一个风扇的操作的信号。这样的处理模块可以被集成到涡轮喷气发动机的至少一个计算机内。

在图1和图2所示的实施例中，为了确保计算装置的冗余性以及使得冷却操作更加安全，冷却系统可以包括至少两个风扇和至少两个计算机。每个计算机可以包括其自身的处理模块。

图3所示的空气回路包括常见的外部进气口，风扇通过该外部进气口吸入外部空气。于是，风扇借助于常见导管(conduit)使外部空气流通到至少两个计算机。通过这种方式，单个风扇足以冷却两个计算机。有利地，每个风扇被设计成确保足以冷却所有计算机的总空气流率(air rate)。

在图1所示的第一可替代实施例中，每个计算机被配置成：当该计算机的数据处理模块控制启动风扇操作测试时，借助于航空电子设备网络(ARINC)来控制激活所有风扇。如图1所示，为了实现这一点，计算机或每个计算机(EEC)可以借助于航空电子设备网络连接至位于飞行器内的计算机(诸如，EIU(“Engine Interface Unit，发动机接口单元”)或DPC(“Digital Processing Computer，数字处理计算机”))，飞行器内的计算机被配置成对作为飞行器的两个风扇与电力网络之间的断续器的三相继电器进行控制。

在图2所示的第二可替代实施例中，每个计算机被配置成：当该计算机的数据处理模块控制启动风扇操作测试时，控制激活单个风扇。为了实现这一点，每个计算机连接至风扇的电源并且作用于断续器以对风扇进行馈电或不对风扇馈电从而相应地控制风扇运行或控制风扇不运行。

为了确定是否必须对涡轮喷气发动机的至少一个计算机的冷却系统的至少一个风扇进行操作测试，处理模块对如下情况进行验证：飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数大于或等于第一阈值、小于第二阈值，并且该处理模块所获取的环境参数满足对风扇进行操作的边界环境条件。

更确切地，并且参考示出了根据本发明的方法的实施方式的图4，在第一比较步骤E1中，数据处理模块将飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N与第一阈值y进行比较。因此，该第一阈值y与这样的航班次数相对应，从该航班次数开始可以进行风扇操作测试。

如果飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N小于第一阈值y，在不需要进行测试的第二步骤E2中，处理模块并不控制启动测试。这意味着并非对每次航班都进行测试，从而减小了风扇的操作周期数进而维持风扇的使用寿命。

如果飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N大于或等于第一阈值y，则在第三比较步骤E3中，数据处理模块将飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数与第二阈值x进行比较，第二阈值大于或等于第一阈值y。

如果飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N大于或等于第二阈值x，则在第四测试步骤E4期间，处理模块控制启动风扇操作测试。第二阈值x表示为满足冷却系统的容许故障率的必要条件在不进行测试的情况下的最大准许航班次数。如果超过该第二阈值，则必须运行该测试以确保故障率小于容许故障率。当风扇已经被测试，则在第五重置步骤E5期间，飞行器自风扇的最近操作以来所运行的航班次数被重置为零。因此，仅在没有进行测试的情况下的y次附加航班之后才需要进行风扇测试，从而避免了对风扇进行重复操作以及避免了对风扇造成磨损。第二阈值x可以根据风扇所需要的可靠性概率来确定。第二阈值x还可以由飞行器制造商根据由于风扇而造成的航班的延误/取消率来确定。该延误/取消率对应于由于风扇问题而造成的航班延迟或取消次数与所有航班次数之比。

如果在第三步骤E3期间，飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N小于第二阈值x，则数据处理模块获取环境参数T。该环境参数T例如可以是温度、湿度率、空气污染率等。该环境参数可以借助于位于计算机上或者连接至计算机的传感器来测量。在第六验证步骤E6期间，处理模块验证所测量的参数是否满足风扇操作的边界环境条件。处理模块可以验证例如风扇的温度并不低于规格(specifications)所要求的某一限定温度。例如由于风扇对冰和霜很敏感，规格可以要求风扇在低于例如0度或–5度或–10度的情况下不运行。实际上，在低于某一温度的情况下，风扇中的轴承润滑脂会冻结从而阻止发动机旋转风扇，进而造成计算机发生故障。该验证步骤E6避免了执行超出规格的测试从而避免对风扇造成损坏。因此，如果环境参数无法满足针对风扇操作的该边界环境条件(例如，如果温度低于0度)，，则在不进行测试的第七步骤E7期间数据处理模块并不控制启动风扇的操作测试。

然而，当飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N大于或等于所述第一阈值y、小于第二阈值并且当所获取的参数T验证了所述边界环境条件时，则在第八测试步骤E8期间，数据处理模块控制启动风扇操作测试。

因此，由风扇测试产生的风扇操作周期数得到减小，这提高了风扇的使用寿命并且定期地对风扇的适当操作进行了测试。此外，降低了进行超出规格的测试的概率。只要飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N小于x次航班，则实际上不会进行超出规格条件的测试。

当风扇已经被测试，则在第九重置步骤E9期间，飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N被重置为零。于是，只有在最小y次航班之后才需要运行风扇测试，从而避免了重复操作风扇并且避免造成风扇老化。

随着对风扇进行的每次操作，飞行器自风扇的最近操作以来所进行的航班次数N也可以被重置为零。实际上，在风扇的运行期间，计算机验证用于指示风扇运行的信号的良好接收并且检测风扇的任何故障，从而执行这些风扇的操作测试的等效方案。

第一阈值y和第二阈值x可以根据通过系统的用户或通过自主学习所设定的目标来进行参数化。

为了限定风扇的运行周期数并且将风扇的使用寿命延长到最大值，第一阈值y可以被设置为与第二阈值x相同的值。可以仅在每x个航班之后运行测试，即，当没有运行测试的航班次数从容许故障率的角度来看变为临界时才运行测试。

相比之下，为了最大程度限制在超出规格的条件下风扇所进行的操作，例如在寒冷条件下，可以将第一阈值y设置为0。只要获得了能验证规格的条件，就可以进行测试，可选地针对每个航班进行测试。

最后，还可以将第一阈值y设置为中间值以使得所进行的测试次数最小化，同时限制风扇在边界条件之外的操作。这个第一最佳阈值可以通过自主学习来获得，还可以通过对已经示出了可接受使用寿命的不同涡轮喷气发动机的测试间隔取平均来获得。

该解决方案可用于如下条件下的所有发动机和设备：这些发动机和设备需要运行操作测试，并且会受限于造成该设备或这些发动机发生故障风险的环境限制。该解决方案非常特别地适用于LEAP-1A(“Leading–Edge Aviation Propulsion，前沿航空推进”)，LEAP-1B以及LEAP-1C发动机的风扇。