监测飞行器引擎来预测维护操作的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对飞行器引擎进行监测的领域。特别地，本发明提供了一种用于对飞 行器引擎进行监测以通过估计该引擎的排气温度剩余裕度来预测维护操作的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在每次飞行中，飞行器根据称作ACARS(Aircraft Communication Addressing and Reporting System，飞行器通信寻址与报告系统）的消息系统来记录并发送关于自身 操作的信息。这些数据由地面站实时地恢复以在明显异常的情况下被立即处理，反之则与 机队的所有数据一起归档。
[0003] 随后专家对与引擎相关的数据进行查询以监测该引擎的正确操作。除其他因素 外，专家分析来自连续飞行的关于排气温度EGT(Exhaust Gas Temperature)的数据以诊断 引擎的状态并预测故障。特别地，专家估计EGT温度剩余裕度，其表示极限温度阈值（un seuil de temperature Iimite)与测量到的EGT温度之间的差。因此，监测该裕度的演变是 重要的以便能够预测对阈值的超越，超出该阈值必须移除引擎以恢复引擎自身性能。
[0004] 应当注意的是，在使用寿命开始时，裕度是高的，且随着循环次数的增加逐渐降 低。因此，温度剩余裕度的时间信号通常沿着一条表示引擎的正常磨损的向下倾斜曲线演 变。
[0005] 然而，该裕度的、通常观察到的时间信号具有随机的振荡，而不是连续地下降。这 些振荡主要是由于对引擎执行的保养操作，并且在较小程度上由于温度测量值的获取条件 引起的。对引擎执行频率较高或较低的清洗以消除从一次飞行到另一次飞行所积累的污物 会导致温度剩余裕度的人为增加。
[0006] 温度剩余裕度的时间信号的这些振荡使分析复杂化，并且使得无法提前且精确地 对引擎的故障日期进行适当地预测。
[0007] 因此，本发明的目的在于通过提供一种用于对飞行器引擎的排气温度剩余裕度进 行监测的方法和系统来克服上述缺陷，该方法和系统使得能够以简单精确的方式且充分提 前地对待预测的引擎的故障进行预测。
【发明内容】
[0008] 本发明涉及一种监测飞行器引擎的方法，包括以下步骤：
[0009] 获取所述飞行器引擎的排气温度剩余裕度的时间信号；
[0010] 使所述时间信号平滑以形成表示所述温度剩余裕度的第一曲线；
[0011] 识别所述第一曲线中的下降段；
[0012] 通过串接所述下降段来构建第二曲线，所述第二曲线在受限于所述第一曲线的下 降部分的同时是连续的，以及
[0013] 根据所述第二曲线构建预测模型以确定至少一个故障预测指示。
[0014] 该方法以快速简便的方式对引擎的真实磨损进行建模，从而消除温度裕度上的人 为增加并由此使引擎的故障能够被精确地预测。
[0015] 有利地，识别所述第一曲线中的下降部分包括以下步骤：
[0016] 对所述第一曲线应用统计的增加模型，所述统计的增加模型被分解为两个独立的 部分，这两个独立的部分由第一下降函数和第二阶跃函数形成，该第一下降函数表示飞行 器引擎的常规磨损，该第二阶跃函数表示对飞行器引擎的临时保养操作的随机触发的跳变 形成；
[0017]查找与所述跳变对应的上升；以及
[0018] 通过将点从所述第一曲线上的所述上升中删除来识别所述下降段。
[0019] 这使得能够消除温度裕度上的人为增加以仅保留与表示引擎的磨损的下降段对 应的间隔。
[0020] 有利地，通过串接构建所述第二曲线包括:通过从最后一段开始并在时间上逐步 回溯地移动每个之前的段以使所述每个之前的段与下一段相连接来接合所述下降段。
[0021] 这使得能够对指示引擎的真实磨损的下降趋势进行建模。
[0022] 根据本发明的第一实施例，构建所述预测模型包括以下步骤：
[0023] 使用所述第二曲线的记录来构建对温度剩余裕度进行建模的自回归模型；以及
[0024] 对所述自回归模型应用动态滤波器以确定所述至少一个故障预测指示。
[0025] 该动态模型的构建使得能够对任意类型的引擎和处于引擎寿命的任意时期的引 擎进行精确的预测。
[0026] 有利地，所述动态滤波器选自以下颗粒滤波器：贝叶斯滤波器、卡尔曼滤波器、扩 展的卡尔曼滤波器。
[0027] 根据本发明的第二实施例，构建所述预测模型包括以下步骤：
[0028] 使用所述第二曲线的记录来构建用于温度剩余裕度的演变的线性模型；以及
[0029] 对所述线性模型应用自回归技术以确定所述至少一个故障预测指示。
[0030] 构建线性模型是非常简单的并使得能够利用少量计算来进行精确的预测。
[0031] 有利地，所述至少一个故障预测指示选自包括以下各项的一组指示：
[0032] 第一指示，用于估计在预定时间水平线之前超出故障阈值的概率，以及
[0033] 第二指示，用于估计超出故障阈值的日期。
[0034] 有利地，获取温度剩余裕度的所述时间信号包括以下步骤：
[0035] 随时间获取所述飞行器引擎的排气温度的测量值；
[0036] 相对于标准的参考温度来对所述温度测量值进行归一化，由此形成归一化的温度 测量值；
[0037] 通过将环境数据考虑在内对所述归一化的温度测量值进行标准化，由此形成标准 化的温度测量值；以及
[0038] 计算所述标准化的温度测量值与（因引擎而异的）预定最大温度值之间的裕度以 形成所述裕度时间信号。
[0039]因此，裕度时间信号根据标准的物理条件且独立于环境进行收集。
[0040] 本发明还提供了一种用于监测飞行器引擎的系统，包括：
[0041] 获取和处理装置，配置为收集所述飞行器引擎的排气温度剩余裕度的时间信号；
[0042] 获取和处理装置，配置为使所述时间信号平滑，由此形成表示所述时间剩余裕度 的第一曲线；
[0043 ]获取和处理装置，配置为识别所述第一曲线中的下降段；
[0044] 获取和处理装置，配置为通过串接所述下降段来构建第二曲线，所述第二曲线在 受限于所述第一曲线的下降段的同时是连续的；
[0045] 获取和处理装置，配置为根据所述第二曲线构建预测模型以确定至少一个故障预 测指示。
[0046] 本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序可由处理装置实现并包括适用于实 现上述特征中任一项所述的监测方法的代码指令。
【附图说明】
[0047] 通过阅读以下参照附图以指示而非限制性示例的方式进行的说明，根据本发明的 系统和方法的其他特征和优点将变得明显，在附图中：
[0048] -图1示意性地示出了在根据本发明的用于对飞行器引擎进行监测的系统和方法 中实现的物质资源；
[0049]-图2A示出了在一组连续飞行期间飞行器引擎的EGT测量值；
[0050]-图2B示出了在一组连续飞行期间的飞行器引擎的标准化的EGT测量值；
[0051 ]-图3示出了排气温度剩余裕度的时间信号；
[0052]-图4示出了根据本发明，与图3的时间信号在预定时段上的平滑对应的第一曲线； [0053]-图5示出了根据本发明，与第一曲线的跳变对应的上升的图形表示；
[0054]-图6示出了根据本发明，由下降部分的串接形成的第二曲线的图形表示；
[0055]-图7示出了根据本发明，颗粒滤波器在第二曲线的动态系统的应用；
[0056]-图8示出了根据本发明，特定滤波器在服役不久的（jeune)引擎相关的第二曲线 的动态系统的应用；以及
[0057]-图9示意性地示出了根据本发明的两个故障预测指示。
【具体实施方式】
[0058]本发明的原理在于删除与温度剩余裕度的人为增加对应的点从而仅保留表示引 擎的真实磨损的下降部分。因此，通过观察该磨损的演变，