CN105308524A

CN105308524A - 用于诊断水平稳定器故障的方法

Info

Publication number: CN105308524A
Application number: CN201380077872.1A
Authority: CN
Inventors: C.J.卡特; M.J.罗宾斯
Original assignee: GE Aviation Systems Ltd
Current assignee: GE Aviation Systems Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2016-02-03
Also published as: CA2916118A1; BR112015032444A2; US20160140783A1; WO2014206499A1; EP3014374A1

Abstract

本文公开了一种诊断飞机(10)中水平稳定器***(20)故障的方法(100)，其中所述方法包括接收与飞机在飞行期间的俯仰的特性有关的数据(102)，比较(104)收到的数据和参考俯仰特性，基于比较诊断(106)水平稳定器***中的故障，以及提供(108)诊断的故障的指示。

Description

用于诊断水平稳定器故障的方法

背景技术

当代飞机包括水平稳定器以控制飞机头的升降或俯仰运动。水平稳定器上的升降舵移动并且改进尾翼面生成的力量。升降舵用于生成和控制飞机的俯仰运动。目前，航空公司和维护人员等待***出现故障或问题，而然后在计划维护或更可能的非计划维护期间尝试识别原因并且解决它。

发明内容

在一个实施例中，本发明涉及一种诊断飞机中水平稳定器***故障的方法，包括接收与飞机在飞行期间的俯仰的特性有关的数据，比较收到的数据和参考俯仰特性，基于比较，诊断水平稳定器***中的故障，以及提供诊断的故障的指示。

附图说明

在图中：

图1是其中可实现本发明的实施例的飞机和地面站的透视图；以及

图2是示出根据本发明的一实施例，诊断飞机中水平稳定器故障的方法的流程图。

具体实施方式

图1以示意图方式示出可执行本发明的实施例的飞机10的一部分，并且可包括耦合到机身14的一个或更多个喷气发动机12、定位在机身14中的驾驶舱16和从机身14向外延伸的机翼组合件18。水平稳定器***20包括在飞机10中，并且包括水平稳定器21，水平稳定器21是从机身后部延伸的固定机翼部分。每个水平稳定器21有一个升降舵22，它可包括水平稳定器21后部的移动部分。升降舵22可通过枢纽（hinge）或其它机构可操作地耦合到固定水平稳定器21。

诸如配平杆等控制机构24可包括在驾驶舱16中，并且可由飞行员操作以设置升降舵22的位置。控制机构24可提供输入到驱动器25，驱动器25可用于将升降舵22移到控制机构24设置的位置。术语配平杆在此描述中使用时不限于实体杆，相反，它涉及用于设置升降舵的位置的控制装置。在整个早期航空中，此控制装置是手杆，并且术语襟翼手柄现在变成对用于设置升降舵位置的控制装置是通用的，而无论控制装置是实际手杆还是触摸屏用户界面上的按钮。包括襟翼手柄的其它控制机构也可包括在内，但为清晰起见而未示出。此外，诸如控制机构传感器26的传感器或其它适合机构可用于确定控制机构24的位置。此外，一个或更多个传感器28可包括在水平稳定器***20中，并且每个传感器可输出与飞机10在飞行期间的俯仰的特性有关的数据。例如，传感器28之一可包括倾斜传感器以确定飞机10的俯仰。

允许适当操作飞机10的多个另外的飞机***29及控制器30和具有无线通信链路32的通信***也可包括在飞机10中。控制器30可可操作地耦合到包括水平稳定器***20的多个飞机***29。例如，水平稳定器驱动器25、控制机构24、控制机构传感器26和一个或更多个传感器28可可操作地耦合到控制器30。

控制器30也可连接到飞机10的其它控制器。控制器30可包括存储器34，存储器34可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器或一个或更多个不同类型的便携式电子存储器，如盘、DVD、CD-ROM等或这些类型的存储器的任何适合组合。控制器30可包括可在运行任何适合程序的一个或更多个处理器36。控制器30可以是FMS的一部分，或者可可操作地耦合到FMS。

信息的计算机可搜索数据库可存储在存储器34中，并且可由处理器36访问。处理器36可运行可执行指令集以显示数据库或访问数据库。备选，控制器30可可操作地耦合到信息的数据库。例如，此类数据库可存储在备选计算机或控制器上。将理解的是，数据库可以是任何适合数据库，包括具有多个数据集的单个数据库、链接在一起的多个离散数据库或甚至数据的单个表格。可预见的是，数据库可包含多个数据库，或者数据库可实际上是多个单独数据库。

数据库可存储数据，数据可包括与参考俯仰特性有关的历史数据及用于飞机10并且与机群有关的历史水平稳定器数据。数据库也可包括参考值，包括用于飞机的配平速率和用于那些配平速率的俯仰的预期变化。

备选，可预见的是，数据库可与控制器30分开，但可与控制器30进行通信使得它可由控制器30访问。例如，可预见的是，数据库可包含在便携式存储器装置中，并且在此类情况下，飞机10可包括用于接受便携式存储器装置的端口，并且此类端口将在与控制器30进行电子通信，使得控制器30可以能够读取便携式存储器装置的内容。也可预见的是，数据库可通过无线通信链路32进行更新，并且以此方式，诸如有关历史机群广范围数据的信息的实时信息可包括在数据库中并且可由控制器30访问。

此外，可预见的是，此类数据库可位于飞机10外的某个位置，如航空公司运营中心、航务部控制(flightoperationsdepartmentcontrol)或另一位置。控制器30可可操作地耦合到无线网络，通过该无线网络可将数据库信息提供到控制器30。

虽然示出的是商用飞机，但可预见的是，本发明的实施例的部分可在任何位置实现，包括在地面***42的计算机40中。此外，如上所述的数据库也可位于目的地服务器或计算机40中，而目的地服务器或计算机40可位于和包括指定的地面***42。备选，数据库可位于备选地面位置。地面***42可经无线通信链路44与其它装置进行通信，包括位置远离计算机40的控制器30和数据库。地面***42可以是任何类型的通信地面***42，如航空控制部或航务部。

控制器30和计算机40之一可包括具有用于诊断飞机10中水平稳定器故障的可执行指令集的计算机程序的所有或一部分。此类故障可包括组件的不当操作和组件的失效。无论是控制器30还是计算机40运行用于诊断故障的程序，程序可包括计算机程序产品，计算机程序产品可包括用于携带或上面存储有机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。此类机器可读介质可以是通过通用或专用计算机或带有处理器的其它机器能够访问的任何可用介质。通常，此类计算机程序包括具有执行特殊任务或实现特殊的抽象数据类型的技术效应的例程、程序、对象(object)、组件、数据结构、算法等。机器可执行指令、相关联数据结构及程序模块表示用于执行如本文中公开的信息交换的程序代码的示例。机器可执行指令例如可包括促使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某些功能或功能组的指令和数据。

将理解的是，飞机10和计算机40只表示可配置成实现本发明的实施例或其部分实施例的两个示范实施例。在操作期间，飞机10和/或计算机40可诊断水平稳定器故障。作为非限制性示例，在操作飞机10时，可利用控制机构24通过使升降舵22的位置向上配平或向下配平而设置升降舵22的位置。控制机构传感器26可输出指示控制机构24的位置以及它是被引导而使飞机向上配平还是向下配平的信号。此外，传感器28可输出与飞机10在飞行期间的俯仰的特性有关的数据。

控制器30和/或计算机40可利用来自控制机构传感器26、传感器28和数据库的输入和/或来自航线控制或航务部的信息来诊断水平稳定器故障。除其它事情外，控制器30和/或计算机40可分析控制机构传感器26和一个或更多个传感器28输出的数据。控制器30和/或计算机40也可分析水平稳定器数据以确定在俯仰的预期变化与俯仰的实际变化之间的差别。一旦已诊断水平稳定器故障，便可在飞机10上和/或在地面***42提供指示。可预见的是，水平稳定器故障的诊断可在飞行期间进行，在飞行后进行，或者在任何次数的飞行后进行。无线通信链路32和无线通信链路44可均用于传送数据，使得故障可由控制器30和/或计算机40诊断。

根据本发明的一实施例，图2示出可用于诊断水平稳定器故障的方法100，故障可包括失效。方法100在102以接收与飞机10在飞行期间的俯仰的特性有关的数据开始。这可包括接收来自可操作地耦合到水平稳定器***20的一个或更多个传感器28的数据。

可预见的是，收到的数据可以是原始飞机数据，从中可推导或以其它方式提取各种其它信息。例如，可收到的原始数据可由日期时间、高度、襟翼手柄位置、俯仰配平位置、地面/空中信息、手动配平命令及自动驾驶仪配平命令等组成。从此数据中，可确定诸如俯仰的变化速率的信息。将理解的是，无论数据是直接收到还是从收到的数据推导出，该数据可仍被视为收到的数据。

收到的数据可包括飞机的俯仰的变化速率、飞机的中值俯仰、飞机的中值俯仰配平速率、飞机的最小俯仰配平速率、飞机的中值俯仰配平位置、俯仰配平异常的计数。飞机向上配平或向下配平的次数可以是升降舵22如何执行的间接指示。在此类情况下，收到的数据可包括自动驾驶仪向上配平和向下配平命令的差别、手动向上配平和向下配平命令的差别及飞机的实际和预期俯仰的差别。数据可在多个不同状态(regime)期间收到。例如，数据可在整个飞行期间，在最长“巡航”期间、在所有巡航期内、起飞、降落等期间收到。也可收到多次飞行的数据。例如，从自飞机飞行的不同阶段收到的数据中可确定中值。

在104，可比较收到的数据和参考俯仰特性。参考俯仰特性可包括与水平稳定器***20和飞机10有关的任何数量的参考俯仰特性。例如，参考俯仰特性可包括一个或更多个阈值，包括最小和最大阈值。例如，参考阈值可包括下面表1中示出的速率。

特征	最小值	最大值
			中值俯仰配平位置	1.24°	3°
中值俯仰配平速率	0.065dps	0.09dps
			配平位置异常数量	不适用	3
最小俯仰配平速率	0.01dps	不适用
			自动驾驶仪向上配平和向下配平的差别	不适用	40
手动向上配平和向下配平的差别	不适用	10
			实际与预期俯仰的差别	不适用	1.5°

表1：示范阈值

作为其它示例，参考俯仰特性可包括与变化的最小可接受速率、响应来自飞行员/自动驾驶仪的向上配平命令的飞机的俯仰变化的预确定速率、响应来自飞行员/自动驾驶仪的向下配平命令的飞机的俯仰变化的预确定速率等有关的值。参考俯仰特性也可包括历史参考俯仰特性，例如包括与飞机的水平稳定器***有关的历史数据或用于多个其它飞机的历史数据。因此，可将收到的数据与从相同飞机的以前飞行获得的结果比较及针对整个机群进行比较。此外，参考俯仰特性可包括如通过接收传感器28之一的输出等在飞行期间已确定的值。以此方式，将理解的是，可在操作期间定义参考俯仰特性。备选，参考位置值可存储在如上所述的数据库之一中。以此方式，可将从传感器28收到的数据与俯仰特性参考值进行比较。例如，比较可包括确定收到的数据是在值的范围内还是在界限外。

在106，基于在104的比较，可诊断水平稳定器***中的故障。例如，在比较指示收到的数据在界限外或不可行时，可诊断水平稳定器***20中的故障。以此方式，控制器30和/或计算机40可确定比较的结果是否可接受。在比较指示收到的数据满足预确定的阈值时，也可确定故障。术语“满足”阈值在本文中用于表示变动比较满足预确定的阈值，如等于、小于或大于阈值。将理解的是，此类确定可轻松地改变成由肯定/否定比较或真/假比较来满足。例如，数据是数值上的倒数时，通过应用大于测试，能够轻松满足小于阈值。也可预见的是，收到的数据与多个俯仰特性相关，并且可在多个俯仰特性与对应的多个参考俯仰特性之间进行比较。

可诊断水平稳定器***20中任何数量的故障，包括飞行记录器故障、稳定性传感器故障、俯仰范围和速率校准故障、自动配平不可操作等。例如，通过比较中值俯仰配平位置、中值俯仰配平速率、俯仰配平位置异常的数量、最小俯仰配平速率、向上配平和向下配平命令的差别和俯仰的预期变化与俯仰的实际变化的差别，可诊断飞行记录器或稳定性传感器故障。如果相关阈值通过在多次飞行内的多个相关特性得以满足，则将故障诊断为传感器或记录器故障。相对于表1中的值，如果比较指示相关阈值在多于三次飞行内被这些特征的多于两个特征超过，或者如果这些特征之一完全在界限外，则可通过传感器或记录器诊断故障。

作为又一示例，基于比较中值俯仰配平位置或中值俯仰配平速率和相关阈值，可诊断俯仰范围或速率校准故障。如果相关阈值在多于一定次数的飞行上被超过，则将故障诊断为传感器校准故障。由于在超过表1中的阈值时可视为阈值得以满足，因此，这也可叙述为是在比较指示在多次飞行内满足阈值时。作为仍有的另一示例，如果在向上配平和向下配平命令的数量之间的差别和在俯仰的实际与预期变化之间的差别满足对应参考俯仰特性阈值，则可诊断自动配平不可操作。

在实现中，参考俯仰特性和比较可转换成算法以诊断在水平稳定器***20中的故障。此类算法可转换成包括可执行指令集的计算机程序，计算机程序可由控制器30和/或计算机40执行。计算机程序的另外输入可包括高度、襟翼手柄位置、俯仰配平位置、飞机是在空中还是在地面上、自动驾驶仪向下配平命令、自动驾驶仪向上配平命令、手动向下配平命令、手动向上配平命令。

在108，控制器30和/或计算机40可提供在106诊断的水平稳定器***20的故障的指示。指示可在任何适合位置以任何适合方式提供，包括在驾驶舱16中主飞行显示器上和/或在地面站42的显示器上。例如，如果控制器30运行程序，则适合的指示可在飞机10上提供和/或可上载到地面***42。备选，如果计算机40运行程序，则指示可上载到或以其它方式传递到飞机10。备选，可传递指示，使得它可在另一位置（如航线控制或航务部）提供。

将理解的是，诊断水平稳定器故障的方法是灵活的，并且所示方法只是用于说明目的。例如，由于可以理解步骤可以不同逻辑顺序继续，或者另外的或中介步骤可包括在内而不减损（detract）本发明的实施例，因此，所示步骤的顺序只是用于说明目的，并且无意以任何方式限制方法100。作为非限制性示例，方法100也可包括接收与在一次飞行期间或在多次飞行期间飞机的俯仰有关的数据，并且通过使用在一次飞行内对在多次飞行内的比较的结果，可检测到不同故障。将理解的是，使用的飞行的数量和设置的各种阈值全部是可配置的。将理解的是，飞机10的控制器30和/或计算机40可接收数据，比较收到的数据，诊断故障以及提供指示。

上述实施例的有利效应包括由飞机在飞行期间收集的数据可用于诊断水平稳定器故障。这减少了维护时间，并降低了由于水平稳定器***产生的故障和问题的操作影响。特别是可降低诊断问题所要求的时间，并且可更准确地诊断问题。通过降低维护成本、重新计划成本，并且最小化操作影响（包括最小化飞机停留地面的时间），这就可允许实现成本节约。

此书面说明使用示例公开了本发明，包括最佳模式，并且也允许本领域的技术人员实现和使用本发明，包括制作和使用任何器件或***并执行任何包含的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，并且可包括本领域技术人员明白的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求书面语言并非不同的结构要素，或者包括具有与权利要求书面语言并非实质不同的等效结构要素，则它们将在权利要求范围内。

Claims

1.一种诊断飞机中水平稳定器***故障的方法，所述方法包括：

接收来自可操作地耦合到所述水平稳定器***的传感器的与所述飞机在飞行期间的俯仰的特性有关的数据；

由控制器比较所述收到的数据和参考俯仰特性；

基于所述比较，由控制器诊断所述水平稳定器***中的故障；以及

提供所述诊断的故障的指示。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述收到的数据与以下俯仰特性的至少之一有关：

中值俯仰配平位置、中值俯仰配平速率、俯仰配平位置异常的数量、最小俯仰配平速率、向上配平和向下配平命令的差别和俯仰的预期变化与俯仰的实际变化的差别。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述参考俯仰特性是阈值特性。

4.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述诊断所述故障包括指示所述收到的数据在界限外的所述比较。

5.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述收到的数据与多个俯仰特性相关。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述比较包括比较所述多个俯仰特性和对应的多个参考俯仰特性。

7.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述收到的数据包括用于多次飞行的数据。

8.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述诊断所述故障包括在所述比较指示阈值在多次飞行内通过多个相关特性得以满足时，通过传感器或记录器诊断所述故障。

9.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述收到的数据与自动驾驶仪最小配平速率、在所述多个向上配平和向下配平命令之间的差别及在俯仰的实际与预期变化之间的差别有关。

10.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述诊断所述故障包括在所述比较指示所述相关特性满足对应参考俯仰特性阈值时，通过自动配平诊断所述故障。

11.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述收到的数据包括用于多次飞行的数据。

12.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述收到的数据包括所述飞机的中值俯仰配平位置或所述飞机的中值俯仰配平速率。

13.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述诊断所述故障包括在所述比较指示阈值在多次飞行内得以满足时，通过传感校准诊断所述故障。

14.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述飞机的控制器接收所述数据，比较所述收到的数据，诊断所述故障，并且提供所述指示。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述控制器利用算法诊断所述故障。