一种航空发动机燃油喷嘴积碳状态大数据检测系统的制作方法

文档序号:32127656发布日期:2022-11-09 08:42阅读:939来源:国知局
一种航空发动机燃油喷嘴积碳状态大数据检测系统的制作方法

1.本发明涉及一种航空发动机燃油喷嘴积碳状态大数据检测系统。


背景技术:

2.空客a320 neo系列飞机安装美国cfmi公司制造的leap-1a型号发动机,该发动机采用全新设计的燃油喷嘴制造工艺,相对之前型号的发动机,其喷油雾化均匀,燃油燃烧充分,燃油经济性提高。但动机关车后残留在发动机喷嘴中燃油受高温烘烤结焦会造成油路堵塞,此问题如不及时解决会引起航司在运营时发动机因启动失效而导致延误事件,甚至是空停事件等安全隐患。
3.燃油喷嘴结焦积碳后,结焦的污染物会堵塞油路或导致活门卡死,目前在世界机队已发生多起由此原因导致的空停、返航、航班延误和发动机停车后尾喷口区域发现明火的事件。面对这样的运营风险压力,各运营人对燃油喷嘴结焦问题高度重视。在没有找到真正解决燃油喷嘴结焦的有效方法之前,及时发现燃油喷嘴结焦并更换结焦的燃油喷嘴成为唯一预防此类问题运行风险的手段。
4.leap-1a型号发动机自引进以来,cfmi公司对其多项新型关键技术进行封锁,基于3d打印的燃油喷嘴频频出现问题并已经成为航司要面对的此系列发动机的主要运行问题,然而,目前各航司没有自己预判燃油喷嘴结焦积碳的方法,而是由cfmi公司通过运营人提供的数据完成发现燃油喷嘴堵塞的检测工作。由于其当前技术方法并不能精确定位积碳发生的具体位置,通常要求受影响发动机整套(19个)燃油喷嘴一起更换,且只允许航司在收到其相关预警通知报告(cnr 通告,由cfmi公司向航司用户发送的具有针对性的发动机维修服务通告)后,开始启动航材订购,并在cnr通告的推荐期限内完成更换工作。作为直接面对风险的运营人/航空公司,由于没有对燃油喷嘴结焦积碳问题的自主检测手段,燃油喷嘴更换工作的启动和闭环权都掌握在cfmi公司手中,而运营风险和维修成本却由运营人承担。在这种不平等状态下,一旦cfmi公司不再提供或有偿提供此项服务,运营人就只能被动接受燃油喷嘴结焦问题带来的风险压力或者用增加维修成本来降低运营风险。


技术实现要素:

5.本发明的目的在于提供一种可以准确判定积碳发生并锁定积碳位置、降低运营风险、降低维修成本的航空发动机燃油喷嘴积碳状态大数据检测系统,可以实现我国对燃油喷嘴结焦积碳的自主检测,主动制定科学合理的燃油喷嘴更换计划。
6.本发明的目的通过如下的技术方案来实现:一种航空发动机燃油喷嘴积碳状态大数据检测系统,其特征在于,它包括飞行数据采集子模块、报文解码模块、数据存储模块、积碳状态分析模块和积碳特征值门槛超差警告消息推送模块,其中,所述飞行数据采集子模块植入机载系统的机载飞行数据采集单元内,所述报文解码模块、数据存储模块、积碳状态分析模块和积碳特征值门槛超差警告消息推送模块均安装在地面系统中,所述飞行数据采集子模块通过acars空地数据链和报文解码模块相连,所述报文解码模块、数据存储模块和
积碳状态分析模块顺次连接,所述积碳特征值门槛超差警告消息推送模块与所述数据存储模块相连;所述飞行数据采集子模块从发动机电子控制器获取发动机排气温度状态参数,并将其转化为报文通过acars空地数据链发送至报文解码模块,所述报文解码模块将报文解析为字段信息,保存在数据存储模块中,所述积碳状态分析模块从数据存储模块中获取报文并对其进行分析,生成积碳状态特征值及其趋势可视化图形并存储在数据存储模块中,在所述积碳特征值门槛超差警告消息推送模块中设定积碳状态特征值门限,并完成基于积碳状态特征值门限的订阅与超差警告推送。
7.本发明可以准确判定积碳的发生,能够锁定积碳的形成区域,改变“一换全换”的粗暴操作,可以节省大量资金,降低维修成本,同时,各航司目前是根据 cnr收发时间安排燃油喷嘴更换顺序,而本发明能够实现我国对燃油喷嘴结焦积碳的自主检测,航司可主动制定科学合理的燃油喷嘴更换计划,避免航司发生因燃油喷嘴结焦不能及时更换导致发动机启动故障引起的恶性航班延误事件和空停事件,从而大大降低运营风险。
8.本发明所述飞行数据采集子模块包括发动机排气温度状态参数采集子模块和发动机排气温度状态参数报文封装子模块,所述发动机排气温度状态参数采集子模块包括用于定义发动机排气温度状态参数的定义子模块和用于捕获发动机排气温度状态参数的捕获子模块,所述发动机排气温度状态参数被捕获后保存在飞行数据管理组件系统缓存中,所述发动机排气温度状态参数报文封装子模块将发动机排气温度状态参数封装成结构化数据块的报文,报文经由acars通讯管理组件通过数据链发送至地面系统,再由数据链供应商转发给航空公司终端系统,以便航空公司终端系统识别与解构。
9.本发明所述发动机排气温度(egt)状态参数是排气指示温度和各探头测量温度,统称为egt状态参数,所述排气指示温度为各探头测量温度经加权平均后显示在驾驶舱仪表上的温度显示值,称egt指示温度egtd,其中左发为egtd1,右发为edtd2;每个egt探头测量温度包括左发、右发egt探头测量温度,其中左右发egt探头数量由具体发动机型号确定。
10.本发明当发动机启动n2转速上穿越45%时,或当飞机爬升阶段,飞行高度上穿越9000英尺或19000英尺时,或当飞机进入稳态巡航阶段时,所述捕获子模块捕获egt状态参数,或当飞机起飞阶段结束时,所述捕获子模块捕获最大值的egt 状态参数。其中,n2是发动机压缩机转速的表征值,用百分比表示。
11.本发明所述捕获子模块包括滚动最值缓冲子模块和第一低通滤噪子模块,所述滚动最值缓冲子模块包括第二低通滤噪子模块和最值缓冲区,在发动机处于加速工作状态下,当前帧egt状态参数有效且瞬时放气活门处于关位时,否则丢弃当前帧egt状态参数,若当前帧egt状态参数的数值大于最值缓冲区中现存的 egt状态参数的数值,则该当前帧egt状态参数经过第二低通滤噪子模块过滤后进入最值缓冲区,最值缓冲区中的egt状态参数被更新为当前帧egt状态参数,否则缓冲区中的egt状态参数保持不变,如此持续至起飞阶段结束,或发动机退出加速状态后,最值缓冲区中保留的是整个起飞阶段(或发动机加速阶段)过程中egt状态参数的最大值,被捕获的egt状态参数经过第一低通滤噪子模块过滤输入飞行数据管理组件系统缓存中保存。
12.在最值缓冲区前加入低通滤噪子模块,可以减小由于数据源(eec传至 arinc429总线的实时发动机参数)跳变参数对系统的干扰,确保最值缓冲区中 egt状态参数的质量。
13.为了减小由于数据源(eec传至arinc429总线的实时发动机参数)跳变参数对系统
的干扰,确保最值缓冲区中的发动机状态参数质量,egt状态参数输入fdimu 系统缓存前,均通过低通滤噪子模块。
14.低通滤噪子模块内置算数平均值计算器,egt状态参数采样频率为8hz。算数平均值计算器自动完成4秒种之内egt状态参数的算数平均值计算并输出到 fdimu系统缓存。
15.本发明输入第一低通滤噪子模块的是多个参数,包括高度、转速和egt状态参数,第一低通滤噪子模块对这些参数均做过滤,而输入第二低通滤噪子模块的仅是egt状态参数,第二低通滤噪子模块也只对egt状态参数进行过滤。
16.本发明所述报文封装子模块封装的报文包括以下字段:报头、航班信息、系统软件信息、发动机运行环境参数和egt状态参数。
17.本发明所述报文解码模块包括定时扫描器、报头解析器、解码表定位器和字符解析器,所述解码表定位器包括报文类型选择器、解码表对象和发动机装机位选择器,所述定时扫描器定时扫描地面系统acars下行报文文件池中的报文,将报文输入所述报头解析器,所述报头解析器根据报文的报头定义,解析出嵌入式报文标识号与大机型标识,分别将嵌入式报文标识号送入解码表定位器的报文类型选择器与解码表对象,在解码表定位器中,嵌入式报文标识号首先经报文类型选择器指向解码表对象中的不同元素,解码表定位器再分解出发动机装机位标识,将其送入发动机装机位选择器,所述发动机装机位选择器根据不同的嵌入式报文标识号指向解码表对象中的不同元素,被选定的解码表对象元素与完整的acars 格式的报文被送入字符解析器,按照报文内部格式定义解析出解码表对应的字段送入数据存储模块。
18.本发明所述数据存储模块存储报头关键内容与所有报文正文内容,所述报头关键内容包括飞机号、航班号和时间戳,这些信息组合成唯一标识一个航班,并使用所述报文解码模块所在主机系统时钟的年月信息附加在时间戳之前,即构成格式为年年月月日日时时分分的新时间戳格式。
19.本发明所述数据存储模块通过解码表对象实现对报文的存储,atyp字段由报文解码模块从报头析出并输入,解码表对象根据atyp字段的内容,自动指向相应解码表实体,每个解码表对象中的每个元素均由用于唯一标识每个解码表记录或唯一标识一个航班记录的标识部分与用于存储报文正文内容字段的私有部分组成,所述标识部分由raw_id、飞机号、航班号和时间戳组成,所述私有部分由发动机运行环境参数存储区与egt状态参数存储区组成,所述发动机运行环境参数存储区由储存大机型、飞机尾号、报文生成日期、报文生成时间、航班起飞机场四字代码、航班到达机场四字代码和航班号的航班信息存储区、储存系统软件标识的系统软件标识存储区和发动机运行环境状态参数存储区组成,所述发动机运行环境状态参数存储区储存的数据由三个段落组成,第一个段落是报文触发属性与引气状态属性,第二个段落是飞机运行属性与acms软件属性,第三个段落是发动机本征属性;所述egt状态参数存储区通过不同的解码表单独存储左右发启动报、起飞报、爬升报、巡航报内egt状态参数。
20.本发明所述积碳状态分析模块包括:
21.egt探头温度幅散量趋势可视化子模块,用于将给定时间范围内的egt探头温度幅散量以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势;
22.起飞阶段与爬升阶段(9000英尺高度和19000英尺高度),单个最热的egt探头测量值与所有正常工作的egt探头平均值之间的最大差值(也称均值幅散量),幅散量趋势增大表征主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔附近区域或隔热罩积碳。
23.egt探头日最高温趋势可视化子模块,用于将给定时间范围内的egt探头每日最高温以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势;
24.起飞过程中记录到当日最大推力时的温度最高的个体egt探头温度,即fcdm 起飞报中最高温度egt探头的测量温度。日最高温趋势升高,表征主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔附近区域或隔热罩积碳。
25.egt探头峰温趋势可视化子模块,用于将给定时间范围内的egt探头峰温以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势;
26.起飞和爬升阶段(9000英尺气压高度和19000英尺气压高度)的egt探头测量温度最高值,峰温趋势升高,表征主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔附近区域或隔热罩积碳。
27.egt探头温度极差趋势可视化子模块,用于将给定时间范围内的egt探头温度极差以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势;
28.egt1~8号探头测量温度的最大值与最小值之间的数值差,周向分布的egt 探头测量温度正态分布发生畸变(极差将放大这种畸变),在时间维度上的延展产生某种走势(极差进一步显化这种走势),或意味着积碳的在多个喷嘴上扩散。
29.高功率状态egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块,用于将给定时间范围内的高功率状态egt探头温度中值幅散量相关度以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势;
30.egt1~8号探头测量温度与egt指示温度之差值的最大值(或最小值),负向中值幅散量增大,表征主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔附近区域或隔热罩积碳。
31.燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块,用于将给定时间范围内的燃油喷嘴积碳区域定位以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势。
32.本发明所述egt探头温度幅散量趋势可视化子模块由若干个输入总参和幅散量计算子模块组成,输出幅散量趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、幅散量名称、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;各幅散量计算子模块分别是用于执行左发egt探头温度幅散量计算及其趋势图生成与输出功能的左发egt探头温度幅散量计算子模块、用于执行右发 egt探头温度幅散量计算及其趋势图生成与输出功能的右发egt探头温度幅散量计算子模块、用于执行左右发egt探头温度幅散量差值计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头温度幅散量差值计算子模块、用于执行左右发egt探头温度幅散量相关度计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头温度幅散量相关度计算子模块。
33.本发明所述egt探头日最高温趋势可视化子模块由若干个输入总参和日最高温计
算子模块组成,输出日最高温趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、日最高温名称、异常数据过滤条件、正向日最高温门限值、负向日最高温门限值、标定日最高温上限、标定日最高温下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例、是否生成矢量图窗文件;各日最高温计算子模块分别是用于执行左发egt探头日最高温计算及其趋势图生成与输出功能的左发egt探头日最高温计算子模块、用于执行右发egt探头日最高温计算及其趋势图生成与输出功能的右发egt探头日最高温计算子模块、用于执行左右发egt探头日最高温差值计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头日最高温差值计算子模块、用于执行左右发egt 探头日最高温相关度计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头日最高温相关度计算子模块。
34.本发明所述egt探头峰温趋势可视化子模块由若干个输入总参和峰温计算子模块组成,输出峰温趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、峰温名称、异常数据过滤条件、正向峰温门限值、负向峰温门限值、标定峰温上限、标定峰温下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例、是否生成矢量图窗文件;各日峰温计算子模块分别是用于执行左发egt探头峰温计算及其趋势图生成与输出功能的左发egt探头峰温计算子模块、用于执行右发egt探头峰温计算及其趋势图生成与输出功能的右发egt探头峰温计算子模块、用于执行左右发egt探头峰温差值计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头峰温差值计算子模块、用于执行左右发egt探头峰温相关度计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头峰温相关度计算子模块。
35.本发明所述egt探头温度极差趋势可视化子模块由若干个输入参数、极差计算数据源存储区定位子模块、高功率状态egt状态参数极差计算子模块、高功率状态egt状态参数极差相关度计算子模块和低功率状态egt状态参数极差计算子模块组成,输出极差/极差差值/极差相关度趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、极差名称、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;所述极差计算数据源存储区定位子模块用于定位极差名称指向的极差计算数据源存储区;所述高功率状态egt状态参数极差计算子模块以巡航报、起飞报、爬升报的egt状态参数为输入数据源,通过观测其极差趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态;所述高功率状态egt状态参数极差相关度计算子模块以巡航报、起飞报、爬升报的egt状态参数为输入数据源,通过观测其极差相关度趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态;所述低功率状态egt状态参数极差计算子模块以左右发启动报的egt状态参数为输入数据源,通过观测其极差趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势。
36.本发明所述高功率状态egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块包括若干个输入参数、中值幅散量计算数据源存储区定位子模块、中值幅散量名选择器、报文存储区定位器、egt中值幅散量方向选择器、egt中值幅散量计算器、egt 中值幅散量双发差值计算器、egt中值幅散量双发相关度计算器和趋势图生成器,输出左右发中值幅散量、双发中值幅散量差值和双发中值幅散量相关度趋势图形,其中,输入参数包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、中值幅散量名、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、
负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;所述中值幅散量计算数据源存储区定位子模块用于定位中值幅散量指向的中值幅散量计算数据源存储区;所述中值幅散量名选择器选定有效的中值幅散量名变量输入,由报文存储区定位器指向所需中值幅散量计算数据源存储区;所述报文存储区定位器由中值幅散量名变量表与逻辑选择器组成,中值幅散量名变量表提供逻辑选择器的逻辑条件基准判据,逻辑选择器输出中值幅散量计算数据源存储区中解码表对象的指向,其结果输入到相应报文的egt探头温度中值幅散量计算器;egt中值幅散量方向选择器根据有效中值幅散量名输入,解析出中值幅散方向;egt中值幅散量计算器根据中值幅散方向的输入,自动切换正向中值幅散与负向中值幅散计算分量;计算分量输入中值幅散量计算单元选择器,选定左发或右发的中值幅散量计算单元,输出左发或右发的中值幅散量计算结果;egt中值幅散量双发差值计算器用于输入左右发数据生成左右发中值幅散量差值序列;egt中值幅散量双发相关度计算器输入左右发数据生成分段相关系数序列;趋势图生成器将分段相关系数序列生成中值幅散量趋势图及其所用数据表格。
37.本发明所述燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块包括基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块和基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块,所述基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块通过观测各egt探头测量温度的最大值或最小值在不同egt探头上的趋势变化以定位对应区域燃油喷嘴积碳的聚集情况;所述基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块通过观测正向中值幅散量或负向中值幅散量在不同 egt探头上的趋势变化以定位对应区域燃油喷嘴积碳的聚集情况。
38.本发明所述基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块包括输入总参、定位子模块、egt极化方向选择器、egt温度极化探头定位器、双发egt 温度极化探头相关度计算器和趋势图生成器,所述输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、极化名称、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;所述定位子模块用于定位极化计算数据源存储区的极化计算数据源存储区;所述egt极化方向选择器挂接在各飞行阶段对应的egt极化积碳区域定位子模块中的egt温度极化探头定位器和双发egt温度极化探头相关度计算器之前,根据有效极化名输入,解析出极化方向,随有效极化名同步输入egt温度极化探头定位器和双发egt温度极化探头相关度计算器;所述egt温度极化探头定位器根据极化方向的输入,自动切换正向极化与负向极化计算分量,再选定左发或右发的 egt极化矢量计算单元,输出左/右发正/负向egt温度极化探头定位编号;所述双发egt温度极化探头相关度计算器连接左右发数据,分别结算左/右发正/负向 egt温度极化探头定位编号序列,生成探头定位编号分段数序列,再输出分段相关系数序列;所述趋势图生成器输入分段相关系数序列,生成探头定位编号趋势图及其所用数据表格。
39.本发明所述基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块包括输入总参、结果集构造器和图形生成器,所述输入总参包括飞机号、大机型、报文标识号、发动机装机位、egt探头标号特征名、数据聚类名、幅散方向、裕度量、获取数据开始时间戳、获取
数据结束时间戳、异常数据过滤条件、正向中值幅散量egt探头数门限值、负向中值幅散量egt探头数门限值、标定中值幅散量egt探头数上限、标定中值幅散量egt探头数下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;所述结果集构造器与数据库连接,根据主控参数与条件参数输入,经运算,输出egt探头标号序列到图形生成器中,所述图形生成器根据总参输入变量的不同,生成单发趋势图和左/右发相关度趋势图。
40.本发明所述积碳特征值门槛超差警告消息推送模块包括存储模块的api接口模块和构建基于存储模块api接口的积碳特征值门槛超差警告消息订阅模块,所述api接口模块的每个api接口由1到多个接口函数组成,每个接口函数经由规定的形参表输入参数,获取相应egt状态参数特征值;所述积碳特征值门槛超差警告消息订阅模块与企业邮件服务器连接,满足订阅条件的燃油喷嘴积炭管理的报文,被自动发送到订阅者电子邮箱中。
41.本发明所述存储模块的api接口模块包括用于获取报文中egt探头温度的幅散量的egt探头温度幅散量趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt 探头温度的日最高温的egt探头日最高温趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt探头的峰温的egt探头峰温趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt探头温度的极差的egt探头温度极差趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt探头温度的指定幅散方向的中值幅散量的高功率状态egt 探头温度中值幅散量趋势可视化子模块api接口和用于获取报文中egt探头温度的极化统计特征值的、中值辐散特征字符向量、中值辐散特征字符向量特征值的燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块api接口。
42.与现有技术相比,本发明具有如下显著的效果:
43.⑴
本发明在准确判定积碳发生的同时,能够锁定积碳的形成区域,技术上能够改变“一换全换”的粗暴操作(一台发动机共19个喷嘴,每个喷嘴约合8万美金),以节省大量资金(南航因积碳而导致燃油喷嘴更换的发动机每年约30台以上),降低维修成本,同时,航司目前是根据cnr收发时间安排燃油喷嘴更换顺序,而通过本发明,航司可主动制定科学合理的燃油喷嘴更换计划,避免航司发生因燃油喷嘴结焦不能及时更换导致发动机启动故障引起的恶性航班延误事件和空停事件。
44.⑵
本发明各模块趋势图给出碳特征值趋势同时,亦给出其统计特征参数,根据标准差边界设定实时监控逻辑,触发邮件警告,实时报警积碳的发生,持续收到邮件警告,表征积碳的发生或加剧,便于及时了解积碳情况。
45.⑶
本发明适用于多燃油喷嘴整体燃烧室布局的大涵道比涡轮风扇发动机,包括但不仅限于,leap1a/pw1100(a320neo系列飞机选装)、v2500/cfm56(a320ceo 系列飞机选装)、leap1b(b737max系列飞机选装)、cfm56(b737ng系列飞机选装)、leap1c(c919飞机选装)、cf34-10a系列(arj21飞机选装)、ge90 系列(b777系列飞机选装),genx系列(b787系列飞机选装)、trend系列 (a330/a380/a350系列飞机选装)、pw4170系列(a330系列飞机选装)等型号航空发动机。
附图说明
46.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
47.图1是本发明的组成结构示意图;
48.图2是8个egt探头的分布示意图;
49.图3是飞行数据采集模块的组成结构示意图;
50.图4是发动机排气温度状态参数捕获子模块的组成结构示意图;
51.图5是egt滚动最值缓冲子模块的组成结构示意图;
52.图6是发动机启动报(左发、右发)示意图;
53.图7是报文解码模块的组成结构示意图;
54.图8是fcdm报文存储对象示意图;
55.图9是解码表元素数据结构示意图;
56.图10是解码表私有部分结构示意图;
57.图11是egt状态参数存储区的fcdm左右发启动报示意图;
58.图12是积碳状态分析模块的组成结构示意图;
59.图13是egt探头温度幅散量趋势可视化子模块的组成结构示意图;
60.图14是左发egt探头温度幅散量计算子模块的示意图;
61.图15是左发egt探头温度幅散量趋势图;
62.图16是左右发egt探头温度幅散量差值计算子模块的示意图;
63.图17是左右发egt探头温度幅散量相关度计算子模块的示意图;
64.图18是左右发egt探头温度幅散量相关度趋势图;
65.图19是egt探头日最高温趋势可视化子模块的组成结构示意图;
66.图20是egt探头峰温趋势可视化子模块的组成结构示意图;
67.图21是egt探头温度极差趋势可视化子模块的组成结构示意图;
68.图22是高功率状态egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块的组成结构示意图;
69.图23是基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块的组成结构示意图;
70.图24是基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块的组成结构示意图;
71.图25是存储模块的api接口模块的组成结构示意图;
72.图26是超差警告电子邮件样本;
73.图27是图窗文件管理器子模块架构示意图。
具体实施方式
74.本发明适用于各种型号发动机燃油喷嘴积碳状态检测,本实施例以对leap 系列发动机燃油喷嘴积碳状态进行检测为例来具体说明本发明的技术方案。
75.如图1所示,是本发明一种航空发动机燃油喷嘴积碳状态大数据检测系统,它包括飞行数据采集子模块(fcdm软件子模块)、报文解码模块(fcdm报文解码模块,fcdm-燃油喷嘴积炭管理)、数据存储模块(fcdm数据存储模块)、积碳状态分析模块和积碳特征值门槛超差警告消息推送模块,其中,飞行数据采集子模块植入机载系统的机载飞行数据采集单元内,即机载端部分由飞行数据采集子模块植入机载飞行数据采集单元组成,统称为
“①
飞行数据采集模块”,其中,机载飞行数据采集单元(fdimu,飞行数据管理组件)为飞机标准配置
硬件设备,其与机身系统/发动机系统数据总线接口;飞行数据采集子模块(fcdm软件模块)完成有关发动机参数采集功能。所述报文解码模块、数据存储模块、积碳状态分析模块和积碳特征值门槛超差警告消息推送模块均安装在地面系统中,飞行数据采集子模块通过acars空地数据链和报文解码模块相连,报文解码模块、数据存储模块和积碳状态分析模块顺次连接,积碳特征值门槛超差警告消息推送模块与数据存储模块相连;飞行数据采集子模块从发动机电子控制器获取发动机排气温度状态参数,并将其转化为报文通过acars空地数据链发送至报文解码模块, acars网络为全球通用航空数字通讯基础设施,acars空地数据链传输过程由 acars空地网络完成。报文解码模块将报文解析为字段信息,保存在数据存储模块中,积碳状态分析模块从数据存储模块中获取报文并对其进行分析,生成积碳状态特征值及其趋势可视化图形并存储在数据存储模块中,在积碳特征值门槛超差警告消息推送模块中设定积碳状态特征值门限,并完成基于积碳状态特征值门限的订阅与超差警告推送。
76.如图3所示,fdimu与eec之间通过arinc429总线连接,eec生成发动机实时参数并传输至arinc429总线上。此部分功能,包括fdimu、eec的安装以及arinc429总线的连接,属飞机标准配置,飞机交付航空公司时已由飞机制造商完成有关硬件线路连接工作,但另须植入本发明的飞行数据采集子模块后才可实现本发明的发动机状态参数采集功能。
77.如图2所示,leap系列发动机具有19个燃油喷嘴,在燃烧室后方热场区域沿周向设有8个探头,且与燃油喷嘴的安装对应分布,是leap系列发动机本身具有的组成部件,各探头用于测量热场区域不同片区的排气温度。发动机排气温度 (egt)状态参数包括:排气指示温度(下称egt指示温度)与egt1~8号探头温度egt11~egt81或egt12~egt82,统称为egt状态参数,排气指示温度即为左发、右发排气指示温度egt1和egt2,称为egt指示温度,egt1~8号探头测量温度即为左发、右发排气1~8号探头测量温度egt11~egt81和 egt12~egt82,egt指示温度是各探头测量温度经加权平均显示在驾驶舱仪表上的温度。
78.详细定义如下:(举例egt指示温度)
79.(1)egt指示温度(egtd)
[0080][0081]
(表1)
[0082]
(2)egt1号探头温度
[0083]
[0084][0085]
(表2)
[0086]
左/右发排气2~8号探头温度egt21~egt81和egt22~egt82的详细定义表格略。
[0087]
飞行数据采集子模块包括发动机排气温度状态参数采集子模块和发动机排气温度状态参数报文封装子模块,发动机排气温度状态参数采集子模块包括用于定义发动机排气温度状态参数的定义子模块和用于捕获发动机排气温度状态参数的捕获子模块(发动机排气温度状态参数捕获子模块),发动机排气温度状态参数被捕获后保存在飞行数据管理组件系统缓存中,发动机排气温度状态参数报文封装子模块将发动机排气温度状态参数封装成结构化数据块的报文,报文经由acars 通讯管理组件通过数据链发送至地面基站,之后由数据链供应商转发给航空公司终端系统。
[0088]
如图4所示,发动机排气温度状态参数在满足以下条件时被捕获,并保存在 fdimu系统缓存中:
[0089]

发动机启动n2转速上穿越45%时,捕获左右发egt状态参数;
[0090]

飞机起飞阶段结束时,捕获左右发egt最大值时的egt状态参数;
[0091]

飞机爬升阶段,飞行高度上穿越9000英尺或19000英尺时,捕获左右发egt 状态参数;
[0092]

飞机进入稳态巡航阶段时,捕获左右发egt状态参数。
[0093]
如图5所示,捕获子模块包括滚动最值缓冲子模块(egt滚动最值缓冲子模块)和第一低通滤噪子模块,滚动最值缓冲子模块包括第二低通滤噪子模块和最值缓冲区,缓冲区中的发动机排气温度状态参数初始值默认为空,在确保发动机处于加速工作状态下(即处于高功率工作状态,当前帧egt参数有效且瞬时放气活门(tbv)处于关位,否则,丢弃当前帧),若当前帧egt数值大于缓冲区中现存 egt数值,则该当前帧egt状态参数经过第二低通滤噪子模块过滤后进入最值缓冲区,则缓冲区中的发动机状态参数(包括排气指示温度(egtd),探头测量温度 egt1~egt8)被更新为当前帧状态参数,否则缓冲区中的状态参数保持不变(即丢弃当前帧)。如此持续至起飞阶段结束,或发动机退出加速状态后,最值缓冲区中保留的就是整个起飞阶段(或发动机加速阶段)过程中的最大值,被捕获的egt 状态参数经过第一低通滤噪子模块过滤输入飞行数据管理组件系统缓存中保存。
[0094]
发动机排气温度状态参数捕获子模块中,任一捕获条件满足时,fdimu系统缓存中
的egt状态参数被封装为报文(下称fcdm报文,即发动机排气温度状态参数报文),回送到arinc429总线,由acars通讯管理组件(cmu)通过数据链发送至地面基站,之后由数据链供应商转发给航空公司终端系统。
[0095]
发动机排气温度状态参数报文封装子模块,将fdimu系统缓存中的egt状态参数(含其它辅助参数与发动机运行环境参数)封装为结构化数据块,以便航空公司终端系统识别与解构。
[0096]
其中:
[0097]

由左、右发动机发启动过程生成的egt状态参数(含其它辅助参数与发动机运行环境参数)被分装在如图6所示报文中,简称rep101、rep102;
[0098]

由发动机起飞过程生成的egt状态参数(含其它辅助参数与发动机运行环境参数)被分装在报文中,简称rep004;
[0099]

由发动机爬升过程生成的egt状态参数(含其它辅助参数与发动机运行环境参数)被分装在报文中,简称rep003;
[0100]

由发动机稳态巡航过程生成的egt状态参数(含其它辅助参数与发动机运行环境参数)被分装在报文中,简称rep001。
[0101]
每种报文均具由如下分段组成:
[0102]

报头
[0103]
用于标识报文的种类,通式为:“fcdm飞行阶段report《报文标识号》”。
[0104]
其中“飞行阶段”与“报文标识号”对应关系如下表3:
[0105][0106][0107]
(表3)
[0108]

航班信息
[0109]
用于标识飞机/航班的运行信息,其中包括,飞机号(a/c id),报文生成日期(date),报文生成时的“协调世界时间”(utc),飞机起飞机场四字代码(from)、飞机降落机场四字代码(to)、航班号(flt)。
[0110]

系统软件信息(exswpn),用于标识发动机控制系统软件信息,其中包括系统软件供应商代码、发动机型号代码、用户软件版本等。
[0111]

发动机运行环境参数:包括报文被触发时飞机所在飞行阶段代码(ph),报文总数/上一个报文计数(cnt),报文触发代码(code),引气状态字(bleed
ꢀꢀ
status),apu运行状态,总温(tat),飞行高度(alt),计算空速(cas),马赫数(mn)、全重(gw),重心位置(cg),acms软件标识(dmu/sw), 发动机序号(esn),发动机运行小时数(ehrs),发动机循环数(ecyc);
[0112]
另:rep101(左发动机启动报)与rep102报文中(有发动机启动报)另给出发动机装机位标识号(e),其中,e=1表示左发;e=2表示右发。
[0113]

egt状态参数:
[0114]
rep101/rep102:给出发动机启动时n2转速上穿越45%时的egt状态参数,包括egt指示温度(egtd)与8个egt探头温度(egt1~8),参见图6;
[0115]
给出起飞状态结束时最大egt时刻时的左右发egt状态参数,包括egt指示温度(egtd)与8个egt探头温度(egt1~8);
[0116]
给出爬升上穿越9000英尺与19000英尺时的左右发egt状态参数,包括egt 指示温度(egtd)与8个egt探头温度(egt1~8);
[0117]
给出飞机达到稳态巡航状态时的左右发egt状态参数,包括egt指示温度 (egtd)与8个egt探头温度(egt1~8)。
[0118]
每种报文均包括用于机载打印机输出的打印格式(下称打印格式)与acars 数据链传输格式(下称acars格式)。
[0119]
如图7所示,报文解码模块(fcdm报文解码模块)包括定时扫描器、报头解析器、解码表定位器和字符解析器,解码表定位器包括报文类型选择器、解码表对象和发动机装机位选择器,定时扫描器定时扫描地面系统acars下行报文文件池中的报文,将报文输入报头解析器,报头解析器根据报文的报头定义,解析出嵌入式报文标识号与大机型标识,分别将嵌入式报文标识号送入解码表定位器的报文类型选择器与解码表对象,在解码表定位器中,嵌入式报文标识号首先经报文类型选择器指向解码表对象中的不同元素,其中,当:
[0120]
imi=

rep001’时,指向解码表对象元素“dfd_acmrep101_{atyp}_fdimuneolp”;
[0121]
imi=

rep003’时,指向解码表对象元素“dfd_acmrep103_{atyp}_fdimuneolp”;
[0122]
imi=

rep004’时,指向解码表对象元素“dfd_acmrep104_{atyp}_fdimuneolp”;
[0123]
imi=

rep010’时,解码表定位器再分解出发动机装机位标识(iei),将其送入发动机装机位选择器;
[0124]
发动机装机位选择器根据不同的嵌入式报文标识号指向解码表对象中的不同元素,其中,当:
[0125]
iei=
‘1’
时,指向解码表对象元素“dfd_acmrep101_{atyp}_fdimuneolp”;
[0126]
iei=
‘2’
时,指向解码表对象元素“dfd_acmrep102_{atyp}_fdimuneolp”。
[0127]
被选定的解码表对象元素与完整的acars格式的报文被送入字符解析器 (fcdm字符串解析器),按照fcdm报文内部格式解析出解码表对应的字段 (下称fcdm字段)送入fcdm数据存储模块。
[0128]
关于fcdm数据存储模块:
[0129]
1、acars报文的一般数据结构:完整的acars报文,由arinc报头与报文正文组成。
[0130]
本发明所指的fcdm报文,实际上是acars报文之正文部分,fcdm数据存储模块,同时存储arinc报头关键内容与所有报文正文(即fcdm报文)内容。
[0131]
若无特别说明,在本文中,“acars报文”与“fcdm报文”或“报文”或“发动机排气温度状态参数报文”同义。
[0132]“arinc报头关键内容”包括如下信息:
[0133]
飞机号(acno),航班号(flightno),时间戳(timestamp)
[0134]
本发明中,使用如上信息的组合唯一标识“一个航班”,即:
[0135]
acno+flightno+timestamp唯一标识一个航班。
[0136]
注:由于arinc620协议中,时间戳不包含“年月”信息,因而无法精准标识航班的唯一性,为此,本发明中使用fcdm报文解码模块所在主机系统时钟的 gmt“年月”信息附加在timestamp之前,即构成格式为“yymmddhhmm”(年年月月日日时时分分)的新时间戳格式(若无另行说明,本文中“timestamp”或“时间戳”均指这种格式为“yymmddhhmm”的时间戳)。
[0137]
2、fcdm报文存储对象:
[0138]
fcdm报文数据结构的存储,通过fcdm报文存储对象(或解码表对象)实现,如图8所示,其中,{atyp}字段由fcdm报文解码模块从fcdm报头析出并输入。解码表对象元素根据{atyp}字段的内容,自动指向相应解码表实体。
[0139]
3、解码表数据结构:如图9所示,每个解码表对象中的每个元素(即解码表实体)均由标识部分与私有部分组成,其中:
[0140]
标识部分,用于唯一标识每个解码表记录,或唯一标识一个航班记录;
[0141]
私有部分,用于fcdm报文正文内容字段的存储。
[0142]
标识部分:
[0143]
fcdm解码表标识部分由如下5个字段组成:
[0144]
raw_id、飞机号(acno)、航班号(flightno)、时间戳(timestamp)。
[0145]
其中:
[0146]

raw_id为全局唯一索引,用于唯一标识解码表中的每个元素,即在所有 fcdm解码表存储空间中,raw_id不重复,且由小到大,步长为1,顺序增加(有效范围=1~10
27
),即通过raw_id在所有fcdm解码表中找到的记录是唯一的。
[0147]

飞机号(acno):由arinc报头的飞机号字段析出;
[0148]

航班号(flightno):由arinc报头的航班号字段析出;
[0149]
飞机号(acno)+航班号(flightno)+时间戳(timestamp)组成的合成字段 (下称flightid)唯一标识每个解码表中的航班记录,即,通过flightid在给定的fcdm解码表中找到的航班记录是唯一的。
[0150]
私有部分:解码表私有部分存储fcdm报文正文内容字段,如图10所示,解码表私有部分由“发动机运行环境参数存储区”与“egt状态参数存储区”两部组成。其中:环境参数存储区由
“①
航班信息存储区”、
“②
系统软件标识存储区”、
“③
发动机运行环境状态参数存储区”组成,航班信息存储区储存大机型、飞机尾号、报文生成日期、报文生成时间、航班起飞机场四字代码、航班到达机场四字代码和航班号,其中,actype_rpt字段由传输格式标识行析出,其标定acid(飞机尾号)字段对应的大机型;系统软件标识存储区有(且只有)一个字段:exswpn,由 fcdm报文正文“系统软件信息”行析出。发动机运行环境状态参数存储区储存的数据由三个段落组成,第一个段落是报文触发属性与引气状态属性,报文触发属性包括:报文被触发时飞机所在飞行阶段代码,报文总数,上一个报文计数,报文触发代码;引气状态属性包括:按从飞机左侧到右侧的顺序,存储飞机空调压气机引气流量,大翼防冰活门开关状态,吊架防冰活门开关状态,引气管理计算机第五号状态字,引气交输活门开关状态;最后给出apu引气状态。第二个段落是飞机运行属性与acms软件属性,飞机运行属性包括:环境总温、修正气压高度、计算空速、飞行马赫数、飞机全重(公斤)、重心。acms软件属性
包括:发动机类型(大型号)代码、发动机类型(小型号)代码、fdimu硬件版本、acms软件标识。第三个段落是发动机本征属性,包括左(右)发序列号、左(右)发飞行小时数、左(右)发循环数。
[0151]
egt状态参数存储区通过不同的解码表单独存储左右发启动报、起飞报、爬升报、巡航报内egt状态参数。
[0152]
如图11所示,左/右发启动n2转身上穿越45%时的egt状态参数,包括左/右发egt指示温度(egtd),左/右发egt1号~8号探头测量温度。左发egt状态参数存储在解码表“dfd_acmrep101_{atyp}_fdimuneolp”中的后9个字段;右发egt 状态参数存储在解码表“dfd_acmrep102_{atyp}_fdimuneolp”中的后9个字段。
[0153]
飞机起飞阶段结束时,左右发egt最大值时的egt状态参数包括左/右发egt 指示温度(egtd),左/右发egt1号~8号探头测量温度。egt状态参数存储在解码表“dfd_acmrep004_{atyp}_fdimuneolp”中的后18个字段。
[0154]
飞机爬升高度上穿越9000英尺(修正气压高度)或19000英尺(修正气压高度) 时,左右发egt状态参数包括左/右发egt指示温度(egtd),左/右发egt1号~8号探头测量温度。egt状态参数存储在解码表“dfd_acmrep003_{atyp}_fdimuneolp”中的后36个字段,其中前18个字段为上穿越9000英尺时的egt状态参数;后18 个字段为19000英尺时的egt状态参数。
[0155]
飞机进入稳态巡航阶段时,捕获左右发egt状态参数包括左/右发egt指示温度(egtd),左/右发egt1号~8号探头测量温度。egt状态参数存储在解码表“dfd_acmrep001_{atyp}_fdimuneolp”中的后18个字段。
[0156]
关于积碳状态分析模块:
[0157]
1、模块框架:基于发动机的功率状态,积碳状态分析模块由6个子模块组成,包括egt探头温度幅散量趋势可视化子模块、egt探头日最高温趋势可视化子模块、 egt探头峰温趋势可视化子模块、egt探头温度极差趋势可视化子模块、高功率状态egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块、燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块,如图12所示。其中:
[0158]
高功率状态下的飞行状态包括:起飞状态、爬升状态与巡航状态;
[0159]
低功率状态下的飞行状态包括:启动状态。
[0160]
不同功率状态下,燃油喷嘴工作模式不同,影响egt探头测量温度模式不同,据此构建面向不同egt温度分布特征的可视化模块,其中:
[0161]

先导初级/主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔积碳由高功率状
[0162]
态的“egt探头温度幅散量趋势可视化子模块”、“egt探头日最高温趋势可视化子模块”、“egt探头峰温趋势可视化子模块”、“egt探头温度极差趋势可视化子模块”、“高功率状态egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块”映射;
[0163]

先导次级油管单向阀堵塞或先导次级燃油回路出口积碳由低功率状态的“egt探头温度极差趋势可视化子模块”映射;
[0164]

先导初级/主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔积碳喷嘴的位置分布由高功率状态的“基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块”、“基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块”定位;
[0165]

先导次级油管单向阀堵塞或先导次级燃油回路出口积碳喷嘴的位置由低功率
状态的“基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块”定位。燃油喷嘴积碳区域映射,如下表4所示:
[0166][0167][0168]
(表4)
[0169]
燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块包括基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块和基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块。积碳喷头定位,如表5所示:
[0170][0171]
(表5)
[0172]
2、图形生成器:
[0173]
图形生成器包括趋势图生成器与双发相关度趋势图形生成器。其中趋势图生成器生成单发参数或双发参数差值趋势图及其假设正态分布拟合图和统计特征图表。
[0174]
如图13所示,egt探头温度幅散量趋势可视化子模块由14个输入总参和4个幅散量计算子模块组成,输出幅散量趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、幅散量名称、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件。
[0175]
飞机号(acno):当需进行某机型幅散量趋势输出时,令acno=

all’,此时,输入参数atyp被输入到幅散量计算子模块中,输入参数acno不生效;否则 atyp不生效。此功能由“双路互斥逻辑选择器”实现。当开关量输入逻辑真值= true时(acno=
‘‑
all
‑’
),双路开关打向右侧,输入量1(acno)被切断,输出量=输入量2(atyp);当开关量输入逻辑真值=false时(acno≠
‘‑
all
‑’
),双路开关打向左侧,输入量2被切断(atyp),输出量=输入量1(acno)。
[0176]
大机型(atyp):当需进行某机型幅散量趋势输出时,令acno=

all’时,输入参数atyp生效;否则,此参数不生效。此功能由“双路互斥逻辑选择器”实现。
[0177]
获取数据开始时间戳(starttimestamp):输入获取数据开始的时间戳 (timestamp);格式为yymmddhhmiss(年年月月日日时时分分)。
[0178]
获取数据结束时间戳(endtimestamp):输入获取数据结束的时间戳 (timestamp);格式为yymmddhhmiss(年年月月日日时时分分)。
[0179]
幅散量名称:该输入为二维相关变量,即第一个幅散量名称(egtdiv_name1) 与第二个幅散量名称(egtdiv_name2),此二维相关输入变量的选定由幅散量名称的二维相关输入选择器实现:
[0180]
异常数据过滤条件(filter)(可选):考虑到条件幅散量计算的需要,如在限定总温范围条件下的幅散量计算,可令:filter=“tko.tatp_ce》10”,此时,只有符合“起飞报tat总温》10℃”的记录参与幅散量计算。filter中的条件字段适用于fcdm起飞报文与爬升报文中的所有字段,包括发动机运行环境参数、egt 状态参数、报文标识字段及其逻辑组合/四则混合运算的sql表达式。
[0181]
若不指定filter,则起飞报与爬升报所有记录均参与幅散量计算。
[0182]
正向幅散量门限值(egtdiv_lim1):考虑到噪声参数的干扰,egt状态参数可能出现正向极值跳变,出现个别点的幅散量计算值明显大于相邻值,此时可给定正向幅散量门限值,对噪点参数加以过滤。被过滤的噪点参数不参与幅散量计算,也不会在趋势图上输出,如:
[0183]
egtdiv_lim1=100,表示,幅散量》100的点将不被输出。
[0184]
若令egtdiv_lim1=-999,表示不设定正向幅散量门限,即所有幅散量计算值都被输出。
[0185]
负向幅散量门限值(egtdiv_lim2):
[0186]
同理,考虑到噪声参数的干扰,egt状态参数可能出现负向极值跳变,出现个别点的幅散量计算值明显小于相邻值,此时可给定负向幅散量门限值,对噪点参数加以过滤。被过滤的噪点参数不参与幅散量计算,也不会在趋势图上输出,如:
[0187]
egtdiv_lim2=10,表示,幅散量《10的点将不被输出。
[0188]
若令egtdiv_lim2=-999,表示不设定负向幅散量门限,即所有幅散量计算值都被输出。
[0189]
标定幅散量上限(normaldata_lim1):
[0190]“标定值”,指根据行业控制标准设定的参考值。
[0191]“标定幅散量上限”,即根据航空发动机监控标准,设定的幅散量上限参考值,大于此标定值时,认为目标幅散量超出监控标准,需加以关注。
[0192]
给定“normaldata_lim1”,如:
[0193]
令normaldata_lim1=30,则幅散量》=30的点将在输出的趋势图上被标注出来,
[0194]
令normaldata_lim1=-999,不设标定幅散量上限。
[0195]
标定幅散量下限(normaldata_lim2):
[0196]
所述“标定幅散量下线”,即根据航空发动机监控标准,设定的幅散量下限参考值,小于此标定值时,认为目标幅散量超出监控标准,需加以关注。
[0197]
令normaldata_lim2=-999,不设标定幅散量下限。
[0198]
飞行起落分段数(segfltcycle):
[0199]
该输入参数用于将指定时间范围内的飞行起落数分段,指定其分段的数量 (segfltcycle≥0),以便于标记趋势图的分段阅读。
[0200]
注:segfltcycle=0时,趋势图无分段指示线输出。
[0201]
是否移除输出图窗边缘的空白(removeplotblank):
[0202]
该输入参数用于控制是否移除趋势图空白边框,以便扩大趋势图有效图形幅面,如下:
[0203]
removeplotblank=1,移除趋势图空白边框;
[0204]
removeplotblank=0,保留趋势图空白边框。
[0205]
是否显示图例(showlegend):
[0206]
该输入参数用于控制是否显示趋势图图例,以便默认输出时不遮挡趋势图曲线。如下:
[0207]
showlegend=1,显示趋势图图例;
[0208]
showlegend=0,不显示趋势图图例。
[0209]
是否生成矢量图窗文件(createfigure):该输入参数用于控制是否生成矢量图窗文件(下称fig文件)。
[0210]
各egt探头温度幅散量计算子模块可输出多种类型趋势图文件,如jpg,png, svg,tif,pdf等通用图形文件格式,也可生成专用的高清矢量图窗文件,即所述 fig文件。
[0211]
若指定输出fig文件,另需本发明提供的图窗文件管理工具/模块,以读取或管理fig文件。
[0212]
各幅散量计算子模块分别是用于执行左发egt探头温度幅散量计算及其趋势图生成与输出功能的左发egt探头温度幅散量计算子模块、用于执行右发egt 探头温度幅散量计算及其趋势图生成与输出功能的右发egt探头温度幅散量计算子模块、用于执行左右发egt探头温度幅散量差值计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头温度幅散量差值计算子模块、用于执行左右发egt探头温度幅散量相关度计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头温度幅散量相关度计算子模块。各子模块的动态选择,由幅散量名称选择器根据egt探头温度幅散量趋势可视化子模块幅散量名称输入变量自动完成。
[0213]
如图14所示,左发egt探头温度幅散量计算子模块由幅散量计算输入总参、存储区连接器、fcdm起飞报(rep004)egt状态参数存储区、fcdm爬升报(rep003)egt 状态参数存储区、过滤器、幅散量算子、左发egt幅散量(egtdiv_l)、正/负向幅散量门限值过滤器、egt幅散量趋势图生成器。
[0214]
存储区连接器:由于egt探头温度幅散量的计算需要调取fcdm起飞报(rep004) 与fcdm爬升报(rep003)egt状态参数存储区的同一航班的左发egt1~8号探头测量温度,存储区连接器的作用便是连接这两个存储区,其连接条件即是“唯一标识一个航班”的条件,即“同一飞机在同一日历日内执行的相同航班”[0215]
fcdm起飞报(rep004)egt状态参数存储区:“幅散量名称选择器”自动选定该存储区的“左发egt1~8号探头测量温度”输入到“起飞egt幅散量算子”中。
[0216]
fcdm爬升报(rep003)egt状态参数存储区:“幅散量名称选择器”自动选定该存储区的“初始爬升左发egt1~8号探头测量温度”输入到“初始爬升egt幅散量算子”中;自动选定该存储区的“始爬升左发egt1~8号探头测量温度”输入到“始爬升egt幅散量算子”中。
[0217]
过滤器:过滤器包括两重过滤条件:异常数据过滤条件(filter)、来自上级模块的“双路互斥逻辑选择器”对单架飞机或某机型互斥逻辑的输入。不满足两条件的存储区数据不参与幅散量计算过程,即不被输入幅散量计算子模块。
[0218]
幅散量算子:包括“起飞egt幅散量算子”,“初始爬升egt幅散量算子”,“爬升egt幅
散量算子”。此三个幅散量算子除输入参数不同之外,其内部工作原理完全相同。
[0219]
左发egt幅散量(egtdiv_l):egtdiv_l经由左发egt幅散量由左发起飞egt幅散量、左发初始爬升egt幅散量、左发爬升egt幅散量三个计算参数的经“最大值计算器”获取的最大值给出。
[0220]
正/负向幅散量门限值过滤器:正/负向幅散量门限值过滤器加载在egt幅散量输出之后,过滤掉可能由噪声参数干扰而引入的egt状态参数正/负向极值跳变对计算结果的影响。
[0221]
egt幅散量趋势图生成器:“egt幅散量趋势图生成器”由通用“趋势图生成器”输入egt幅散量序列得到,如图15所示,egt幅散量趋势图由2部分子图组成:幅散量时序图和幅散量统计图。幅散量时序图:包括“幅散量时序曲线”与“幅散量平滑值时序曲线”。其中,横坐标为飞行起落数(flight cycle),纵坐标为幅散量值(℃);标签给出幅散量最大值、最小值及其算数平均值;幅散量统计图:包括幅散量直方图与标准正态分布拟合曲线。标签给出幅散量数学期望、标准差、
±
1σ~
±
6σ边界值(即
±
1~6倍标准差边界)。其中,标准差边界定义如下:
±
n σ[参数下界,参数上界]=(标准正态分布n倍标准差样本的概率,实际样本落在n 倍标准差样本的概率),标准差边界定义是“积碳特征值门限超差警告消息推送模块”的数学基础。
[0222]
图形生成器生成如下格式egt辐散趋势图文件或数据文件:1、jpg,png,svg,tif,pdf...等通用格式图形文件,使用常用图形阅读工具软件可打开此类文件,便于分发。2、fig高清矢量图窗图形文件,需本发明提供的图窗文件管理工具/ 模块,以读取或管理fig文件,以便图形不失真拉伸以及数据点刷亮与标签标注。 3、数据表格文件,包含生成图形/图窗文件所需源数据清单,以便使用者自行二次数据分析所用。
[0223]
右发egt探头温度幅散量计算子模块的功能与左发egt探头温度幅散量计算子模块的功能相比,除使用右发同名参数作为输入之外,其它细节完全相同,此处从略。
[0224]
如图16所示,左右发egt探头温度幅散量差值计算子模块该子模块以左/右发 egt探头温度幅散量计算子模块为输入,其中:
[0225]
1)左发egt探头温度幅散量计算子模块输出的“左发egt幅散量 (egtdiv_l)”经“正/负向幅散量门限过滤器”后以被减数输入“减法器”;
[0226]
2)右发egt探头温度幅散量计算子模块输出的“右发egt幅散量 (egtdiv_r)”经“正/负向幅散量门限过滤器”后以减数输入“减法器”;
[0227]
3)“减法器”输出左右发egt幅散量差值;
[0228]
egt幅散量差值(序列)输入趋势图生成器,输出各种格式的趋势图形及其数据表格。
[0229]
如图17所示,左右发egt探头温度幅散量相关度计算子模块以左/右发egt探头温度幅散量计算子模块为输入,左右两个幅散量均为经由“正/负向幅散量门限过滤器”过滤后的去噪数据,并行输入“飞行起落分段计数器”,将计算周期内的航班序列按给定的飞行起落分段数分段处理,形成左右发幅散量分段序列,在“egt 辐散量相关度趋势图生成器”中完成对应每个分段中左右发幅散度相关系数的求解,输出各种格式的趋势图形及其数据表格,通过可视化观测相关度趋势在时间维度上的变化,发现左右发egt温度内在依赖关系的变化,反射积碳状态的潜在发生。“egt辐散量相关度趋势图生成器”由左/右发egt幅散量
并行输入“关度趋势图生成器”得到,输出左/右发egt幅散量趋势图(如图18所示)及其所用数据列表。
[0230]
如图19所示,egt探头日最高温趋势可视化子模块由14个输入总参和4个日最高温计算子模块组成,输出日最高温趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、日最高温名称、异常数据过滤条件、正向日最高温门限值、负向日最高温门限值、标定日最高温上限、标定日最高温下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例、是否生成矢量图窗文件;各日最高温计算子模块分别是用于执行左发egt探头日最高温计算及其趋势图生成与输出功能的左发egt探头日最高温计算子模块、用于执行右发egt探头日最高温计算及其趋势图生成与输出功能的右发egt 探头日最高温计算子模块、用于执行左右发egt探头日最高温差值计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头日最高温差值计算子模块、用于执行左右发 egt探头日最高温相关度计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头日最高温相关度计算子模块。各子模块的动态选择,由日最高温名称选择器根据egt 探头每日最高温趋势可视化子模块日最高温名称输入变量自动完成。
[0231]
egt探头每日最高温(egtphd)(℃)(下称日最高温),定义为:起飞过程中记录到当日最大推力时的温度最高的个体egt探头温度,即fcdm起飞报中最高温度egt 探头的测量温度。
[0232]
由于积碳的存在,导致燃油喷孔喷油雾化不均,燃烧室热场温度分布不匀,本模块将给定时间范围内的egt探头每日最高温以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势。即日最高温趋势升高,表征主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔附近区域或隔热罩积碳。
[0233]
日最高温计算公式如下(下称egt日最高温计算公式或日最高温计算公式):
[0234]
egtphd=egtpd_max(takeoff)
[0235]
其中:算子egtpd_max(takeoff)为一个飞行日内起飞阶段最热的egt探头测量温度(℃)。
[0236]
对照egt探头温度幅散量趋势可视化子模块各输入总参的说明,本领域技术人员基于日最高温定义可做适应性理解,应该可以知晓本模块各输入总参的含义,因此本文不再对本模块各输入总参进行详细说明。
[0237]
左发egt探头日最高温计算子模块、右发egt探头日最高温计算子模块、左右发egt探头日最高温差值计算子模块和左右发egt探头日最高温相关度计算子模块的具体结构和功能也不再赘述,请对照egt探头温度幅散量趋势可视化子模块各计算模块的功能,本领域技术人员完全能够作出适应性变化以实现各计算模块。
[0238]
如图20所示,egt探头峰温趋势可视化子模块由14个输入总参和4个峰温计算子模块组成,输出峰温趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、峰温名称、异常数据过滤条件、正向峰温门限值、负向峰温门限值、标定峰温上限、标定峰温下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例、是否生成矢量图窗文件;各日峰温计算子模块分别是用于执行左发egt探头峰温计算及其趋势图生成与输出功能的左发egt探头峰温计算子模块、用于执行右发egt探头峰温计算及其趋势图生成与输出功能的右发egt探头峰温计算子模块、用于执行左右发egt探头峰温差
值计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头峰温差值计算子模块、用于执行左右发egt探头峰温相关度计算及其趋势图生成与输出功能的左右发egt探头峰温相关度计算子模块。各子模块的动态选择,由峰温名称选择器根据egt探头峰温趋势可视化子模块日最高温名称输入变量自动完成。
[0239]
egt探头峰值温度(egtpto)(℃)(下称egt峰温或egt探头峰温),定义为:起飞和爬升阶段(9000英尺气压高度和19000英尺气压高度)的egt探头测量温度最高值(℃)。
[0240]
由于积碳的存在,导致燃油喷孔喷油雾化不均,燃烧室热场温度分布不匀,本模块将给定时间范围内的egt探头峰温以趋势图的形式给出可视化显示,趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势。即峰温趋势升高,表征主燃油管单向阀堵塞或主燃油回路主燃油喷孔附近区域或隔热罩积碳。
[0241]
峰温计算公式如下(下称“egt探头峰温计算公式或峰温计算公式”):
[0242]
egtpto=egtpp_max(takeoff,climb)
[0243]
其中:
[0244]
算子egtpp_max(takeoff,climb)为“起飞和爬升阶段(气压高度为9000英尺和19000英尺)的egt探头测量温度最高值(℃)”。
[0245]
对照egt探头温度幅散量趋势可视化子模块各输入总参的说明,本领域技术人员基于峰值温度定义可做适应性理解,应该可以知晓本模块各输入总参的含义,因此本文不再对本模块各输入总参进行详细说明。
[0246]
左发egt探头峰温计算子模块、右发egt探头峰温计算子模块、左右发egt 探头峰温差值计算子模块和左右发egt探头峰温相关度计算子模块的具体结构和功能也不再赘述,请对照egt探头温度幅散量趋势可视化子模块各计算模块的功能,本领域技术人员完全能够作出适应性变化以实现各计算模块。
[0247]
如图21所示,egt探头温度极差趋势可视化子模块由14个输入参数、极差计算数据源存储区定位子模块、高功率状态egt状态参数极差计算子模块、高功率状态egt状态参数极差相关度计算子模块和低功率状态egt状态参数极差计算子模块组成,输出极差/极差差值/极差相关度趋势图形,其中,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、极差名称、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;所述极差计算数据源存储区定位子模块用于定位极差名称指向的极差计算数据源存储区;所述高功率状态egt状态参数极差计算子模块以巡航报、起飞报、爬升报的egt状态参数为输入数据源,通过观测其极差趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态;所述高功率状态egt状态参数极差相关度计算子模块以巡航报、起飞报、爬升报的egt状态参数为输入数据源,通过观测其极差相关度趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态;所述低功率状态egt状态参数极差计算子模块以左右发启动报的egt状态参数为输入数据源,通过观测其极差趋势图走势及其统计特征值,映射积碳的发生及其扩散态势。
[0248]
egt探头温度极差定义:egt1~8号探头测量温度(℃)的最大值与最小值之间的数值差,即:
[0249]
egtmaxdiv=greatest(egt
jk
)-least(egt
jk
)|j∈{1,2}k∈{1,2,3,4,5,6,7,8}
[0250]
式中,j=1表示左发;j=2表示右发;k表示egt探头编号。
[0251]
每台发动机19个燃油喷嘴在燃烧室形成的热场区域温度被周向分布的8个egt 探头采集,理想情况下,任一时刻各探头测量温度服从正态分布,至其极差亦服从正态分布。燃油喷嘴产生结焦积碳后,导致其在燃烧室形成的热场分布不均,周向分布的egt探头测量温度正态分布发生畸变(极差将放大这种畸变),在时间维度上的延展产生某种走势(极差进一步显化这种走势),或意味着积碳的在多个喷嘴上扩散。
[0252]
基于此原理,本发明分别提供高功率与低功率状态下egt探头温度极差趋势可视化子模块。
[0253]
各报文按照如下关系输入相应极差计算子模块:巡航报egt状态参数输入高功率状态egt状态参数极差计算子模块;起飞报egt状态参数输入高功率状态egt 状态参数极差计算子模块;爬升报egt状态参数输入高功率状态egt状态参数极差计算子模块;左右发启动报egt状态参数输入低功率状态egt状态参数极差计算子模块。
[0254]
极差计算输入总参规定“egt探头温度极差趋势可视化子模块”的输入参数。除极差名称输入变量外,其它输入变量与egt探头温度幅散量趋势可视化子模块输入总参同名/同编号变量物理含有相同或类似,此处不赘述。
[0255]
极差名称输入变量由2个二级变量组成,即egtmaxdiv_name1与 egtmaxdiv_name2,其必须满足以下“极差名称变量表”的约束,否则将作为无效输入,被系统自动抛出。其中:
[0256]
1)egtmaxdiv_name1的输入:当egtmaxdiv_name2为空时(或不输入),
[0257]
egtmaxdiv_name1必须为下表6中“极差名称”列指定元素之一:
[0258][0259]
(表6)
[0260]
即:egtmaxdiv_name2不输入时,egtmaxdiv_name1指向的极差求解目标,包括起飞阶段、爬升阶段(包括初始爬升与爬升)、巡航阶段左右发极差、双发极差差值。
[0261]
当egtmaxdiv_name2不为空时,egtmaxdiv_name1必须为下表“极差名称”列指定元素之一:
[0262][0263]
(表7)
[0264]
即:当egtmaxdiv_name2不为空时,egtmaxdiv_name1受约束,egtmaxdiv_name1 指向的极差目标限定为:左发起飞阶段、爬升阶段(包括初始爬升与爬升)、巡航阶段极差(不包括双发极差差值)。
[0265]
egtmaxdiv_name2(可选)必须为下表“极差名称”列指定元素之一:
[0266][0267]
(表8)
[0268]
即:单独输入egtmaxdiv_name2无意义,必须在配合egtmaxdiv_name1的输入条件下,指向满足指向右发起飞阶段、爬升阶段(包括初始爬升与爬升)、巡航阶段极差(不包括双发极差差值)。
[0269]
同时,egtmaxdiv_name1与egtmaxdiv_name2符合以下对应约束条件:
[0270]
(表9)
[0271]
即:指向相同飞行阶段(或状态)的左/右发极差名称输入必须严格左右对应,以便完成后端计算模块双发极差相关度的计算:
[0272]

左发起飞阶段极差名称对应右发起飞阶段极差名称;
[0273]

左发初始爬升极差名称对应右发初始爬升极差名称;
[0274]

左发爬升极差名称对应右发爬升极差名称;
[0275]

左发巡航阶段极差名称对应右发巡航阶段极差名称;
[0276]

左发启动阶段极差名称对应右发启动阶段极差名称。
[0277]
符合表6~9条件约束的极差名称输入称为有效极差名称输入,不符合以上条件约束的,被系统自动抛出。
[0278]
极差名称选择器根据表6~8的约束条件,选定有效的极差名称变量输入,由报文存储区定位器指向所需极差计算数据源存储区。报文存储区定位器由极差名称变量表与逻辑选择器组成。其中,极差名称变量表提供逻辑选择器的逻辑条件基准判据;逻辑选择器输出极差计算数据源存储区中解码表对象的指向,其结果输入到相应报文的egt状态参数极差计算器。
[0279]
关于高功率状态egt状态参数极差计算子模块:
[0280]
高功率状态燃油喷嘴区域温度梯度分布:发动机起飞、爬升、巡航阶段时处于高功率工况状态,燃油喷嘴上的温度由外缘径向向内降低。
[0281]
高功率状态egt状态参数极差计算子模块包括巡航报egt状态参数极差计算器、起飞报egt状态参数极差计算器和爬升报egt状态参数极差计算器。
[0282]
在巡航报egt状态参数极差计算器中,巡航报(rep001)存储区为巡航报egt状态参数极差计算器数据源输入,极差计算输入总参为控制参数输入,系统根据“有效极差名称”输入自动选择“左发”或“右发”1~8号探头测量温度,经“过滤器”进行条件筛选后,分别作
为“极差数计算器”计算数据源输入。其中“有效极差名称输入”满足极差名称egtmaxdiv_name1变量表(表6)约束条件中“飞行阶段或状态=巡航状态”的特例;极差数计算器由一个最大值计算器、一个最小值计算机与一个减法器组成;极差计算单元选择器根据“有效极差名称”输入,选择接通“单发极差计算单元”或“双发极差差值计算单元”,其“选择接通”规则如下:“极差名称变量表”中极差名称以“_l”或“r”结尾的“有效极差名称”输入,接通“单发极差计算单元”;以“_l-r”结尾的“有效极差名称”输入,接通“双发极差差值计算单元”,其中,通配符“xxx”=“rep001*”(*表示任意字符);单发极差计算单元,以左或右发极差数为输入,经“正/负向门限值过滤器”,剔除可能存在的噪声数据干扰,输出左或右发egt探头温度极差;双发极差差值计算单元,以左发(极差数1)与右发差(极差数2)数同时输入,经减法器运算后,再经由“正/负向门限值过滤器”,剔除可能存在的噪声数据干扰,输出左右发egt 探头温度极差差值;“单发极差计算单元”输出的“左或右发极差”或“双发极差差值计算单元”输出的“左右发极差差值”输入“egt极差趋势图生成器”,输出各种格式的趋势图形及其数据表格。
[0283]
起飞报egt状态参数极差计算器与巡航报egt状态参数极差计算器相比有如下两点关键区别:起飞报(rep004)存储区为“起飞报egt状态参数极差计算器”的极差计算数据源输入;“有效极差名称输入”满足极差名称egtmaxdiv_name1变量表1约束条件中“飞行阶段或状态=起飞状态”的特例;极差计算单元选择器之通配符“xxx”=“rep004*”(*表示任意字符)。
[0284]
关于爬升报egt状态参数极差计算器:
[0285]
由于爬升报存储取分别存储初始爬升(9000英尺)与爬升(19000英尺)两个飞行状态的etg状态参数结果集,与巡航报或起飞报egt状态参数极差计算器相比,区别是:爬升报(rep003)存储区为“爬升报egt状态参数极差计算器”的极差计算数据源输入;爬升报(rep003)存储区之“初始爬升egt状态参数”与“爬升egt 状态参数”结果集中的左右发egt1~8号探头测量温度分别输入4个独立的“极差数计算器”;“有效极差名称输入”满足极差名称egtmaxdiv_name1变量表1约束条件中“飞行阶段或状态=初始爬升或爬升”的特例。初始爬升或爬升“有效极差名称”输入分别经“初始爬升极差计算单元选择器”或“爬升极差计算单元选择器”选择接通其对应的“单发极差计算单元”或“双发极差差值计算单元”。
[0286]
其“选择接通”规则如下:
[0287]“极差名称变量表”中极差名称以“_l(9kft)”或“r(9kft)”结尾的“有效极差名称”输入,接通初始爬升egt状态参数输入的“单发极差计算单元”;以“_l-r(9kft)”结尾的“有效极差名称”输入,接通初始爬升egt状态参数输入的“双发极差差值计算单元”;其中,通配符“xxx”=“rep003*”(*表示任意字符)。
[0288]“极差名称变量表”中极差名称以“_l(19kft)”或“r(19kft)”结尾的“有效极差名称”输入,接通爬升egt状态参数输入的“单发极差计算单元”以“_l-r(19kft)”结尾的“有效极差名称”输入,接通爬升egt状态参数输入的“双发极差差值计算单元”;其中,通配符“xxx”=“rep003*”(*表示任意字符)。
[0289]
关于高功率状态egt状态参数极差相关度计算子模块:
[0290]
根据高功率状态燃油喷嘴区域温度梯度分布原理,观察左右发egt状态参数极差相关度趋势图走势及其统计特征值,有利于发现由于积碳的存在导致左右发性能上的纠
缠;同时,一发为另一发提供积碳判据的相对参考基准,有利于于提高判定准确度。
[0291]
高功率状态egt状态参数极差相关度计算子模块包括巡航报egt状态参数极差相关度计算器、起飞报egt状态参数极差相关度计算器和爬升报egt状态参数极差相关度计算器。
[0292]“巡航报egt状态参数极差相关度计算器”以极差相关度计算输入总参为输入,其中“有效的极差名称变量输入egtmaxdiv_name1”与“有效的极差名称变量输入egtmaxdiv_name2”必须满足“极差名称egtmaxdiv_name1、2变量对应约束 (表6、7)”条件中“飞行阶段或状态=巡航状态”的特例。
[0293]“巡航报egt状态参数极差相关度计算器”由以下3个部件组成:fcdm巡航报 (rep001)egt状态参数存储区、存储区连接器及其过滤器;巡航报左/右发egt探头温度极差计算子模块;左右发egt状态参数极差相关度计算子模块。左右发egt 状态参数极差相关度计算子模块,以“左右发egt探头测量温度极差输出结果集”(此结果集已由“巡航报egt状态参数极差计算器”去噪处理)并行输入“飞行起落分段计数器”,将计算周期内的航班序列按给定的飞行起落分段数分段处理,形成左右极差分段序列,在“相关度趋势图生成器”中完成对应每个分段中左右发极差相关系数的求解,输出各种格式的趋势图形及其数据表格,通过可视化观测相关度趋势在时间维度上的变化,发现由于积碳的存在导致左右发性能上的纠缠;同时,一发为另一发提供积碳判据的相对参考基准,有利于于提高判定准确度。
[0294]“爬升报egt状态参数极差相关度计算器”以极差相关度计算输入总参为输入,其中“有效的极差名称变量输入egtmaxdiv_name1”与“有效的极差名称变量输入 egtmaxdiv_name2”必须满足“极差名称egtmaxdiv_name1、2变量对应约束”条件中“飞行阶段或状态=初始爬升或爬升”的特例。
[0295]“爬升报egt状态参数极差相关度计算器”由以下3个部件组成:fcdm爬升报 (rep003)egt状态参数存储区、存储区连接器及其过滤器;爬升报(初始爬升/爬升) 左/右发egt探头温度极差计算子模块;左右发egt状态参数极差相关度计算子模块。
[0296]
fcdm爬升报(rep003)egt状态参数存储区、存储区连接器及其过滤器:由于“爬升报egt状态参数极差相关度计算器”需同时计算左/右发egt探头温度极差,因此需将“fcdm爬升报(rep003)egt状态参数存储区”中的数据使用“存储区连接器”按“唯一标识一个航班”的条件相连,以便求得同一航班条件下左右egt探头温度极差的相关性;其过滤器功能与“egt探头温度幅散量趋势可视化子模块”之“过滤器”类似,此处从略。
[0297]
爬升报(初始爬升/爬升)左/右发egt探头温度极差计算子模块:这是2对共轭运行的“计算器”,其由爬升报egt状态参数极差计算器根据“极差名称 egtmaxdiv_name1、2”输入共轭定型,其共轭条件如下:
[0298]
[0299]
(表10)
[0300]
不符合此共轭条件的极差名称变量输入将被系统自动抛出。
[0301]
左右发egt状态参数极差相关度计算子模块:该子模块,以左右发初始爬升或爬升egt探头测量温度极差结果集(此结果集已由“爬升报egt状态参数极差计算器”去噪处理)并行输入“飞行起落分段计数器”,其它功能细节与巡航报左右发 egt状态参数极差相关度计算子模块类似。
[0302]
关于低功率状态egt状态参数极差计算子模块:
[0303]
低功率状态燃油喷嘴区域温度梯度分布:发动机启动阶段时处于低功率工况状态,先导次级燃油回路出口是燃油喷嘴的主要高温区。
[0304]
低功率状态egt状态参数极差计算子模块包括启动报egt状态参数极差计算器和启动报egt状态参数极差相关度计算器。
[0305]
启动报egt状态参数极差计算器以极差相关度计算输入总参为输入,其中有效极差名称输入”满足极差名称egtmaxdiv_name1变量表1约束条件中“飞行阶段或状态=启动状态”的特例。“爬升报egt状态参数极差相关度计算器”由以下4个部件组成:fcdm启动报(rep001)egt状态参数存储区、存储区连接器及其过滤器;极差数计算器;极差计算单元选择器;趋势图生成器。
[0306]
启动报egt状态参数极差相关度计算器以极差相关度计算输入总参为输入,其中“有效的极差名称变量输入egtmaxdiv_name1”与“有效的极差名称变量输入 egtmaxdiv_name2”必须满足“极差名称egtmaxdiv_name1、2变量对应约束”条件中“飞行阶段或状态=启动状态”的特例。所述“启动报egt状态参数极差相关度计算器”由以下4个部件组成:fcdm启动报(rep101/102)egt状态参数存储区、存储区连接器及其过滤器;极差数计算器;单发极差计算单元。
[0307]
其中,“单发极差计算单元”中的“正/负向门限值过滤器”剔除初始极差结果集中可能存在的噪声数据干扰,输出左右发egt探头温度极差差值,并行输入“左右发egt状态参数极差相关度计算子模块”。其中“飞行起落分段计数器”,将计算周期内的航班序列按给定的飞行起落分段数分段处理,形成左右极差分段序列,在“相关度趋势图生成器”中完成对应每个分段中左右发极差相关系数的求解,输出各种格式的趋势图形及其数据表格,通过可视化观测相关度趋势在时间维度上的变化,发现由于积碳的存在导致左右发性能上的纠缠;同时,一发为另一发提供积碳判据的相对参考基准,有利于提高判定准确度。
[0308]
如图22所示,高功率状态egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块包括14 个输入参数、中值幅散量计算数据源存储区定位子模块、中值幅散量名选择器、报文存储区定位器、egt中值幅散量方向选择器、egt中值幅散量计算器、egt 中值幅散量双发差值计算器、egt中值幅散量双发相关度计算器和趋势图生成器,输出左右发中值幅散量、双发中值幅散量差值和双发中值幅散量相关度趋势图形,其中,输入参数包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、中值幅散量名、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;所述中值幅散量计算数据源存储区定位子模块用于定位中值幅散量指向的中值幅散量计算数据源存储区;所述中值幅散量名选择器选定有效的中值幅散量名变量输入,由报文存储区定位器指向所需中值幅散量计
算数据源存储区;所述报文存储区定位器由中值幅散量名变量表与逻辑选择器组成,中值幅散量名变量表提供逻辑选择器的逻辑条件基准判据,逻辑选择器输出中值幅散量计算数据源存储区中解码表对象的指向,其结果输入到相应报文的egt探头温度中值幅散量计算器;egt中值幅散量方向选择器根据有效中值幅散量名输入,解析出中值幅散方向;egt中值幅散量计算器根据中值幅散方向的输入,自动切换正向中值幅散与负向中值幅散计算分量;计算分量输入中值幅散量计算单元选择器,选定左发或右发的中值幅散量计算单元,输出左发或右发的中值幅散量计算结果;egt中值幅散量双发差值计算器用于输入左右发数据生成左右发中值幅散量差值序列;egt中值幅散量双发相关度计算器输入左右发数据生成分段相关系数序列;趋势图生成器将分段相关系数序列生成中值幅散量趋势图及其所用数据表格。
[0309]
egt探头温度中值幅散量定义:“egt1~8号探头测量温度(℃)与egt指示温度之差值的最大值(或最小值)”,其中:
[0310]
1)“egt1~8号探头测量温度(℃)与egt指示温度之差值的最大值”称为
[0311]“正向中值幅散量”(缩略语megtmaxdiv
+
),即:
[0312][0313]
2)“egt1~8号探头测量温度(℃)与egt指示温度之差值的最小值”称为
[0314]“负向中值幅散量”(缩略语megtmindiv-),即:
[0315][0316]



式中,j=1表示左发;j=2表示右发;k表示egt探头编号
[0317]
中值幅散量子模块提供发动机高功率飞行状态下egt探头温度中值幅散量可视化。其中,高功率飞行状态包括:起飞状态、爬升状态(包括初始爬升与爬升两个子状态)和稳态巡航状态(简称巡航状态)。
[0318]
相比于“egt探头温度幅散量趋势可视化子模块”,本子模块存在以下差异:
[0319]
1)本子模块使用egt指示温度(egtd)为8个egt探头测量温度的加权平均值,“egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块”中使用的是“egt探头测量温度平均值(egt
avg
)”。egtd由发动机eec单元自动计算生成,某时刻的egtd与先前时刻某egt探头测量温度有关,即egtd具有时序相关性;egt
avg
由本发明装置计算生成,无时序相关性。
[0320]
2)“egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块”合并起飞、爬升(包括初始爬升与爬升)两个飞行阶段求解相对平均值的幅散量,提供大颗粒尺度下由高温致因对积碳生成的考察;本子模块针对单独的飞行阶段(包括起飞、初始巡航、巡航)独立计算相对于各自加权平均值(egtd)的幅散量,并区分正向中值幅散量(megtmaxdiv)与负向中值幅散量(megtmindiv),提供高温或低温致因对积碳生成的考察。
[0321]
正向中值幅散量,物理意义表征相对高温egt探头测量温度相对加权中心值(即中值)的偏离程度;负向中值幅散量,物理意义表征相对低温egt探头测量温度相对加权中心值的偏离程度。高温偏离与低温偏离是一对共轭抑制条件,即探头测量温度持续高温促使
根据“中值幅散方向”自动切换“正向”或“负向”计算分量。
[0335]
egt中值幅散量计算器,由“中值幅散量计算单元选择器”与“正/负门限过滤器”两个部件组成,其中:中值幅散量计算器根据“中值幅散方向”的输入,自动切换“正向中值幅散(max)”与“负向中值幅散(min)”计算分量;计算分量输入“中值幅散量计算单元选择器”(如图所示),选定左发或右发的中值幅散量计算单元,输出左发或右发的中值幅散量计算结果;“正/负向门限值过滤器”用于过滤掉可能由噪声参数干扰而引入的egt状态参数正/负向极值跳变对计算结果的影响。
[0336]
egt中值幅散量双发差值计算器,中值幅散量双发差值计算器由一个左右发存储区连接器、两个并行工作的中值幅散量计算器与一个减法器组成,其中:
[0337]
左右发存储区连接器按“唯一标识一个航班”条件连接指定报文存储区的左右发数据;
[0338]
被连接的左右发数据,并行输入两个中值幅散量计算器:其中,一个中值幅散量计算器负责有效中值幅散量名输入“megtxxxdiv_name1”的中值幅散量解算,对应输出左发中值幅散量。另一个中值幅散量计算器负责有效中值幅散量名输入“megtxxxdiv_name2”的中值幅散量解算,对应输出右发中值幅散量序列;
[0339]
左右发中值幅散量并行输入减法器,输出两者数值差序列,即左右发中值幅散量差值序列。
[0340]
egt中值幅散量双发相关度计算器
[0341]
egt中值幅散量双发相关度计算器(下称“中值幅散量双发相关度计算器”或“计算器”)。
[0342]
中值幅散量双发相关度计算器由一个左右发存储区连接器、两个并行工作的中值幅散量计算器、一个飞行起落分段器和一个分段相关系数计算器组成。
[0343]
其中:
[0344]
左/右发存储区连接器按“唯一标识一个航班”条件连接指定报文存储区的左右发数据;
[0345]
被连接的左右发数据,并行输入两个中值幅散量计算器。两个中值幅散量计算器分别结算左/右发正/负向中值幅散量序列;
[0346]
左/右发中值幅散量序列并行输入飞行起落分段器,生成左右发中值幅散量分段数序列,经分段相关系数计算器,输出分段相关系数序列;分段相关系数序列输入与之相接的中值幅散量趋势图生成器,生成中值幅散量趋势图及其所用数据表格。
[0347]
趋势图生成器包括“egt中值幅散量趋势图生成器”、“egt中值幅散量双发差值趋势图形生成器”、“egt中值幅散量双发相关度趋势图生成器”。
[0348]
燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块包括基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块和基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块,基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块通过观测各 egt探头测量温度的最大值或最小值在不同egt探头上的趋势变化以定位对应区域燃油喷嘴积碳的聚集情况;基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块通过观测正向中值幅散量或负向中值幅散量在不同egt探头上的趋势变化以定位对应区域燃油喷嘴积碳的聚集情况。
[0349]
燃油喷孔表面积碳结焦的聚集,导致其燃油流供给量减少,或油气雾化不均,以至
燃烧不充分,其温度相对其它喷孔较低;由于egt探头周向分布在燃烧室后方,且与燃油喷头的安装对应分布,因此,观测egt探头温度测量值在不同探头(标号1~8)上的趋势变化(尤其是相对低温的趋势变化),可定位积碳结焦在不同燃油喷嘴上的形成。
[0350]
其判定准则如下:
[0351]
egt喷嘴采集区域化的低温,表征该区域的燃油喷嘴积碳结焦较多;
[0352]
egt喷嘴采集区域化的高温,表征该区域的燃油喷嘴积碳结焦较少。
[0353]
每个egt探头温度测量值对燃油喷嘴积碳影响显著的燃油喷嘴编号对应关系, 8个egt探头安装位置与19个燃油喷嘴非均匀对应,如下:
[0354]
1、2、3号燃油喷嘴温度对egt1号探头测量温度影响显著;
[0355]
4,5,6号燃油喷嘴温度对egt2号探头测量温度影响显著;
[0356]
6,7,8号燃油喷嘴温度对egt3号探头测量温度影响显著;
[0357]
7,8,9,10号燃油喷嘴温度对egt4号探头测量温度影响显著;
[0358]
10,11,12,13号燃油喷嘴温度对egt5号探头测量温度影响显著;
[0359]
13,14,15号燃油喷嘴温度对egt6号探头测量温度影响显著;
[0360]
15,16,17号燃油喷嘴温度对egt7号探头测量温度影响显著;
[0361]
17,18,19号燃油喷嘴温度对egt8号探头测量温度影响显著。
[0362]
存在交叉影响的情况:
[0363]
6号燃油喷嘴温度同时影响egt2,3号探头测量温度;
[0364]
7,8燃油喷嘴温度同时影响egt3,4号探头测量温度;
[0365]
10燃油喷嘴温度同时影响egt4,5号探头测量温度;
[0366]
13燃油喷嘴温度同时影响egt5,6号探头测量温度;
[0367]
15燃油喷嘴温度同时影响egt6,7号探头测量温度;
[0368]
17燃油喷嘴温度同时影响egt7,8号探头测量温度;
[0369]
越靠近某个egt探头中心位置的燃油喷嘴对该egt探头温度测量值的贡献越大。
[0370]“燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块”提供两个子模块,从不同维度观测燃油喷嘴积碳的聚集情况。
[0371]
其中,基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块包括输入总参、定位子模块、egt极化方向选择器、egt温度极化探头定位器、双发egt温度极化探头相关度计算器和趋势图生成器,输入总参包括飞机号、大机型、获取数据开始时间戳、获取数据结束时间戳、极化名称、异常数据过滤条件、正向幅散量门限值、负向幅散量门限值、标定幅散量上限、标定幅散量下限、飞行起落分段数、是否移除输出图窗边缘的空白、是否显示图例和是否生成矢量图窗文件;所述定位子模块用于定位极化计算数据源存储区的极化计算数据源存储区;egt极化方向选择器挂接在各飞行阶段对应的egt极化积碳区域定位子模块中的egt 温度极化探头定位器和双发egt温度极化探头相关度计算器之前,根据有效极化名输入,解析出极化方向,随有效极化名同步输入egt温度极化探头定位器和双发egt温度极化探头相关度计算器;egt温度极化探头定位器根据极化方向的输入,自动切换正向极化与负向极化计算分量,再选定左发或右发的egt极化矢量计算单元,输出左/右发正/负向egt温度极化探头定位编号;双发egt温度极化探头相关度计算器连接左右发数据,分别结算左/右发正/负向egt温度极化探头定位编号序列,生成探头定位编号分段数序列,再输出分段
相关系数序列;趋势图生成器输入分段相关系数序列,生成探头定位编号趋势图及其所用数据表格。
[0372]
如图23所示,基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块,观测 egt探头温度测量值的最大值(称正向极化量)或最小值(称负向极化量)在不同egt 探头(标号1~8)上的趋势变化(尤其是负向极化的趋势变化),可定位对应区域燃油喷嘴积碳的聚集情况。
[0373]
其中:
[0374]
1)“egt1~8号探头测量温度(℃)最大值”称为“正向极化量”(缩略语
[0375]
egtmax),即:
[0376][0377]
2)“egt1~8号探头测量温度(℃)最小值”称为“负向极化量”(缩略语
[0378]
egtmin),即:
[0379][0380]



式中,j=1表示左发;j=2表示右发;k表示egt探头编号
[0381]
极化计算输入总参规定“基于egt探头温度极化的燃油喷嘴积碳区域定位子模块”的输入参数。
[0382]
除“极化名称”输入变量外,其它输入变量与“egt探头温度幅散量趋势可视化子模块”输入总参同名/同编号变量物理含有相同或类似,此处不赘述。
[0383]
极化名称变量由2个二级变量组成,即egtxxxpro_name1与 egtxxxpro_name2(可选),其必须满足“极化名称变量表”的约束,否则将作为无效输入,被系统自动抛出。
[0384]
本文对“极化名称”输入变量不做详述,可参照极差名称输入变量的具体内容,本领域技术人员可做适应性变换获得极化名称的具体内容。
[0385]
定位子模块、egt极化方向选择器、egt温度极化探头定位器、双发egt温度极化探头相关度计算器和趋势图生成器的具体组成和功能可参照高功率状态egt探头温度中值幅散量趋势可视化子模块的各组成模块,本领域技术人员根据实际情况做相应改变即可知晓。
[0386]
如图24所示,基于egt探头温度中值幅散量的燃油喷嘴积碳区域定位子模块:
[0387]
egt探头温度中值幅散量表征8个egt探头测量温度相对其加权平均值/指示温度(egtd)的发散程度,在统计学上有重要意义,其包括“正向中值幅散量
”ꢀ
(megtmaxdiv)与“负向中值幅散量”(megtmindiv)两个量度。
[0388]
观测“正向中值幅散量”或“负向中值幅散量”在不同egt探头(标号1~8) 上的趋势变化(尤其是“负向中值幅散量”的趋势变化),可定位对应区域燃油喷嘴积碳的聚集情况。趋势上,“负向中值幅散量”绝对值越大,表征egt探头对应区域的燃油喷嘴积碳聚集越严重,此时“正向中值幅散量”为参考。
[0389]
该子模块由以下三个部件组成:幅散量计算输入总参、结果集构造器和图形生成器。其中,结果集构造器包括数据存储区、发动机装机位选择器、左右发数据连接器、报文存储区选择器与聚类名选择器、egt探头标号特征名选择器、egt 中值幅散序列生成器、算数
平均值计算器、标准差计算器、幅散方向选择器、egt 探头温度中值幅散特征字符向量序列生成器和egt探头温度中值幅散特征字符向量序列处理器。
[0390]
其中,数据存储区包括起飞报存储区;爬升报存储区(含9000英尺数据区与19000英尺数据区);巡航报存储区等发动机高功率状态数据存储区。
[0391]
脏数据过滤器用于自动排除由于传感信号错误或机载数据采集系统不稳定引入的ncd数据(none computed data)导致系统运算的异常。数据存储区中,原始egt#1~8探头测量温度以字符格式保存,脏数据过滤器对每个字符格式的探头温度执行强制浮点数值转换,若任何一个转换失败,则丢弃该记录(即该条报文数据不参与计算),否则,输出转换后的浮点格式测量温度。
[0392]
结果集构造器其它组成部分的结构和功能,本文从略,本领域技术人员可根据结果集构造器实现的功能和各组成部分的名称定义以实现结果集构造器。
[0393]
图形生成器,当发动机装机位选择器选择输出“l”时,左发“egt探头温度中值幅散特征字符向量特征值序列”输入单发趋势图生成器;
[0394]
当发动机装机位选择器选择输出“r”时,右发“egt探头温度中值幅散特征字符向量特征值序列”输入单发趋势图生成器;
[0395]
当发动机装机位选择器选择输出“lnr”时,左/右发“egt探头温度中值幅散特征字符向量特征值序列”并行输入“左/右发相关度趋势图生成器”,并先后经“飞行起落分段数器”、“分段相关系数计算器”最后输入“相关度趋势图形生成器”。
[0396]
积碳特征值门槛超差警告消息推送模块包括存储模块的api接口模块和构建基于存储模块api接口的积碳特征值门槛超差警告消息订阅模块,api接口模块的每个api接口由1到多个接口函数组成,每个接口函数经由规定的形参表输入参数,获取相应egt状态参数特征值;积碳特征值门槛超差警告消息订阅模块与企业邮件服务器连接,满足订阅条件的燃油喷嘴积炭管理的报文,被自动发送到订阅者电子邮箱中。
[0397]
积碳状态分析模块各子模块可视化输出参数趋势图形的同时,输出egt状态参数特征值,基于存储模块的api接口(应用程序接口)模块,经由it系统集成,实现积碳特征值门槛超差警告消息推送。
[0398]
如图25所示,存储模块的api接口模块包括用于获取报文中egt探头温度的幅散量的egt探头温度幅散量趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt 探头温度的日最高温的egt探头日最高温趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt探头的峰温的egt探头峰温趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt探头温度的极差的egt探头温度极差趋势可视化子模块api接口、用于获取报文中egt探头温度的指定幅散方向的中值幅散量的高功率状态egt 探头温度中值幅散量趋势可视化子模块api接口和用于获取报文中egt探头温度的极化统计特征值的、中值辐散特征字符向量、中值辐散特征字符向量特征值的燃油喷嘴积碳区域定位趋势可视化子模块api接口。
[0399]
积碳特征值门槛超差警告消息订阅模块包括订阅控制面板和超差警告电子邮件。其中,订阅控制面板包括订阅参数选择面板、订阅条件编辑面板、订阅条件清单、接口函数编辑区、控制逻辑编辑区、特征值门槛值、接口函数逻辑组合、订阅触发条件汇编区。
[0400]
如图26所示,超差警告电子邮件由以下7个部分组成:超差警告电子邮件标题、消息源识别、消息存储识别、监控目标参数清单、订阅识别、订阅触发条件和fcdm报文附件,其
中,电子邮件标题包括超差飞机号、航班号、机型、订阅标题和报文识别;消息源识别包含消息队列序号、订阅发送账号、报文存储识别号、报文飞机号和报文航班号;消息存储识别包含订阅用户名、订阅机型、报文类型、报文用户消息识别号、报文标准消息识别号、报文存储解码表对象名、acms源报文触发代码、订阅注册日期、订阅是否已激活和订阅备注信息;监控目标参数清单列出所有订阅目标参数在触发报文中的参数值;订阅识别号,标识该订阅在存储区的唯一识别号,用于系统管理员快速维护后台订阅存储区;订阅触发条件在超差邮件中的显示,以便用户快速获知警告触发的条件;fcdm报文附件,egt状态参数超差,满足订阅触发条件的fcdm报文作为附件随邮件以统发送给用户。
[0401]
本发明还包括图窗文件管理器子模块,本装置各图形生成器生成多种图形格式文件,如jpg,png,svg,tif,pdf等通用图形文件格式,另可生成专用的高清矢量图窗文件,即所述fig文件,本图窗文件管理器模块(下称fiv

figure imageviewer)用于fig文件的存储管理与读取。
[0402]
如图27所示,fiv模块架构:mcr runtime为matlab编译器运行时库环境(简称mcr);fig图形文件为所示高清矢量图窗文件;fiv ui figure为fiv主模块,完成fig图形文件的读取、日志、修订、标注等操作。jdbc驱动器为fiv提供数据存储驱动,用于保存fig文件日志、修订、标注等信息。
[0403]
fiv主模块完成fig图形文件的读取、日志、修订、标注等操作。
[0404]
fiv主模块提供
“①
工具栏”、
“②
分组管理器”、
“③
日志列表”三栏式界面视图。工具栏提供打开一个fig文件、关闭所有fig图窗、快速搜索、日志列表列宽调整,多图窗排布等操作;分组管理器提供树状列表视图,以“actived”和“recycled”两个根节点展开;日志列表给出所有访问过的fig文件清单记录,并提供图窗文件标注操作。
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