СПОСОБ И МАШИНОЧИТАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ ДЛЯ МОНИТОРИНГА РАБОТЫ РЕВЕРСА ТЯГИ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ПРИВОДАМИ Российский патент 2019 года по МПК F02K1/76 

Техническая область изобретения

Изобретение относится к области мониторинга за работой реверса тяги двигателя летательного аппарата. В частности, изобретение касается способа и компьютерной программы мониторинга работы реверса тяги для обнаружения и прогнозирования неисправностей.

Уровень техники

Известно, что работы по профилактическому техническому обслуживанию заключаются в проведении осмотра механизма, например, реверса тяги для мотора летательного аппарата, до того, как произойдет поломка, мешающая его работе, при этом этот осмотр может привести к замене одной или нескольких деталей механизма. Конечно, чтобы она была эффективной и не повлекла бесполезных затрат, такая работа не должна быть спонтанной, а проводиться в нужный момент жизни механизма.

Таким образом, стараются выполнить эффективный мониторинг реверса тяги, чтобы быть в состоянии дать экспертное заключение по вопросу надежного технического обслуживания, позволяющего оптимизировать работы по техническому обслуживанию этого реверса.

Как известно из патентной заявки FR 2 943 732 Al способ мониторинга работы приводного механизма, управляемого электродвигателем, использует различные типы параметров, полученных во время рабочего этапа реверса тяги:

- параметры, характеризующие продолжительность этого периода,

- параметры, характеризующие энергию электродвигателя,

- параметры, характеризующие крутящий момент электродвигателя,

- параметры, характеризующие продолжительность, в течение которой заданная скорость вращения электродвигателя отличается от измеренной скорости.

Этот способ применяется в случае электрического реверса тяги и не касается гидравлических приводов. Таким образом, в случае реверса тяги с гидравлическими приводами могли бы быть использованы только представительные параметры продолжительности этого рабочего этапа. Тем не менее, индикаторы такого рода могут быть очень сильно подвержены влиянию внешней среды (в частности, температуры наружного воздуха). Кроме того, взаимодействие внутренних и внешних данных не очень хорошо известно. Отсюда следует, что этот известный способ не позволяет осуществлять удовлетворительный мониторинг работы реверса тяги с гидравлическими приводами.

Раскрытие сущности изобретения

Изобретение имеет целью предложить эффективный мониторинг работы реверса тяги с гидравлическими приводами и для этого предложить способ мониторинга работы реверса тяги с выдвижными створками для двигателя летательного аппарата; при этом реверс тяги представляет собой реверс с гидравлическими приводами, снабженный переключателями, каждый из которых установлен с возможностью передавать информацию о положении створок; при этом двигатель имеет счетно-вычислительное устройство, выполненное с возможностью осуществления измерения одного из параметров, характеризующего положение переключателей, по сведениям, получаемым от этих переключателей, отличающееся тем, что оно содержит расчет одного или нескольких статистических показателей измеренного параметра и анализ временного изменения одного или нескольких рассчитанных статистических показателей.

Предпочтительными, но не имеющими ограничительный характер аспектами данного способа являются:

- расчет одного или нескольких статистических показателей вычисленного параметра включает в себя определение средней величины измерений параметра, и/или медианы величин измерений параметра, и/или среднеквадратического отклонения величины измерений параметра, и/или типа распределения величины измерений параметра;

- анализ временного изменения вычисленного статистического показателя включает в себя вычисление наклона статистического показателя в течение временного окна или сопоставление рассчитанного статистического показателя с ранее вычисленным установочным показателем, предварительно рассчитанным на основании измерений, выполненных во время нормальной работы реверса тяги;

- результат анализа временных изменений вычисленного статистического показателя сравнивается с пороговой величиной и, в случае превышения пороговой величины, подается аварийный сигнал обнаружения аномалии;

- в случае превышения пороговой величины он включает в себя расчет характеристических признаков аномалии, выявленных на основании одного или нескольких вычисленных статистических показателей, и сравнение характеристических признаков аномалии с одним или несколькими установочными признаками, характерными для каждого типа неисправности;

- он включает в себя на основании результатов анализа временного изменения одного или нескольких вычисленных статистических показателей вычисление возможности наличия аномалии; параметр, измеренный счетно-вычислительным устройством, представляет собой соотношение напряжения между напряжением, разделенным цепью делителя напряжения, и напряжением питания цепи делителя напряжения.

Изобретение касается также компьютерного программного продукта, включающего в себя кодовые инструкции для выполнения этапов данного способа согласно изобретению, когда упомянутая программа выполняется на компьютере.

Краткое описание чертежей

Другие аспекты, цели, преимущества и характеристики изобретения проявятся лучше при прочтении следующего подробного описания предпочтительных форм реализации этого изобретения, которое дано в качестве неограничительного примера и составлено со ссылками на приложенные рисунки, на которых:

фиг. 1 показывает цепь делителя напряжения, позволяющую измерять параметр, характеризующий положение датчиков, каждый из которых установлен с возможностью передавать информацию о положении створки реверса тяги;

фиг. 2 представляет собой схему, иллюстрирующую пример связи между различными переключателями реверса тяги и счетно-вычислительным устройством двигателя с помощью цепи делителя напряжения, сходного с тем, что представлен на фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой организационную схему, показывающую основные этапы способа мониторинга согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Двигатель летательного аппарата содержит регулирующее счётно-вычислительное устройство, известное под названием FADEC (Full Authority Digital Engine Control - электронно-цифровая система управления двигателем), которое в настоящее время используется на различных приводах для анализа и использования данных, полученных с помощью многочисленных приёмных устройств, таких, как переключатель.

Реверс тяги для такого двигателя содержит, как известно, множество выдвижных створок, которые выдвигаются во время торможения и задвигаются во время остальных фаз полёта. Каждая створка может иметь три переключателя в двух позициях, «открыто» или «закрыто», при этом два датчика выполнены с возможностью отправления данных о степени закрытия створки, а третий датчик выполнен с возможностью отправления информации о степени открытия створки. Дабы избежать случайного открытия створок, предусмотрены несколько линий безопасности. Если взять в качестве примера реверс тяги с двумя створками, можно увидеть:

- первую линию безопасности, состоящую из двух крюков в форме S (один крюк на каждую створку), положение которых определяется переключателем убирания (stow switch) по два на каждый крюк. Крюки управляются первичным гидравлическим фиксатором HPL (Hydraulic Primary Lock) и первичным электрогидравлическим фиксатором EHPL (Electro-Hydraulic Primary Lock- первичный электрогидравлический фиксатор);

- вторую линию безопасности, состоящую из гидравлических приводов PDA (Pivot Door Actuator – механизм привода выдвижной створки), где находятся переключатели развертывания (deploy switch) для определения положения створок (один датчик на створку);

- третью линия безопасности, имеющую третичный фиксатор с электрическим управлением, независимым от других механизмов электрического контроля.

Показания четырех переключателей убирания и двух переключателей развертывания передаются на счетно-вычислительное устройство FADEC для того, чтобы последнее могло определить точное положение створок реверса тяги.

Для уменьшения количества кабелей межкомпонентного соединения между счетно-вычислительным устройством и переключателями, расположенными на створках реверса тяги, и, таким образом, уменьшения веса общей системы, используют одну или несколько схем обнаружения индивидуальных положений переключателей. Каждая из этих схем действует как многоканальное устройство и передает на счетно-вычислительное устройство информацию об общем состоянии переключателей, положение которых они контролируют.

Такая схема, описание которой можно найти в заявке на патент WO 2011/050289 Al, представляет собой цепь сопротивлений, образующую цепь делителя напряжения.

Как представлено на фиг. 1, подобная цепь делителя напряжения 1 может иметь выходное сопротивление Rlect, последовательно соединенное с модулями Ml, M2, соединенными параллельно между собой, при этом каждый модуль имеет переключатель Sa, Sb, соединенный последовательно с первым сопротивлением модуля Ral, Rbl или со вторым сопротивлением модуля Ra2, Rb2 в зависимости от его положения, открытого или закрытого.

На фиг. 2 можно, частности, найти три схемы la, lb, lc, такие же, как схема, представленная на фиг. 1, служащие для передачи данных различных переключателей на счетно-вычислительное устройство FADEC (единственный канал которого здесь представлен): первая схема la соединена к переключателями убирания 3a, 4a первой створки, вторая схема lb соединена с переключателями развертывания 5a, 5b первой и второй створки, и третья схема соединена с переключателями убирания 3b, 4b второй створки.

Величина соотношения напряжения между напряжением Ulect на клеммах выходного напряжения Rlect и напряжения питания Uexc цепи делителя напряжения 1 на фиг. 1 изменяется в зависимости от положения переключателей Sa и Sb. Эти соотношения рассчитаны с точностью до 1% и имеют репрезентативные значения, когда реверс закрыт или открыт (в случае устойчивого и не промежуточного этапа). Они позволяют, кроме того, придавать статус надежности датчикам Sa et Sb. Таким образом, измеряя параметр, характеризующий положение переключателей, каждый из которых предназначен для передачи данных о положении створки, как, например, соотношение напряжения Ulect/Uexc цепи делителя напряжения на фиг. 1, счетно-вычислительное устройство FADEC может определить точное положение створок реверса тяги.

Изобретение касается способа мониторинга работы реверса тяги с гидравлическими приводами, например, реверса, имеющего две выдвижные створки, оснащенного переключателями, выполненными с возможностью отправления данных о положении створок. В рамках изобретения и со ссылкой на фиг. 3 предлагается осуществлять мониторинг работы реверса тяги на базе величины измерений параметра, характеризующего положение переключателей, осуществленных во время этапа El по данным, переданным переключателями, на базе измерения соотношения напряжения, представленного выше, и не имеющего ограничительного характера.

Этот способ содержит этап El, в соответствии с которым можно приступить к вычислению одного или нескольких статистических показателей репрезентативного параметра, измеренного в ходе этапа El, и этап E3, согласно которому приступают к анализу временного изменения одного или нескольких измеренных статистических показателей.

Измерения репрезентативного параметра могут быть достигнуты в течение одного или нескольких этапов работы реверса, среди которых промежуточный этап открытия, устойчивый этап открытия, промежуточный этап закрытия, устойчивый этап закрытия. В общем, промежуточный этап открытия начинается по команде открытия и заканчивается по истечении первого времени задержки. После этого идет устойчивый этап открытия, затем промежуточный этап закрытия, который начинается по команде закрытия и заканчивается по окончании второго времени задержки, затем идет устойчивый этап закрытия.

Расчет статистических показателей и анализ их временных изменений в течение этапа работы является специфическим. Так, если четыре этапа, упомянутые выше, находятся под контролем, приступают к расчету статистических репрезентативных показателей измеренного параметра каждого этапа и к анализу временных изменений этих статистических репрезентативных показателей в течение каждого этапа.

Согласно способу мониторинга изобретения, расчет одного или нескольких статистических показателей измеренного параметра, характеризующего контролируемый рабочий этап реверса тяги, может содержать определение средней величины измерений параметра и/или медианы величин измерений параметра, и/или среднеквадратическое отклонение величин измерений параметра, и/или тип распределения величин измерений параметра (таким образом, можно проверить, представляют ли величины измерений гауссово распределение, например, применив тест сhi2), при этом эти измерения реализуются во время контролируемого рабочего этапа.

Что касается анализа временных изменений рассчитанного статистического показателя, то он может содержать с использованием линейной или многочленной регрессии расчет наклона статистического показателя во временном окне, например, в окне регулируемого времени.

Этот анализ может также иметь сравнение вычисленного статистического показателя с установочным показателем, рассчитанным заранее с использованием измерений параметра, выполненных во время нормальной работы реверса тяги. Это сравнение может иметь форму расчета стандартных результатов, типа Z-теста. Это сравнение может быть также осуществлено для нескольких вычисленных статистических показателей с тем, чтобы предоставить глобальную оценку. Целью такого глобальной оценки является характеристика состояния контролируемого реверса тяги в виде интервала времени по отношению к его нормальному функционированию.

Этот анализ может также содержать расчет условной вероятности наличия аномалий; например, проходя через байесовскую цепь и используя рассчитанные показатели, такая цепь может предоставить преимущество позволить ввести априори экспертные данные в диаграмму, дополняя тем самым опыт, полученный благодаря контролю за вычисленными показателями.

Результат анализа временного изменения вычисленного статистического показателя может сравниваться с пороговой величиной и, в случае превышения пороговой величины, как это показано на этапе Е4, представленного на фиг. 3, может быть направлено уведомление об обнаружении аномалии. В качестве иллюстрированного примера наклонная статистического показателя на временном окне может сравниваться с пороговой наклонной и, в случае превышения пороговой величины, будет направленно уведомление об опасности. Также в качестве иллюстрированного примера, отклонение между величиной измеренного статистического показателя и величиной установочного показателя может сравниваться с пороговой величиной и, если величина этого отклонения превышает пороговую величину, то будет отправлено уведомление об опасности. И еще в качестве иллюстрированного примера, уведомление об обнаружении аномалии будет также направлено, если величина условной вероятности наличия аномалий превосходит некую пороговую величину.

В возможном варианте реализации способ содержит диагностический вариант Е5, имеющий целью классифицировать обнаруженную аномалию в случае превышения пороговой величины и локализовать соответствующую неисправность. Этот этап Е5 может содержать расчет характеристического признака аномалии по одному или нескольким вычисленным статистическим показателям и сравнение характеристического признака обнаруженной аномалии, вычисленного таким образом, с одним или несколькими установочными характеристическими признаками, каждый из которых характеризует свой тип неисправности. Установочные характеристические признаки, как правило, регистрируются в базе данных. Установочные характеристические признаки могут иметь характеристические признаки, составленные априори с помощью экспертизы, в соответствии с ненормальными характеристиками показателей в случае аномалий. Установочные характеристические признаки могут также быть созданы апостериори, после того, как была обнаружена аномалия или идентифицированы дефектные компоненты.

В возможном варианте реализации способ, согласно изобретению, содержит этап прогнозирования, имеющий целью прогнозирование вероятности появления в будущем аномалии. Этот этап Е6 может, в частности, содержать расчет вероятности появления апостериори аномалии в зависимости от вероятности появления априори для каждой аномалии, обнаруженной посредством экспертизы, и отклонения между характеристическими признаками происходящего изменения, определенного на основании одного или нескольких вычисленных статистических показателей установочных характеристических признаков, упомянутых выше, каждый из которых характеризует свой тип неисправности. Эта вероятность появления апостериори позволяет также вычислить срок действия, прежде чем будет встречена данная аномалия (сроком действия называют оставшееся время работы или оставшееся число циклов работы реверса перед тем, как нужно будет осуществить работы по техническому обслуживанию) или вычислить вероятность появления данной аномалии в данной временной перспективе.

Следует отметить, что вообще этапы Е3-Е6 способа, согласно изобретению, могут быть реализованы в соответствии с технологиями, детально изложенными в патентной заявке FR 2939924 В1. И в соответствии с предпочитаемым вариантом реализации различные этапы способа, согласно изобретению, претворяются в жизнь с помощью кодовых инструкций программы. Вследствие чего изобретение нацелено также на программный компьютерный продукт, состоящий из кодовых инструкций для реализации этапов способа, согласно изобретению так, как это описано выше, если упомянутая программа выполнена на компьютере. В частности, способ может быть реализован как с помощью компьютерной программы, установленной в рамках FADEC, так и с помощью другой компьютерной программы, использующей величины измерения репрезентативного параметра, как правило, величины измерения соотношения напряжения цепи делителя напряжения, полученные и зарегистрированные, например, в рамках FADEC.

Изобретение касается способа мониторинга реверса тяги с выдвижными створками для двигателя летательного аппарата; при этом реверс тяги представляет собой реверс с гидравлическими приводами, снабженный переключателями (3а, 4а, 5а, 3b, 4b, 5b, Sa, Sb), каждый из которых установлен с возможностью передавать информацию о положении створок; при этом двигатель содержит вычислительное устройство (3), выполненное с возможностью осуществления этапа, на котором измеряют (Е1) параметр, характеризующий положение переключателей на основании данных, передаваемых указанными переключателями, отличающегося тем, что способ содержит этапы, на которых рассчитывают (Е2) один или более статистических показателей измеренного параметра и анализируют (Е3) временное изменение указанного одного или более рассчитанных статистических показателей. Достигается удовлетворительный мониторинг работы реверса тяги с гидравлическими приводами. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ мониторинга реверса тяги с выдвижными створками для двигателя летательного аппарата; при этом реверс тяги представляет собой реверс с гидравлическими приводами, снабженный переключателями (3a, 4a, 5a, 3B, 4b, 5b, Sa, Sb), каждый из которых установлен с возможностью передавать информацию о положении створок; при этом двигатель содержит вычислительное устройство (3), выполненное с возможностью осуществления этапа, на котором измеряют (E1) параметр, характеризующий положение переключателей на основании данных, передаваемых переключателями, отличающийся тем, что способ содержит этапы, на которых рассчитывают (E2) один или более статистических показателей измеренного параметра и анализируют (E3) временное изменение указанного одного или более рассчитанных статистических показателей.

2. Способ по п. 1, в котором на этапе расчета (E2) одного или более статистических показателей измеренного параметра определяют среднюю величину измерений параметра, и/или медианную величину измерений параметра, и/или стандартное отклонение величины измерений параметра, и/или тип распределения величины измерений параметра.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором на этапе анализа (E3) временного изменения рассчитанного статистического показателя вычисляют наклон статистического показателя в течение временного окна.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором на этапе анализа (E3) временного изменения рассчитанного статистического показателя сравнивают рассчитанный статистический показатель с контрольным показателем, предварительно рассчитанным на основании измерений параметра, выполненных во время считающейся нормальной работы реверса тяги.

5. Способ по п. 1 или 2, в котором результат анализа (E3) временного изменения рассчитанного статистического показателя сравнивают с пороговым значением и в случае превышения порогового значения подают аварийный сигнал обнаружения аномалии.

6. Способ по п. 5, содержащий этапы, на которых в случае превышения порогового значения рассчитывают (Е5) характеристические признаки аномалии на основании указанного одного или более рассчитанных статистических показателей и сравнивают характеристические признаки обнаруженной аномалии с одним или множеством установочных характеристических признаков, каждый из которых характеризует соответствующий тип неисправности.

7. Способ по п. 1 или 2, содержащий этап, на котором рассчитывают (E6) вероятность возникновения аномалии на основе результата анализа временного изменения одного или более рассчитанных статистических показателей.

8. Способ по п. 1 или 2, в котором параметр, измеренный вычислительным устройством, является соотношением между напряжением, разделенным цепью делителя напряжения (1), и напряжением питания цепи делителя напряжения; при этом цепь делителя напряжения содержит выходное сопротивление (Rlect), последовательно соединенное с модулями (M1, M2), соединенными параллельно между собой, при этом каждый модуль имеет переключатель (Sa, Sb), соединенный последовательно с первым сопротивлением модуля (Ra1, Rb1) или со вторым сопротивлением модуля (Ra2, Rb2) в зависимости от положения упомянутого переключателя (Sa, Sb).

9. Машиночитаемый носитель, содержащий кодовые команды для реализации этапов способа по любому из пп. 1-8 при выполнении упомянутой программы компьютером.