用于监控飞机的引气供应系统的方法和计算机程序产品与流程

本发明涉及一种用于监控飞机的引气供应系统的方法和计算机程序产品。

背景技术：

1、在飞机中，尤其是商用飞机，压缩空气从发动机的涡轮压缩机中排出，以便能够在飞机的压力舱或气动系统中产生或保持期望的压力。发动机能够是喷气发动机、推进涡轮发动机或辅助燃气涡轮机(apu)。通常，飞机的每个发动机配备有单独的引气供应系统，以便确保包括但不限于冗余。

2、引气通过引气供应系统从发动机中获取并被输送给不同的负载。引气供应系统原则上具有不同的执行机构，特别是可控或自调节的阀、压力传感器和温度传感器或变送器以及必要时的控制单元，该控制单元能够根据确定的压力和温度值，以及必要时外部的控制信号操作执行机构。也能够省去控制单元，于是就能实现对各个执行机构的纯气动调节。在这两种情况下，除了要保持所期望的运行压力外，原则上也能够调节供应不同负载的压缩空气的温度。

3、引气供应系统由于带有众多机械部件，尤其是在纯气动调节时，具有低可靠性。当出现故障时，出于安全原因，原则上必须关闭引气供应系统，即使频繁的故障可能部分引起对飞机(特别是商用飞机)操作的严重干扰。

4、为了能够识别出在飞行期间引气供应系统的故障，能够监控由引气供应系统的压力传感器和温度传感器测定的值，对此，在现有技术中仅定期进行相对于预设阈值的检查，该检查部分需要长时间才能加以确认。如果在这种系统中的测量值超过阈值，则作为预防措施禁用全部引气供应系统。这种形式的监控既不能考虑部件的动态特性，也不能对引气供应系统的状态进行主动评估。

5、即使引气供应系统的这种监控能够识别引气供应系统中可能的故障，并且在需要时禁用该系统，但是由现有技术已知的监控装置在故障报告中没有提供关于引气供应系统故障可能原因的详细信息，以至于故障排除需要定期进行复杂的故障查找和修复措施。

6、此外，在发生故障时禁用引气供应系统的缺点是，在系统被禁用时，飞机的一个或多个其它引气供应系统必须额外提供被禁用的引气供应系统的引气，这增加了其它引气供应系统的磨损以及故障风险。

7、us 9,555,903 b2描述了一种用于诊断引气供应系统故障的方法，在该方法中，读取安装在引气供应系统上的各种传感器，检查各个传感器数据与比较值的偏差。比较值能够是固定的预设值；由发动机及其相应发动机引气供应系统运行参数确定的参数；对于以往有关的引气供应系统测定的(平均)值或对于以往一系列产品的所有引气供应系统测定的平均值。

8、对于可能的已确定偏差的解读能够针对特定飞行阶段进行，即例如单独针对起飞阶段、爬升阶段、下降阶段和巡航阶段进行。在个别情况下，能够将预设飞行阶段中传感器值与比较值的特定偏差对应到引气供应系统的特定故障上。相反，例如在爬升或巡航阶段中过低的压力实际上不能明确对应到部件或至少一小组的部件上。至少对于一部分故障通知，根据us 9,555,903 b2的方法也没有针对引气供应系统可能的故障部件的实际限制，在这种故障情况下以此查找故障非常复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种用于监控飞机的引气供应系统的方法和计算机程序产品，其相对现有技术进行了改进。

2、该发明目的通过根据独立权利要求的方法以及根据权利要求9的计算机程序产品或计算机程序产品集实现。有利的改进方案是从属权利要求的主题。

3、因此，本发明涉及一种用于监控飞机的引气供应系统的方法，飞机的引气供应系统具有

4、-至少两个模拟传感器，用于借助传感器数据进行引气供应系统的状态监控；

5、该方法具有以下步骤：

6、-在预设的最小时间范围期间，由两个模拟传感器分别同时获取的引气供应系统状态的传感器数据确定至少一个特征图点云；

7、-针对由特征图点云表现的，已获取的传感器数据之间的关系，将特征图点云与相应的预设特征曲线比较；以及

8、-如果测定了特征图点云与预设特征曲线的偏差超过预定量，则输出警报。

9、此外，本发明还涉及一种计算机程序产品或计算机程序产品集，其包括程序部分，当该程序部分加载到一个计算机或彼此联网的多个计算机中时，被设计用于利用至少两个模拟传感器监控飞机的引气供应系统，该模拟传感器用于借助根据本发明的方法的传感器数据对引气供应系统进行状态监控。

10、首先，对与本发明相关的一些使用的术语进行解释。

11、“模拟传感器”是指能够将组件或其周围环境的物理特征作为可量化的测量值获取的传感器。获取的测量值以模拟的或(通常情况下)数字的传感器数据提供。典型的模拟传感器例如是压力传感器、温度传感器或绝对值编码器。与“模拟传感器”相反的是“二进制传感器”，其作为状态传感器仅能定性地确定特定限定的状态的存在，例如阀是否关闭。二进制传感器所能确定的相应状态信息(“二进制传感器数据”)也能够通过将定量传感器数据与阈值进行比较推断出，例如通过将绝对值传感器检测到的阀位置与阈值进行比较来确定阀是否关闭。

12、两个不同的模拟传感器的传感器数据的相互关系原则上能够在“特征图”中加以表现。其中，两个模拟传感器在同一时刻确定的测量值能够表现为以测量值为坐标的点。如果将多个相应的点随时间表现到一个“特征图”中，就得到“特征图点云”。

13、对于两个不同模拟传感器的传感器数据，能够用“特征曲线”的形式预设目标关系。相应的特征曲线能够有规律地反映在无故障运行时两个模拟传感器的传感器数据之间的预期相互关系。特征曲线能够从引气供应系统的理论模型或一个或多个结构相同的引气供应系统的历史数据中获得。特征曲线能够(必要时分段地)通过数学函数或通过经由坐标对预设的多边形路线表现。

14、本发明认识到，如果不使用现有技术中已知的，对引气供应系统单个状态值在时间上的观测，而是使用一个或多个特征图，这些特征图分别来自两个监控引气供应系统状态的模拟传感器各自的传感器数据，则能够显著改善引气供应系统的故障诊断和故障预测。根据对特定的特征图的模拟传感器的选择，能够监控引气供应系统的不同组件和/或组件的不同功能。特别是，引气供应系统的动态状态在考虑到时间序列中的测量值实际上是无法评估的，而通过特征图能够轻易地得以评估。这使得精确监控，尤其是对易磨损的引气供应系统阀的监控成为可能。

15、为此使用的模拟传感器能够直接配设给引气供应系统。但是将模拟传感器设置在飞机的引气供应系统上游或下游的部件中也是可行的，例如设置在发动机中。重要的是，模拟传感器获取测量值，该测量值对引气供应系统有直接影响，例如在发动机中位于引气供应系统的引气点区域的压力。

16、由模拟传感器确定的特征图点云能够根据引气阀或飞机(特别是其发动机)的运行状态而显著变化。例如，特征图点云能够根据引气阀的不同阀位置和/或发动机的转数而变化。即便如此，为了使简单评估特征图或是与特征曲线的比较成为可能，优选的是，当确定与运行状态有关的特征图时，引气供应系统的运行状态通过引气供应系统的或飞机的控制单元预设，和/或通过引气供应系统的或飞机的状态传感器确定。

17、如果引气供应系统包括至少一个压力调节阀，优选能够是，当其激活状态指示不同的操作状态时，确定这些操作状态不同的特征图。激活状态尤其能够是二进制信息，例如特定的阀是否被阻止。二进制的阻止状态是二进制的传感器数据。

18、在引气供应系统中，经常在发动机的压缩机的至少两个不同的压力级处引气，然后在至少一个引气点处设置有单独的压力调节阀。这种单独的压力调节阀的二进制阻止状态能够指示引气供应系统的不同运行状态。

19、一个或多个(也与操作状态相关的)特征图还能够与参数相关，即除了两个待设置为相互关联的传感器数据之外，在特征图点云以及预设的特征曲线的中还考虑至少另外一个的参数。优选地，至少一个附加参数能够是由模拟传感器用于引气供应系统或环境状态监控的参数或者是飞机的非二进制操作状态值。

20、用于与参数相关的特征图的参数例如能够是通过为此而设置的模拟传感器获取的、通过引气供应系统的流量和/或通过为此而设置的模拟传感器在引气供应系统或在发动机中检测到的空气温度。也能够将发动机通过控制预设的额定转速或测量到的转速或由其它变量导出的在发动机内部或环境中的预设区域内的压力考虑作为参数。还能够考虑将引气消耗和与此相关的对引气供应系统的要求作为参数。

21、优选地，在离散的、不重叠的时间段上确定特征图点云，从而借助两个或多个特征图点云能够对于不同的时间段进行趋势分析。在相应的趋势分析中，能够描绘引气供应系统部件上的磨损迹象，并且在部件因磨损而导致部件故障和可能的整个引气供应系统故障发生之前，能够预见性地更换可能磨损的部件。上述时间段能够根据由飞机执行的实际飞行来选择，即从起飞前启动发动机到着陆后关闭发动机。也能够将一个时间段延长至数次飞行。

22、也能够对可能的已确定的特征图点云与其相应预设特征曲线的偏差进行分类。已经表明，导致与相应特征曲线偏差的特征图点云的不同变化指示可能特定部件相应的不同磨损迹象和/或故障。通过将确定的偏差进行分类，经常能够直接识别实际的故障原因。

23、优选地，如果引气供应系统包括至少一个模拟压力传感器，其传感器数据被获取并且在确定特征图点云时被考虑。尤其也能够在引气供应系统的不同部位上设置至少两个模拟压力传感器，其传感器数据共同构成一个特征图点云。

24、本发明的方法能够在根据本发明的计算机程序产品或计算机程序产品集中实现。为了对确定的偏差进行可能的分类，能够为此应用专家系统。