用于診斷出輔助功率單元故障的方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001 ]除了主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)之外，當(dāng)代飛機(jī)可包括輔助功率單元(APU) JPU可執(zhí)行多種功能，包括對(duì)飛機(jī)提供輔助功率，以及對(duì)主發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和飛機(jī)的環(huán)境控制系統(tǒng)提供加壓放氣。目前，航空公司和維護(hù)人員一直等到APU發(fā)生故障或問(wèn)題，然后試圖識(shí)別原因，并且在計(jì)劃維護(hù)期間，或者更可能的是在計(jì)劃外維護(hù)期間處理故障或問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種診斷出飛機(jī)中的輔助功率單元故障的方法，飛機(jī)具有輔助功率單元和多個(gè)傳感器，該方法包括:在飛行前或飛行后期間，接收來(lái)自多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)的傳感器信號(hào)，以限定傳感器輸出；通過(guò)控制器比較傳感器輸出與傳感器輸出的基準(zhǔn)值;通過(guò)控制器基于該比較來(lái)診斷出輔助功率單元中的故障；以及通過(guò)控制器提供診斷出的故障的指示。
【附圖說(shuō)明】
[0003]在圖中:
圖1是APU、與APU有關(guān)的系統(tǒng)和傳感器的示意圖；
圖2是其中可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的飛機(jī)和地面系統(tǒng)的透視圖；以及圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的診斷出APU故障的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0004]圖1示意性地描繪APU10，其呈燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的形式，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒系統(tǒng)12、功率渦輪14和壓縮機(jī)16 O在APU 1的運(yùn)行期間，壓縮機(jī)16吸入周圍空氣，壓縮周圍空氣，并且將壓縮空氣供應(yīng)給燃燒系統(tǒng)12。燃燒系統(tǒng)12接收來(lái)自燃料源的燃料(用箭頭18示意性地示出)和來(lái)自壓縮機(jī)16的壓縮空氣，并且將高能燃燒空氣供應(yīng)給功率渦輪14，從而使其旋轉(zhuǎn)。功率渦輪14包括軸19，軸19可用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)20，以供應(yīng)電功率，并且軸19可用來(lái)驅(qū)動(dòng)其本身的壓縮機(jī)和/或外部負(fù)載壓縮機(jī)。更特別地，齒輪箱22將來(lái)自功率渦輪14的功率傳送到油冷式發(fā)電機(jī)20，以提供電功率。在齒輪箱22內(nèi)，功率還可傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)附件，諸如燃料控制單元、潤(rùn)滑模塊和冷卻風(fēng)扇，它們未顯示。諸如起動(dòng)馬達(dá)的起動(dòng)器24可安裝在齒輪箱22上，并且通過(guò)齒輪系連接，以執(zhí)行APU 10的起動(dòng)功能。
[0005]另外，已經(jīng)示出了若干被促動(dòng)裝置，它包括活瓣(flap)馬達(dá)28、浪涌控制閥30和放氣閥32?；畎犟R達(dá)28可控制入口導(dǎo)葉34，入口導(dǎo)葉34調(diào)整通往壓縮機(jī)16的空氣流量。浪涌控制閥30可保持APU 10的穩(wěn)定或無(wú)浪涌的操作。放氣閥32控制從APU 10到放氣分配系統(tǒng)36的放氣流量。將理解的是，在AHJ 10中可包括任何數(shù)量的被促動(dòng)裝置，并且APU 10可以可操作地聯(lián)接到任何數(shù)量的有關(guān)系統(tǒng)上。
[0006]另外，可包括與APU10,APU 10的構(gòu)件和與APU 10有關(guān)的系統(tǒng)有關(guān)的多個(gè)傳感器38。多個(gè)傳感器38可包括(以非限制性示例的方式)APU放氣流量傳感器、APU放氣壓力傳感器、APU放氣溫度傳感器、APU變壓器整流器單元電流傳感器、APU變壓器整流器單元電壓傳感器、APU速度傳感器、APU高油傳感器、APU低油液位傳感器、APU高油溫度傳感器、APU低油溫度傳感器、排氣溫度傳感器、燃料流量傳感器、燃料壓力傳感器、浪涌控制閥位置傳感器和入口導(dǎo)葉位置傳感器、入口壓力傳感器、負(fù)載壓縮機(jī)空氣流量傳感器、負(fù)載壓縮機(jī)入口溫度傳感器、負(fù)載壓縮機(jī)出口溫度傳感器、發(fā)電機(jī)頻率傳感器，發(fā)電機(jī)負(fù)載傳感器、發(fā)電機(jī)電壓傳感器、發(fā)電機(jī)油溫傳感器等，已經(jīng)示意性地示出了其中一些。
[0007]圖2示意性地示出飛機(jī)50，它可執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例，并且可包括聯(lián)接到機(jī)身54上的一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)52、定位在機(jī)身54中的駕駛艙56，以及從機(jī)身54向外延伸的機(jī)翼組件58。雖然將飛機(jī)50示為商用飛機(jī)，但將理解的是，APU 10可安裝在任何適當(dāng)?shù)娘w機(jī)中。典型地，APU和諸如冷卻系統(tǒng)的有關(guān)系統(tǒng)安裝在飛機(jī)50的后面區(qū)段中的隔室中。
[0008]一個(gè)或多個(gè)控制機(jī)構(gòu)60可包括在駕駛艙56中，并且可由飛行員操作來(lái)起動(dòng)APU10，控制活瓣馬達(dá)28的位置，控制浪涌控制閥30的位置，控制放氣閥32的位置等。使得能夠恰當(dāng)?shù)夭僮黠w機(jī)50的多個(gè)額外的飛機(jī)系統(tǒng)62也可包括在飛機(jī)50中，而且控制器64和具有無(wú)線通信鏈路68的通信系統(tǒng)也可包括在飛機(jī)50中?？刂破?4可以可操作地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)52、多個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)62和APU 10(包括其各種構(gòu)件)和多個(gè)傳感器38上。另外，額外的傳感器70，諸如與飛機(jī)系統(tǒng)62、控制機(jī)構(gòu)60等有關(guān)的傳感器，可以可操作地聯(lián)接到控制器64上。
[0009]控制器64還可與飛機(jī)50的其它控制器連接?？刂破?4可包括存儲(chǔ)器72，存儲(chǔ)器72可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(R0M)、閃存，或者一個(gè)或多個(gè)不同類型的便攜式電子存儲(chǔ)器，諸如，磁盤、DVD、⑶-ROM等，或者這些類型的存儲(chǔ)器的任何適當(dāng)?shù)慕M合?？刂破?4可包括一個(gè)或多個(gè)處理器74，處理器74可運(yùn)行任何適當(dāng)?shù)某绦?。控制?4可為FMS的一部分，或者可以可操作地聯(lián)接到FMS上。
[0010]計(jì)算機(jī)可搜索的信息數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器72中且可由處理器74訪問(wèn)。處理器74可運(yùn)行可執(zhí)行指令集，以顯示數(shù)據(jù)庫(kù)或訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。備選地，控制器64可以可操作地聯(lián)接到信息數(shù)據(jù)庫(kù)上。例如，這種數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)在備選計(jì)算機(jī)或控制器上。將理解的是，數(shù)據(jù)庫(kù)可為任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)，包括具有多組數(shù)據(jù)的單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、鏈接在一起的多個(gè)離散數(shù)據(jù)庫(kù)，或者甚至簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表。構(gòu)想到數(shù)據(jù)庫(kù)可結(jié)合多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，或者數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上可為多個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0011]數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可包括與APU10及其與飛機(jī)50和/或飛機(jī)編組有關(guān)的相關(guān)系統(tǒng)有關(guān)的歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)還可包括APU 10及其有關(guān)系統(tǒng)的基準(zhǔn)值。
[0012]備選地，構(gòu)想到數(shù)據(jù)庫(kù)可與控制器64分開(kāi)，但可與控制器64通信，使得數(shù)據(jù)庫(kù)可由控制器64訪問(wèn)。例如，構(gòu)想到數(shù)據(jù)庫(kù)可包含在便攜式存儲(chǔ)器裝置上，而且在這種情況下，飛機(jī)50可包括用于接收便攜式存儲(chǔ)器裝置的端口，而且這種端口將與控制器64處于電子通信，使得控制器64能夠讀取便攜式存儲(chǔ)器裝置的內(nèi)容。還構(gòu)想到數(shù)據(jù)庫(kù)可通過(guò)無(wú)線通信鏈路68更新，而且照這樣，實(shí)時(shí)信息(諸如關(guān)于歷史編組級(jí)數(shù)據(jù)的信息)可包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且可由控制器64訪問(wèn)。
[0013]另外，構(gòu)想到這種數(shù)據(jù)庫(kù)可位于飛機(jī)50之外的位置處，諸如航空公司操作中心、飛行操作部門控制器，或另一個(gè)位置。控制器64可以可操作地聯(lián)接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上，可用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)庫(kù)信息提供給控制器64。
[0014]雖然已經(jīng)示出了商用飛機(jī)，但構(gòu)想到可在任何地方實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的一部分，包括在地面系統(tǒng)82處的控制器或通用計(jì)算機(jī)80中。此外，上面描述的數(shù)據(jù)庫(kù)(一個(gè)或多個(gè))還可位于目的地服務(wù)器或計(jì)算機(jī)80中，目的地服務(wù)器或計(jì)算機(jī)80可位于指定地面系統(tǒng)82處且包括指定地面系統(tǒng)82。備選地，數(shù)據(jù)庫(kù)可位于備選地面位置處。地面系統(tǒng)82可通過(guò)無(wú)線通信鏈路84與其它裝置通信，包括控制器64和位于計(jì)算機(jī)80遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)庫(kù)。地面系統(tǒng)82可為任何類型的通信地面系統(tǒng)82，諸如航空公司控制或飛行操作部門。
[0015]控制器64和計(jì)算機(jī)80中的一個(gè)可包括所有或一部分計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序具有用于診斷出飛機(jī)50中的APU故障的可執(zhí)行指令集。這樣的故障可包括構(gòu)件不恰當(dāng)運(yùn)行和構(gòu)件失效。不管控制器64或計(jì)算機(jī)80是否運(yùn)行程序以診斷出故障，該程序都可包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括機(jī)器可讀介質(zhì)，機(jī)器可讀介質(zhì)用于執(zhí)行機(jī)器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者將它們存儲(chǔ)在其上。這種機(jī)器可讀介質(zhì)可為任何可用介質(zhì)，它可由通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或具有處理器的其它機(jī)器訪問(wèn)。大體上，這種計(jì)算機(jī)程序可包括例程、程序、對(duì)象、構(gòu)件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等，它們具有執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的技術(shù)效果。機(jī)器-可執(zhí)行指令、相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及程序表示用于交換本文公開(kāi)的信息的程序代碼的示例。機(jī)器可執(zhí)行指令可包括例如，指令和數(shù)據(jù)，它們使通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚頇C(jī)器執(zhí)行某個(gè)功能或某組功能。
[0016]將理解的是，飛機(jī)50和計(jì)算機(jī)80僅表示可構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例或?qū)嵤├囊徊糠值膬蓚€(gè)示例性實(shí)施例。在運(yùn)行期間，控制器64和/或計(jì)算機(jī)80可診斷出APU故障。以非限制性示例的方式，控制器64和/或計(jì)算機(jī)80可利用來(lái)自控制機(jī)構(gòu)60、多個(gè)傳感器38的輸入、數(shù)據(jù)庫(kù)(一個(gè)或多個(gè))和/或來(lái)自航空公司控制或飛行操作部門的信息，來(lái)診斷出APU故障。一旦已經(jīng)診斷出了APU故障，則可在飛機(jī)50上和/或地面系統(tǒng)82處提供指示。構(gòu)想到可在飛行前，飛行期間，可在飛行后，或者可在任何數(shù)量的飛行之后，診斷出APU故障。無(wú)線通信鏈路68和無(wú)線通信鏈路84兩者都可用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，使得故障可由控制器64和/或計(jì)算機(jī)80診斷出。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3示出方法100，它可用于診斷出APU故障，APU故障可包括失效。方法100在102處開(kāi)始，接收來(lái)自多個(gè)傳感器38中的至少一個(gè)的傳感器信號(hào)，以限定傳感器輸出。當(dāng)?shù)湫偷厥褂肁PU 10時(shí)，傳感器信號(hào)可包括來(lái)自飛機(jī)50的飛行前和/或飛行后的信息。飛行前和飛行后典型地是當(dāng)飛機(jī)在地面上時(shí)。用于實(shí)現(xiàn)方法100的目的的飛行前和飛行后還可包括當(dāng)APU 10的旋轉(zhuǎn)高于某個(gè)速度時(shí)，諸如RPM高于百分之五時(shí)，使得可在飛機(jī)起飛且APU仍然用來(lái)對(duì)空氣調(diào)節(jié)提供功率時(shí)接收傳感器信號(hào)。這可包括接收來(lái)自多個(gè)傳感器38中的一個(gè)或多個(gè)的數(shù)據(jù)。構(gòu)想到傳感器輸出可為原始飛機(jī)數(shù)據(jù)，許多其它信息可源自原始飛機(jī)數(shù)據(jù)，或者以別的方式提取。例如，可接收到的原始數(shù)據(jù)可由溫度、壓力、閥和促動(dòng)器位置等組成。
[0018]傳感器信號(hào)可分成飛行前和飛行后的兩種方式，并且然后可從中得到統(tǒng)計(jì)特征。例如，可隨著時(shí)間的推移聚合接收到的傳感器輸出，以限定聚合傳感器數(shù)據(jù)。這還可包括聚合多次飛行中的接收到的傳感器輸出。統(tǒng)計(jì)特征可從聚合數(shù)據(jù)中得出。例如，可確定中值、移動(dòng)中值、歷史中值、最小值、最大值或范圍。還構(gòu)想到可使用傳感器信號(hào)得出其它特征，諸如APU 10起動(dòng)所花的時(shí)間，以及當(dāng)APU 10點(diǎn)燃時(shí)APU 10旋轉(zhuǎn)的速率。將理解的是，不管是直接接收數(shù)據(jù)，還是從傳感器輸出中得出數(shù)據(jù)，都可