用于診斷出輔助功率單元故障的方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001 ]除了主推進發動機之外，當代飛機可包括輔助功率單元(APU) JPU可執行多種功能，包括對飛機提供輔助功率，以及對主發動機啟動和飛機的環境控制系統提供加壓放氣。目前，航空公司和維護人員一直等到APU發生故障或問題，然后試圖識別原因，并且在計劃維護期間，或者更可能的是在計劃外維護期間處理故障或問題。
【發明內容】
[0002]在一個實施例中，本發明涉及一種診斷出飛機中的輔助功率單元故障的方法，飛機具有輔助功率單元和多個傳感器，該方法包括:在飛行前或飛行后期間，接收來自多個傳感器中的至少一個的傳感器信號，以限定傳感器輸出；通過控制器比較傳感器輸出與傳感器輸出的基準值;通過控制器基于該比較來診斷出輔助功率單元中的故障；以及通過控制器提供診斷出的故障的指示。
【附圖說明】
[0003]在圖中:
圖1是APU、與APU有關的系統和傳感器的示意圖；
圖2是其中可實現本發明的實施例的飛機和地面系統的透視圖；以及圖3是示出根據本發明的實施例的診斷出APU故障的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0004]圖1示意性地描繪APU10，其呈燃氣渦輪發動機的形式，燃氣渦輪發動機包括燃燒系統12、功率渦輪14和壓縮機16 O在APU 1的運行期間，壓縮機16吸入周圍空氣，壓縮周圍空氣，并且將壓縮空氣供應給燃燒系統12。燃燒系統12接收來自燃料源的燃料(用箭頭18示意性地示出)和來自壓縮機16的壓縮空氣，并且將高能燃燒空氣供應給功率渦輪14，從而使其旋轉。功率渦輪14包括軸19，軸19可用來驅動發電機20，以供應電功率，并且軸19可用來驅動其本身的壓縮機和/或外部負載壓縮機。更特別地，齒輪箱22將來自功率渦輪14的功率傳送到油冷式發電機20，以提供電功率。在齒輪箱22內，功率還可傳送到發動機附件，諸如燃料控制單元、潤滑模塊和冷卻風扇，它們未顯示。諸如起動馬達的起動器24可安裝在齒輪箱22上，并且通過齒輪系連接，以執行APU 10的起動功能。
[0005]另外，已經示出了若干被促動裝置，它包括活瓣(flap)馬達28、浪涌控制閥30和放氣閥32。活瓣馬達28可控制入口導葉34，入口導葉34調整通往壓縮機16的空氣流量。浪涌控制閥30可保持APU 10的穩定或無浪涌的操作。放氣閥32控制從APU 10到放氣分配系統36的放氣流量。將理解的是，在AHJ 10中可包括任何數量的被促動裝置，并且APU 10可以可操作地聯接到任何數量的有關系統上。
[0006]另外，可包括與APU10,APU 10的構件和與APU 10有關的系統有關的多個傳感器38。多個傳感器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葉位置傳感器、入口壓力傳感器、負載壓縮機空氣流量傳感器、負載壓縮機入口溫度傳感器、負載壓縮機出口溫度傳感器、發電機頻率傳感器，發電機負載傳感器、發電機電壓傳感器、發電機油溫傳感器等，已經示意性地示出了其中一些。
[0007]圖2示意性地示出飛機50，它可執行本發明的實施例，并且可包括聯接到機身54上的一個或多個推進發動機52、定位在機身54中的駕駛艙56，以及從機身54向外延伸的機翼組件58。雖然將飛機50示為商用飛機，但將理解的是，APU 10可安裝在任何適當的飛機中。典型地，APU和諸如冷卻系統的有關系統安裝在飛機50的后面區段中的隔室中。
[0008]一個或多個控制機構60可包括在駕駛艙56中，并且可由飛行員操作來起動APU10，控制活瓣馬達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。使得能夠恰當地操作飛機50的多個額外的飛機系統62也可包括在飛機50中，而且控制器64和具有無線通信鏈路68的通信系統也可包括在飛機50中。控制器64可以可操作地聯接到發動機52、多個飛機系統62和APU 10(包括其各種構件)和多個傳感器38上。另外，額外的傳感器70，諸如與飛機系統62、控制機構60等有關的傳感器，可以可操作地聯接到控制器64上。
[0009]控制器64還可與飛機50的其它控制器連接。控制器64可包括存儲器72，存儲器72可包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(R0M)、閃存，或者一個或多個不同類型的便攜式電子存儲器，諸如，磁盤、DVD、⑶-ROM等，或者這些類型的存儲器的任何適當的組合。控制器64可包括一個或多個處理器74，處理器74可運行任何適當的程序。控制器64可為FMS的一部分，或者可以可操作地聯接到FMS上。
[0010]計算機可搜索的信息數據庫可存儲在存儲器72中且可由處理器74訪問。處理器74可運行可執行指令集，以顯示數據庫或訪問數據庫。備選地，控制器64可以可操作地聯接到信息數據庫上。例如，這種數據庫可存儲在備選計算機或控制器上。將理解的是，數據庫可為任何適當的數據庫，包括具有多組數據的單個數據庫、鏈接在一起的多個離散數據庫，或者甚至簡單的數據表。構想到數據庫可結合多個數據庫，或者數據庫實際上可為多個單獨的數據庫。
[0011]數據庫可存儲數據，數據可包括與APU10及其與飛機50和/或飛機編組有關的相關系統有關的歷史數據。數據庫還可包括APU 10及其有關系統的基準值。
[0012]備選地，構想到數據庫可與控制器64分開，但可與控制器64通信，使得數據庫可由控制器64訪問。例如，構想到數據庫可包含在便攜式存儲器裝置上，而且在這種情況下，飛機50可包括用于接收便攜式存儲器裝置的端口，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器裝置的內容。還構想到數據庫可通過無線通信鏈路68更新，而且照這樣，實時信息(諸如關于歷史編組級數據的信息)可包括在數據庫中，并且可由控制器64訪問。
[0013]另外，構想到這種數據庫可位于飛機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，或另一個位置。控制器64可以可操作地聯接到無線網絡上，可用無線網絡將數據庫信息提供給控制器64。
[0014]雖然已經示出了商用飛機，但構想到可在任何地方實現本發明的實施例的一部分，包括在地面系統82處的控制器或通用計算機80中。此外，上面描述的數據庫(一個或多個)還可位于目的地服務器或計算機80中，目的地服務器或計算機80可位于指定地面系統82處且包括指定地面系統82。備選地，數據庫可位于備選地面位置處。地面系統82可通過無線通信鏈路84與其它裝置通信，包括控制器64和位于計算機80遠處的數據庫。地面系統82可為任何類型的通信地面系統82，諸如航空公司控制或飛行操作部門。
[0015]控制器64和計算機80中的一個可包括所有或一部分計算機程序，計算機程序具有用于診斷出飛機50中的APU故障的可執行指令集。這樣的故障可包括構件不恰當運行和構件失效。不管控制器64或計算機80是否運行程序以診斷出故障，該程序都可包括計算機程序產品，計算機程序產品可包括機器可讀介質，機器可讀介質用于執行機器可執行指令或數據結構，或者將它們存儲在其上。這種機器可讀介質可為任何可用介質，它可由通用或專用計算機或具有處理器的其它機器訪問。大體上，這種計算機程序可包括例程、程序、對象、構件、數據結構、算法等，它們具有執行特定任務或實現特定抽象數據類型的技術效果。機器-可執行指令、相關聯的數據結構，以及程序表示用于交換本文公開的信息的程序代碼的示例。機器可執行指令可包括例如，指令和數據，它們使通用計算機、專用計算機或專用處理機器執行某個功能或某組功能。
[0016]將理解的是，飛機50和計算機80僅表示可構造成實現本發明的實施例或實施例的一部分的兩個示例性實施例。在運行期間，控制器64和/或計算機80可診斷出APU故障。以非限制性示例的方式，控制器64和/或計算機80可利用來自控制機構60、多個傳感器38的輸入、數據庫(一個或多個)和/或來自航空公司控制或飛行操作部門的信息，來診斷出APU故障。一旦已經診斷出了APU故障，則可在飛機50上和/或地面系統82處提供指示。構想到可在飛行前，飛行期間，可在飛行后，或者可在任何數量的飛行之后，診斷出APU故障。無線通信鏈路68和無線通信鏈路84兩者都可用來傳輸數據，使得故障可由控制器64和/或計算機80診斷出。
[0017]根據本發明的實施例，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處開始，接收來自多個傳感器38中的至少一個的傳感器信號，以限定傳感器輸出。當典型地使用APU 10時，傳感器信號可包括來自飛機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飛機在地面上時。用于實現方法100的目的的飛行前和飛行后還可包括當APU 10的旋轉高于某個速度時，諸如RPM高于百分之五時，使得可在飛機起飛且APU仍然用來對空氣調節提供功率時接收傳感器信號。這可包括接收來自多個傳感器38中的一個或多個的數據。構想到傳感器輸出可為原始飛機數據，許多其它信息可源自原始飛機數據，或者以別的方式提取。例如，可接收到的原始數據可由溫度、壓力、閥和促動器位置等組成。
[0018]傳感器信號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計特征。例如，可隨著時間的推移聚合接收到的傳感器輸出，以限定聚合傳感器數據。這還可包括聚合多次飛行中的接收到的傳感器輸出。統計特征可從聚合數據中得出。例如，可確定中值、移動中值、歷史中值、最小值、最大值或范圍。還構想到可使用傳感器信號得出其它特征，諸如APU 10起動所花的時間，以及當APU 10點燃時APU 10旋轉的速率。將理解的是，不管是直接接收數據，還是從傳感器輸出中得出數據，都可