CN111470047B - 一种民航飞机引气和/或空调***健康监控方法 - Google Patents

一种民航飞机引气和/或空调***健康监控方法 Download PDF

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Abstract

一种民航飞机引气和/或空调***健康监控方法，其通过在机载ACMS***中设置主动监控飞机引气***和/或空调***的健康状态的事件逻辑，以及定制包含引气***和/或空调***状态参数的报文格式来监控引气***和/或空调***的健康状态，在健康状态下降致使所述事件逻辑被触发时，ACMS根据定制的所述报文收集状态参数，并触发飞机下行ACARS报文信息至地面工程监控模块。通过本发明方法监控飞机引气***和/或空调***的健康状态，实现简单，具有通用性,引气***和/或空调***健康状态下降时，自动下行包含引气***和/或空调***状态参数的报文到地面，辅助机组和地面机务人员了解故障发生时***关键参数的变化，以便维修排故和故障定位。

Description

一种民航飞机引气和/或空调***健康监控方法
技术领域
本发明所属行业是民用航空交通运输业，特别是民航飞机健康监控领域以及民航维修工程领域。
背景技术
相关***介绍
关于民航飞机的引气***
民航飞机的增压空气主要来源是发动机压气机引气，它是飞机正常飞行时的主要气源。引气***主要负责给飞机客舱空调与增压，机翼前缘及发动机进气道前缘的热气防冰，发动机启动用气源、饮用水及液压油箱等***的增压等。由于发动机压气机的出口参数随飞行高度、飞行速度和发动机工况等有较大的变化，为了减少引气***供气参数的波动，在发动机压气机的引气管路上设置了相应的控制和调节装置，从而使得在飞机飞行的各阶段和地面工作时，引气***的供气压力、温度及流量在规定的范围之内。
发动机引气***的目的是：
-调节引气温度在200±15℃
-调节引气压力在48±4psi
-选择合适的压气机引气，低压级或高压级压气机引气。
因此，发动机引气***主要有三大功能，分别为温度控制功能和压力调节功能及压力控制功能(选择高压或低压压气机引气)。
1、温度控制功能
发动机引气温度控制功能主要通过恒温器(THC)和恒温控制电磁阀(THS)的自动调温以及引气监控计算机(BMC)控制的超温自动关断来实现，引气温度传感器向BMC提供用于指示和监控的温度信号。
2、压力调节功能
发动机引气***压力调节功能主要靠压力调节活门(PRV)来实现，电磁阀(THS)使其关闭同时引气监控计算机(BMC)控制的超压自动关断来实现，两个压力传感器，用于压力控制及显示。
3、压力控制功能(选择高压与低压压气机引气)
发动机引气的压力控制功能主要靠高压引气活门HPV来完成，当发动机处于高功率，中压级引气足够高的时候，高压引气活门HPV关闭，使用中压级压气机给引气***供气；当发动机处于低功率，中压级压气机引气压力不足时，高压引气活门HPV打开，使用高压级压气机给引气***供气。而在巡航阶段，为了经济性考虑，使用的是中压压气机给引气***供气。
关于民航飞机的空调***
民航飞机空调***基本任务让飞机在不同的飞行状况下和外界条件下，使飞机的驾驶舱、客舱、设备舱及货舱具有良好的环境参数，以保证飞行人员和乘客的正常工作条件和生活环境、设备的正常工作及货物安全。飞机座舱环境参数主要是指座舱空气的温度，压力和压力变化率，其他还包括空气的流速，湿度，清洁度和噪音等。为保证座舱内部条件良好，应使这些参数控制在规定范围之内。
飞机的空调***主要由制冷***、空气分配***、增压***、区域温度控制***、电子设备通风***及货舱通风/加热***等组成。它们的主要作用为：通过控制空气流量来控制机舱压力及换气,通过控制驾驶舱及客舱的温度,用于客舱空气的再循环。
制冷***作为整个空调***中的重要组成部分，它的主要功能包括：控制空调组件(以下简称组件PACK)的引气量；降低空气温度；控制组件出口空气的温度和湿度，PACK空调组件是制冷***中的核心组件，民航飞机装配两套可同时或者独立工作的空调组件，空调组件的作用是将引气***提供的高压、高温引气转变为低温、低压可供座舱温度调节之用的“冷”空气。空调组件由流量控制活门、热交换器、空气循环机、冷凝器、再加热器、旁通活门、防冰活门、水分离器以及对空调组件进行监控的多个传感器和PACK计算机组成。以上部件除PACK组件控制器外，都安装于空调舱内。空调组件的工作原理如下：
通过流量控制活门的热引气进入空调组件，然后空气通过主件中的几个步骤,引气经过主热交换器，然后到压缩机。空气在主热交换器中被冷却，然后经过加热器、冷凝器和水分离器，水分离器用来把从涡轮空气来的空气中的水分子清除掉。空气在涡轮部分要膨胀，这使得涡轮的排气温度非常低。涡轮带动压缩机和冷却空气风扇，而得到经过调温、调湿的冷空气，也就是将原先进入PACK组件前的高温、高压热空气转变为温度较低、压力略大于座舱压力的可供进行座舱温度调节的“冷”空气。其中有两个步骤是热空气通过散热器进行热交换，在交换器四周是高空中的冷空气，通过在机腹有两个相同的开口舱，把高空的冷空气引入，然后对空气进行降温。
中央维护***CMS
飞机上的中央维护***(Central Maintenance System，CMS)是十分重要的航空电子设备，它可以用来纪录、分析飞机的飞行状态，监测各种机载设备的工作情况，并为维护人员提供故障报告。
中央维护***有2个CMC(Central Maintenance Computer)组件,每个航空电子***组件都包含一个BITE(Built-In Test Equipment)用于探测和隔离故障设备。CMC采集并处理各***组件传输过来的BITE数据和ECAM(ElectronicCentralized AircraftMonitoring)的警告。
***BITE检测到故障分为3类。1类故障影响到当前航班的飞机正常运行，这些故障信息会显示在驾驶舱提醒机组，1类故障信息一般会伴有驾驶舱警告。2类故障不会影响到当前航班的飞机正常运行，如果重复发生则会影响到航班正常。2类故障可在发动机关机后，通过ECAM查看故障信息。3类故障不会影响航班正常，也不会在驾驶舱显示。
飞机飞行过程中，CMC会实时收集驾驶舱警告信息和相应的1类故障信息，然后通过ACARS发送至地面。飞机着陆后，CMC会收集驾驶舱警告信息和1类、2类故障信息，组成航后报PFR(Post Flight Report)，然后通过ACARS发送至地面。
现有飞机状态监控***ACMS
飞机状态监控***ACMS(Aircraft Condition Monitoring System)是飞行数据接口监控组件(FDIMU Flight Data Interface and Management Unit)里面的***，能实时收集数据，并可以与机载的打印机和多功能控制显示组件MCDU通信，可用于飞机发动机状态及关键***的监控以及特殊的工程调查。
ACMS能收集到各种原始数据，然后通过逻辑触发机载的飞机通信以及寻址与报告***(ACARS)产生报文，然后通过ACARS空地数据链路发送到地面接收站，最后传送到航空公司的终端。
DAR是Digital ACMS Recorder缩写，是飞行数据保存记录器的一种，可由航空公司通过ACMS软件完成数据采集客户化，通过参考FDIMU组件的总线参数规范，记录所需的参数。FDIMU会将DAR数据传输至无线组件WQAR(Quick access recorder)，飞机航后WQAR通过手机网络将数据发送至航空公司。
现有ACARS及其数据通信技术
ACARS(Aircraft Communication Addressing and Reporting System)--飞机通信寻址与报告***，是目前飞机的空地实时数据链路，由数据服务供应商承担数据通讯基础建设与有偿数据转播服务。
ACARS***主要由机载设备***、地空数据通信网络和地面应用***构成。
在A320/A330机载设备中，由空中交通服务组件(ATSU)和内置软件航空公司运行控制(AOC)为核心组件，可与飞行监控***(FMS)、中央维护***(CMS)、飞机状态监控***(ACMS)、高频(HF)/甚高频(VHF)/卫星通讯***(SATCOM)、机载打印机、多功能控制显示组件(MCDU)等通信，并组成完整的ACARS机载设备***。
地空数据通信网络中，ATN网络是以SITA、ARINC两大独立数据供应商(DSP)组成的，总计10多个数据营运商为主体的，覆盖到包括南北极区域(使用HF通讯技术，信号较差)乃至全球每个角落的航空电信网络。
AOC应用领域的地面***中，航空公司使用DSP提供的数据链网关接入设备与ATN网络对接，实时获取本航空公司的飞行数据，通过后台应用集成与飞机双向信息互动。
现有技术的缺陷
发动机引气***是飞机的重要***之一，其可靠性会得到极大关注，目前引气***故障多是由于超温/低温、超压/低压、PRV开关/HPV开关等引起的。其中影响最严重且占比最高的为ECAM警告“AIR ENG BLEED FAULT”，即发动机引气失效。超温、超压和低压三种情况均可造成单引气失效，如果在空中出现双发引气故障，客舱将会释压，则会影响到飞行安全。飞机需要立即降低高度飞行，如***无法复位，机组则会决定返航或者备降。空客公司对A330双发失效案例的统计近年来双发引气失效案例高发，自2014年起，世界机队范围内的双发引气失效案例大部分来自中国(约占64％)，而双发引气失效案例中，由于超温引起的失效最多，占比达50％，超压引起的失效占21％，低压引起的失效占29％。
目前引气***常见的维护方式，主要有两种：一是遇到故障，通过收集故障现象及故障信息，依据厂家所给的排故手册TSM，进行排故；二是通过增加维护要求***MRS，定期进行引气***的检查任务,来尽可能达到预防性维护目的。第一种方式属于事后维修排故。第二种方式属于预防性维修，但是效果不好，而且无针对性，通常实施引气健康检查任务时，引气***健康状况良好，可是没多久就可能会出现故障，也就是说，第二种方式无法实现故障位置预测和精确性预防维修。
空调***同样是飞机重要***之一，其健康程度不仅直接影响旅客舒适度，如果产生故障，还会造成释压风险，因此对于该***，航空公司非常重视。根据其原理，常见的故障多由空调组件故障引起。其中影响最严重的为ECAM警告“AIR PACK OVHT”，即组件温度过热。当出现这个ECAM警告时，则会导致组件失效。如果出现双组件失效，将会出现客舱释压。则会影响到飞行安全。根据空客公司统计数据显示，空调***中35％的失效部件属于制冷***，包括配平空气活门TAV、温度控制活门TCV、流量控制活门FCV、空气循环压缩机ACM，即空调组件PACK里的部件。
目前空调***常见的维护方式，主要有三种：一是遇到故障，通过收集故障现象及故障信息，依据厂家所给的排故手册TSM，进行排故；二是通过机组或乘务组报告，然后根据报告内容排故，大多数为体感温度过高，温度调不下来；三是通过增加维护要求***MRS，定期清洗空调组件热交换器，来尽可能达到预防性维护目的。第一、二种方式属于事后维护排故。第三种方式属于预防性维修，但是效果不好，无针对性，无法实现故障位置预测和精确性预防维修。
现有的中央维护***CMS可以采集引气***、空调***的故障信息以及ECAM警告信息，并可以通过ACARS报文发送至航空公司，但是CMS的CMC采集故障和警告信息时，此时的引气***、空调***已经是出现故障了。所以，CMS***其实只能起到实时监控故障，无法起到预防维修的目的，而且该***无法收集故障时的相关参数。
另外，现有技术中还存在DAR数据记录的引气***、空调***的关键参数不全，以及机务排故时，无法精确定位飞机的故障的问题。机务无法定位飞机故障，是因为，当前机务排故，通过在MCDU查看19号报文获取信息。19号报文的触发逻辑主要是区域控制器ZC(Zone Control)超温。19号报文中引气***、空调***的参数不全，无法辅助机务精确定位飞机的故障。
发明内容
前面提到，现有的飞机状态监控***ACMS能实时采集引气***、空调***的状态参数，还能通过逻辑触发下行ACARS报文到地面。引气***、空调***实时状态参数采集对实现故障定位具有重要意义，鉴于此，本发明旨在提供一种以飞机状态监控***ACMS为基础的民航飞机引气和/或空调***健康监控方法。
本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种民航飞机引气和/或空调***健康监控方法：
通过在机载ACMS***中设置主动监控飞机引气***和/或空调***的健康状态的事件逻辑，以及定制包含所述引气***和/或空调***状态参数的报文格式来监控所述引气***和/或空调***的健康状态，在所述引气***和/或空调***的健康状态下降致使所述事件逻辑被触发时，机载ACMS***根据定制的所述报文收集引气***和/或空调***状态参数，并触发飞机下行ACARS报文信息至地面工程监控模块以通知地面机务人员。
相比现有技术中通过中央维护***CMS进行故障监控的方式而言，本发明改为通过ACMS里的事件逻辑来实现监控，可利用其能实时采集引气***、空调***的状态参数的优势，不仅实现故障报警，还可通过下行包含故障或状况发生时的相关参数的报文，辅助地面机务人员实现故障定位。另外，机组人员也可以在MCDU中通过查看所述报文获取引气***、空调***的参数信息，从而辅助机组精确定位飞机的故障。
监控飞机引气***和/或空调***的健康状态的事件逻辑包括监控引气***和/或空调***的ECAM警告的事件逻辑。
监控飞机引气***和/或空调***的健康状态的事件逻辑还包括监控飞机引气***和/或空调***关键参数的性能衰退情况的事件逻辑，以便实现故障定位和精确性预防维修。监控这些关键参数的性能衰退情况，在它们触发警告前，通过设置更为收紧的门限值(即更易被触发的门限值)，监控它们是否有触发警告的趋势。
虽然采用ACMS的事件逻辑监控具有居多优势，但同CMS一样，它们都是一种较为被动的获取信息的方式，具体指，它们都只能等待相关事件发生后***反馈，人们才能获知。为改变该状况，本发明作出如下改进：
地面工程监控模块上行ACARS指令至机载ACMS***；
机载ACMS***中设置有监控所述ACARS指令的事件逻辑，在该事件逻辑被触发时，机载ACMS***收集飞机引气***和/或空调***的状态参数，并触发飞机下行ACARS报文信息至地面工程监控模块，以便让人们能主动获取引气***、空调***的实时参数，实现主动监控。
本发明通过如下步骤解决现有技术中DAR数据记录的引气***、空调***的关键参数不全的问题：所述方法还包括在机载ACMS***中增加DAR参数的步骤，使得DAR中记录的参数包括：
PUD1：左管道上游压力；PUD2：右管道上游压力；CIT1：左压气机入口温度；CIT2：右压气机入口温度；COT1：左压气机出口温度；COT2：右压气机出口温度；HXT1：左热交换器出口温度；HXT2：右热交换器出口温度；TP1：左组件出口温度；TP2：右组件出口温度；HXC1：左热交换器堵塞；HXC2：右热交换器堵塞；ATPO1：左预冷器出口命令温度；ATPO2：右预冷器出口命令温度；ATW1：左水冷器命令温度；ATW2：右水冷器命令温度；APD1：左管道命令压力；APD2：右管道命令压力。
监控飞机引气***和/或空调***的健康状态的事件逻辑的监控时序为：只要发动机或者APU处于运行状态，该事件逻辑就处于运行状态。
监控引气***的ECAM警告包括监控如下四种警告中的一种或两种以上：
(5)ECAM警告“AIR ENG BLEED FAULT”
监控左右引气***的参数“ENG BLEED FAULT”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生；
(6)ECAM警告“AIR ENG BLEED NOT CLOSED”
监控发动机关闭PRV指令参数”ENG PRV CLOSURE CMD”和PRV状态来判断事件是否发生；
(7)ECAM警告“HPV NOT OPEN”
监控***参数“ENG HPV FAULT”和发动机运作状态来判断事件是否发生；
(8)ECAM警告“AIR BLEED LO TEMP”
监控***参数“AIR BLEED LO TEMP”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生。
监控空调***的ECAM警告包括监控如下两种警告中的一种或两种：
(3)ECAM警告“AIR PACK OVHT”
监控左右空调***的参数“PACK OVERHEAT”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生；
(4)ECAM警告“AIR PACK REGUL FAULT”
监控左右空调***的参数“PACK REGUL FAULT”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生。
监控飞机引气***关键参数的性能衰退情况，主要指监控如下参数中的一种或两种以上：预冷器出口温度TPO、预冷器进口管道压力PD和高压引气活门HPV关闭时的PRV上游压力PUD。
监控空调***关键参数的性能衰退情况，主要指监控如下参数中的一种或两种以上：环境温度TAT与组件出口温度的差值、压气机出口温度COT与压气机进口温度CIT的差值以及左右空调***的参数“HEAT EXCHANGER CLOGGED”。
在如下情况下判断空调***关键参数性能衰退：
在环境温度TAT减去组件出口温度少于28℃时；
在压气机出口温度COT减去压气机进口温度CIT少于12℃时；
在左右空调***的参数“HEAT EXCHANGER CLOGGED”从假FALSE变为真TRUE时。
上述定制报文中包含的状态参数包括：
ACID：飞机号；DATE：日期；UTC：UTC时间；FROM：起飞机场；TO：达到机场；FLT：航班号；CODE：故障代码；CNT：报文计数器；SAT：静温；PH：飞行阶段；TIEBCK：回接码；DMU IDENT：数字管理组件件号；MOD：模式；AP1：1号自动驾驶；AP2：2号自动驾驶；CAS：计算空速；CZL：区域控制器布局；TAT：总温；ALT：高度；MN：马赫数；SYS：报文***号；BLEED STATUS：引气状态字；APU：APU引气活门；NL：报文号；TTE：报文事件；ESN：发动机序号；EHRS：发动机飞行小时数；ERT：发动机运行时间；ECYC：发动机循环数；ECW1：发动机控制字1；ECW2：发动机控制字2；EPR：发动机压气比；EGT：发动机出口温度；FAV：风扇空气活门；REASON：报文原因；N1：发动机低压转子转速；N2：发动机高压转子转速；P30：P30压力；T30：T30温度；TPO：预冷器出口温度；PD：管道压力；COT：压气机出口温度；RO：冲压空气出口位置；RI：冲压空气进口位置；PF：组件流量；TW：水冷器温度；PRV：压力调节活门；HPV：高压关断活门；CIT：压气机入口温度；HXT：热交换器出口温度；ATW：水冷器命令温度；ATPO：预冷器出口命令温度；APD：管道命令压力；HXC：热交换器堵塞；BTS：引气温度；PIP：组件进口压力；PUD：管道上游压力；PHP：高压出口压力；TP：组件出口温度；PTV：组件温度控制活门；FV：流量控制活门；ZA：区域控制器；PBV：流量控制活门位置；ZCB：客舱高度；PDC：客舱压力差；ZLD：着陆场高；VSCB：客舱高度速率；PCW1：客舱压力控制字1；PCW2：客舱压力控制字2；FOV：前外流活门位置；V1：客舱温度调节活门1；V2：客舱温度调节活门2；V3：客舱温度调节活门3；V4：客舱温度调节活门4；V5：客舱温度调节活门5；V6：客舱温度调节活门6；V7：客舱温度调节活门7；ST1：驾驶舱选择目标温度；ST2：前舱选择目标温度；ST3：中舱选择目标温度；ST4：后舱选择目标温度；ST5：货仓选择目标温度；AOV：后外流活门位置；CPC：客舱压力控制。
有益效果：
1)本发明通过在ACMS***里设置事件逻辑监控飞机的引气***、空调***的健康状态，通过定制报文收集故障时***关键状态参数，实现简单，而且方法具有通用性,引气***、空调***的健康状态下降致使逻辑触发后，ACMS自动下行包含所述状态参数的报文到地面，辅助机组和地面机务人员了解故障发生时***关键参数的变化，以便维修排故和故障定位；
2)本发明监控飞机引气***和/或空调***的健康状态，不仅监控ECAM故障警告，还监控关键参数的性能衰退情况，可以实现故障位置预测和精确性预防维修，减少引气***、空调***的故障率，保障飞机安全、航班正点飞行；
3)本发明能通过上行指令实现飞机引气***和/或空调***状态参数的主动获取，实现主动监控，以便进行故障跟踪等；
4)本发明方法灵活性好，其触发逻辑可在MCDU中灵活设置；
5)本发明方法收集的状态参数全面，能很好的辅助机组和地面机务人员进行故障分析；
6)本发明方法DAR记录的参数全面。
附图说明
图1为本发明方法的示意图；
图2为本发明方法基于的***的***整体架构图；
图3为EBS监控时序图；
图4为EBS事件触发逻辑的流程图；
图5为引气***监控子程序的流程图；
图6为空调***监控子程序的流程图；
图7为EBS报文打印格式样式；
图8为EBS报文打印格式样本；
图9报文解码器的解码流程；
图10报文解码器对上行指令的处理流程；
图11报文解码器消息推送的流程；
图12为邮件格式样本。
具体实施方式
下面以民航A320/A330飞机为例，具体介绍本发明的民航飞机引气和/或空调***健康监控方法，但显然，本发明是一种通用的方法，并不局限于这两种机型。
本发明的民航飞机引气***和空调***的健康状态监控方法，总体方案如下：
1)通过在机载ACMS***中设置主动监控飞机引气***和空调***的健康状态的事件逻辑，下文称为EBS(Engine Bleed System发动机引起***)事件逻辑，同时定制包含引气***和空调***状态参数的EBS报文样式。这些状态参数用于帮助机组或地面机务人员实现故障定位。完成后，将具有上述EBS功能的ACMS软件安装在飞机的飞行数据接口监控组件FDIMU中。
2)ACMS通过EBS事件逻辑，实时监控飞机的引气***和空调***的健康状态，当引气***、空调***出现ECAM警告时，触发EBS事件逻辑，ACMS根据EBS报文样式收集两***的状态参数，并触发飞机下行EBS报文至地面以通知地面机务人员。下行的EBS报文，格式遵循标准ACARS报文ARINC620协议规范，属于ACARS报文。
3)另外，在引气***、空调***出现***关键参数的性能衰退情况时，EBS事件逻辑同样被触发，ACMS同样会根据EBS报文样式收集两***的状态参数，触发飞机下行EBS报文至地面。
4)地面工程监控模块负责接收ACARS报文。本发明方法还可以通过地面工程监控模块上行ACARS指令至飞机，触发ACMS下行EBS报文，实现主动采集飞机引气***、空调***实时状态参数。总体简图如图1所示。
本发明通过ACMS来实现民航飞机引气***、空调***的健康状态监控，首先，该方法实现简单，具有通用性，其次，该方法利用了ACMS***能采集到引气***、空调***的状态参数的优势，不仅能实现故障报警，而且，还可收集***关键参数辅助机组(可通过MCDU查看报文信息)及地面机务人员实现故障定位。另外，该方法对***关键参数的性能衰退情况进行监控，可辅助机组和地面机务人员对飞机进行精确性预防维修。再者，本发明方法还可自动上传指令信息以获取引气***、空调***的实时状态参数，实现了主动监控。
***整体架构
本发明民航飞机引气***、空调***健康状态监控方法基于的***主要分为四个模块：机载ACMS监控模块，基础数据链路服务，地面工程监控模块，用户终端。***整体架构如图2所示。
(1)机载ACMS监控模块
该模块主要由飞行数据接口监控组件FDIMU、ACMS、中央维护***CMS、多功能控制显示单元MCDU、空中交通服务组件ATSU等组成。
机载ACMS监控模块主要负责监控飞机引气***、空调***的健康状态，收集***状态参数，以及触发EBS报文，然后将EBS报文发至飞机的空中交通服务ATSU，然后ATSU通过ACARS数据链路将EBS报文发送至地面。机载ACMS监控模块可接收上行ACARS指令，然后实时触发EBS报文至地面。
控制显示单元MCDU页面可灵活修改EBS报文的触发逻辑，抑制每一种触发代码。
(2)基础数据链路服务
基础数据链路服务主要包括航空数据服务商提供的ACARS数据链路服务，目前ACARS数据服务商主要为SITA、ARINC、ADCC等，航空公司只需在飞机上安装ACARS组件，地面内部网络部署相应的网关，并和数据服务商签订数据服务即可实现数据链路服务，本文不作详细说明。
(3)地面工程监控模块
地面工程监控模块是由地面的报文解码器，报文数据库等组成。主要实现ACARS报文的解码，消息推送，上行指令等功能。
(4)用户终端
用户终端主要服务于维修控制人员，提供消息订阅以及报文查询的WEB服务。
1)机载ACMS监控模块功能的实现
EBS监控时序
民航飞机的引气***、空调***主要由发动机和辅助动力装置APU辅助提供气源。飞机航前，当APU未启动时，EBS监控处于抑制状态，当APU启动，开始进行EBS监控，飞机起飞至着陆后，APU启动，发动机关闭。然后飞机短停。接着进行下一个航段的飞行，只要发动机或者APU处于运行状态，EBS监控处于运行状态。飞机航后，APU关闭时，EBS处于抑制状态。EBS监控时序图如图3所示，依照该监控时序，可以很好地抑制虚假故障报文。
EBS监控事件
引气***
民航飞机引气***EBS监控类型主要分ECAM警告和精确性预防维修PPM。ECAM警告监控通过ACMS软件采集触发ECAM警告相应的参数计算实现，然后收集相应的状态参数，触发包含这些状态参数的EBS报文下行至地面，以便帮助机务维修排故和故障定位。精确性预防维修PPM通过监控引气***关键参数的性能衰退情况，触发飞机下行EBS报文信息至地面，以便实现针对性、部件级别的性能衰退跟踪。具体监控如下：
(1)ECAM警告“AIR ENG BLEED FAULT”
引气***的ECAM警告“AIR ENG BLEED FAULT”主要由于引气管道的超温、超压、低压引起的。该警告会导致引气失效，等级高。如果出现双引气失效，则会导致客舱释压。通过监控左右引气***的参数“ENG BLEED FAULT”从假FALSE变为真TRUE。然后生成事件代码4110、4120，详见引气***监控事件表。
(2)ECAM警告“AIR ENG BLEED NOT CLOSED”
引气***的ECAM警告“AIR ENG BLEED NOT CLOSED”主要由于发动机给出引气关闭指令，但压力调节活门PRV未关闭，或在10S内未关闭，触发警告。通过监控发动机关闭PRV指令参数”ENG PRV CLOSURE CMD”和PRV状态处于打开来判断。然后生成事件代码4210、4220，详见引气***监控事件表。
(3)ECAM警告“HPV NOT OPEN”
引气***的ECAM警告“HPV NOT OPEN”主要由于高压引气活门HPV未能及时关闭，而触发的警告。通过监控***参数“ENG HPV FAULT”和发动机运作状态来判断。然后生成事件代码4310、4320，详见引气***监控事件表。
(4)ECAM警告“AIR BLEED LO TEMP”
引气***的ECAM警告“AIR BLEED LO TEMP”主要由于预冷器温度传感器低于150℃时，触发该警告。通过监控***参数“AIR BLEED LO TEMP”，从假FALSE变为真TRUE。然后生成事件代码4410，详见引气***监控事件表。
(5)精确性预防维修PPM“TPO>240℃”
此PPM功能用于预防由于超温而引起的引气失效。当预冷器出口温度TPO达到257℃超过55s或270℃超过15s或290℃超过5s则触发警告“AIR ENG BLEED FAULT”，并自动关闭PRV(压力调节活门PRV)，从而导致引气失效。通过监控参数TPO超240℃持续30s。生成事件代码5110、5120，详见引气***监控事件表。
(6)精确性预防维修PPM“PD>55PSI”
此PPM功能用于预防由于超压而引起的引气失效。正常压力PD调节在44psi-52psi，预冷器进口管道压力(PD)超过60psi超过15s则触发警告,然后PRV关闭，从而导致引气失效。通过监控参数PD超过55psi超过15s。生成事件代码5130、5140，详见引气***监控事件表。
(7)精确性预防维修PPM“PUD<18PSI”
此PPM功能用于监控飞机引气***处于低压引气提供气源，而飞机的引气压力过低。正常压力调节在44psi-52psi。通过高压引气活门HPV判断飞机处于低压引气提供气源，并且监控参数PUD少于18psi超过15s。生成事件代码5150、5160，详见引气***监控事件表。
表1引气***监控事件表
事件代码 事件描述 类型 等级 参数
4110 AIR ENG1 BLEED FAULT ECAM 高 ENG1 BLEED FAULT
4120 AIR ENG2 BLEED FAULT ECAM 高 ENG2 BLEED FAULT
4210 AIR ENG1 BLEED NOT CLSD ECAM 中 ENG1 PRV CLOSURE CMD
4220 AIR ENG2 BLEED NOT CLSD ECAM 中 ENG 2PRV CLOSURE CMD
4310 AIR ENG1 HPV NOT OPEN ECAM 中 ENG 1HPV FAULT
4320 AIR ENG2 HPV NOT OPEN ECAM 中 ENG 2HPV FAULT
4410 AIR BLEED LO TEMP ECAM 中 BLEED LO TEMP
5110 TPO1>240℃ PPM 中 ENG 1PRECOOL OUTLET TEMP
5120 TPO2>240℃ PPM 中 ENG 2PRECOOL OUTLET TEMP
5130 PD1>55PSI PPM 中 ENG 1PRECOOL INLET PRESS
5140 PD2>55PSI PPM 中 ENG 2PRECOOL INLET PRESS
5150 PUD1<18PSI AND HPV1 CLOSED PPM 低 ENG 1PRV UPPER PRESSURE
5160 PUD2<18PSI AND HPV2 CLOSED PPM 低 ENG 2PRV UPPER PRESSURE
空调***
民航飞机空调***EBS监控类型主要分ECAM警告和精确性预防维修PPM。ECAM警告监控通过ACMS软件采集相应的参数计算来实现，然后收集相应的状态参数，触发EBS报文下行至地面，以便帮助机务维修排故和故障定位。精确性预防维修PPM通过监控空调***关键参数的性能衰退情况，触发飞机下行EBS报文信息至地面机，以便实现针对性、部件级别的性能衰退跟踪。具体监控如下：
(1)ECAM警告“AIR PACK OVHT”
空调***的ECAM超温警告“AIR PACK OVHT”，触发条件有两个，一个是组件出口温度TP超过95℃，或是压气机出口温度COT超过260℃，从而导致组件失效。通过监控左右空调***的参数“PACK OVERHEAT”从假FALSE变为真TRUE。然后生成事件代码4510、4520，详见空调***监控事件表。
(2)ECAM警告“AIR PACK REGUL FAULT”
空调***的ECAM超温警告“AIR PACK REGUL FAULT”，其主要由于相关计算机供电故障、压气机出口温度传感器COT故障或压气机进口温度传感器CIT故障、温度控制活门TCV故障，或是流量控制活门FCV故障或者冲压空气进口/出口作动器故障时，会触发警告。通过监控左右空调***的参数“PACK REGUL FAULT”从假FALSE变为真TRUE。然后生成事件代码4610、4620，详见空调***监控事件表。
(3)精确性预防维修PPM“TAT-TP<28℃”
此PPM功能用于预防飞机空调PACK组件过热而导致失效，当组件出口温度TP高于15度，驾驶舱和客舱体感温度非常热，很不舒服。机组基本会报告机务温度过高。造成组件温度过高原因很多，可能为热交换器堵塞、空气循环机ACM效率下降等。由于组件温度过高多发生在夏天。通过监控环境温度TAT减去组件出口温度少于28℃时触发。然后生成事件代码5210、5220，详见空调***监控事件表。
(4)精确性预防维修PPM“COT-CIT<12℃”
此PPM功能用于预防飞机空调***的空气循环机ACM效率下降。从而进一步预防空调PACK组件过热而导致失效。通过监控压气机出口温度COT减去压气机进口温度CIT少于12℃时触发。然后生成事件代码5230、5240，详见空调***监控事件表。
(5)精确性预防维修PPM“HEAT EXCHANGER CLOGGED”
此PPM功能用于预防飞机空调***的空调热交换器堵塞。空调热交换器堵塞就会导致ACM的效率下降，最终导致空调PACK组件过热而导致失效。通过监控左右空调***的参数“HEAT EXCHANGER CLOGGED”从假FALSE变为真TRUE。然后生成事件代码5250、5260，详见空调***监控事件表。
表2空调***监控事件表
Figure BDA0002395088310000151
Figure BDA0002395088310000161
表1、2事件代码Code与监控等级形成统一的规范，可以方便工程人员和地面一线机务交流，也可方便地面快速查找排故。
ACMS软件详细设计
ACMS软件设计主要包括触发逻辑，ACMS报文的设置，增加DAR记录参数，设置MCDU页面等。
EBS触发逻辑
触发逻辑是ACMS软件的核心，ACMS软件包含很多触发逻辑，本发明涉及的触发逻辑的事件为表1、2EBS监控事件中的引气***和空调***。当发动机或者APU启动时，EBS事件触发逻辑时刻监控引气***、空调***的健康状态(未被抑制情况下，用户可在MCDU界面人为设置是否抑制某事件逻辑的触发)，详细如图4、5、6所示。
EBS报文设置
ACMS报文一般由触发逻辑产生，也可以通过上行指令产生。本发明设计EBS报文，报文号为18号。里面包含反应引气***和空调***状态的关键飞行参数。EBS报文包含两种格式：打印格式和ACARS格式。飞机下传报文至地面默认使用ACARS格式，打印格式用于地面机务查看或通过MCDU页面打印查看。报文范本如图7、8所述。EBS报文参数如表3所示。
表3EBS报文参数表
Figure BDA0002395088310000162
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Figure BDA0002395088310000171
/>
Figure BDA0002395088310000181
增加DAR记录参数
在ACMS中调出DAR记录所需参数表，将字段是否新增改为“是”即可。本发明中DAR记录的参数如表4所示。
表4DAR记录所需参数表
Figure BDA0002395088310000182
/>
Figure BDA0002395088310000191
MCDU灵活设置页面
EBS事件触发逻辑中的参数可以灵活在MCDU页面中设置，以方便各个飞机直管单位个性化灵活设置监控。只要在MCDU页面中修改灵活参数，ACMS事件逻辑就会灵活地相应变化，以适应个性化需求。可设置内容具体包括：在MCDU中灵活设置报文路由；在MCDU中按照事件代码抑制触发逻辑，显示“1”表示不抑制；在MCDU页面中灵活设置触发逻辑的触发门限值和持续时间等。
2)地面工程监控模块功能的实现
地面工程监控模块主要负责EBS的ACARS报文的解码(通过报文解码器实现)，ACARS报文的数据库存储，上行指令和消息推送等。
报文解码器
报文解码器负责EBS报文的解码工作，具体操作如下步骤，如图9所示。
1)通用报文解码器每次运行时，先扫描上行报文池是否有上行报文，如果有上行报文，则触发上行指令子程序。
2)然后运行通用报文解码器主控程序，扫描ACARS报文池，逐个按照ARINC620规范预解析，解析ACARS报文ARINC620表头，然后将报文存预解码表。
3)如果满足飞机号在EBS表中，报文SMI＝DFD，报文内容开头＝“EBS”，表明这是要监控的飞机的EBS报文，接着进行报文EBS解码。如果不满足则进行下一个报文解码。
4)解码完成后，EBS报文存数据库，然后判断该报文是否被订阅，订阅规则是按照事件代码CODE来进行消息订阅的。如果有消息订阅，则触发消息推送子程序。
5)完成上面操作后，返回解码器主控进程进行下一个报文解码。
上行指令
上行指令主要负责上行指令信息，然后触发飞机的下行EBS报文，以实现与飞机的实时通信，获取飞机的实时关键参数。具体操作如下步骤，如图10所示。
1)触发上行指令子进程后，然后判断上行指令的类型，单机还是机队。
2)如果是单机上行指令，获取单机状态信息，通过检索数据库中飞机号+OOOI报文+位置报SMI＝M17，来判断飞机是否正常执行飞行。以当前航班飞机15分钟内有收到OOOI报文或者位置报SMI＝M17为依据，来判断飞机是否正在执行航班。满足条件后，上行单机指令，如果不满足，则丢弃。
3)如果是机队上行指令，获取机队状态信息，同样通过检索数据库中飞机号+OOOI报文+位置报SMI＝M17，来判断飞机是否正常执行飞行，当飞机满足15分钟内有收到OOOI报文或者位置报SMI＝M17时，上行指令，如果不满足等着24小时后，则丢弃。
4)上行指令报文信息的内容包含：
飞机号＝B-XXXX(当前飞机)
报文SMI＝DFD(ARINC620的规范，DFD表示指令发至ACMS)
报文内容＝XRP 018 0(上行触发ACMS的18号EBS报文，0表示获取当前报文)。表5为上行报文样本。
表5上行报文样本
Figure BDA0002395088310000211
消息推送
当对应的事件代码CODE被订阅时，触发消息推送子程序，然后数据库获取用户订阅消息信息(飞机号，EBS报文信息，邮件接收者)，然后生成消息事件，发送邮件，最后结束程序，流程如图11所示，邮件格式样本如图12所示。
用户终端自动接收订阅信息
用户终端可以订阅信息，地面***工程可实时转发飞机故障信息至用户的终端。终端用户可实时获知飞机***的性能。
另外，上面实施例，采取对引气***和空调***合并监测的方案，实质它们也可以分开来监测。
文中涉及的缩略语和关键术语如表6所示。
表6文中涉及的缩略语和关键术语定义
Figure BDA0002395088310000221
/>
Figure BDA0002395088310000231
/>

Claims (8)

1.一种民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于：
通过在机载飞机状态监控***ACMS中设置主动监控飞机引气***和空调***的健康状态的事件逻辑，以及定制包含所述引气***和空调***状态参数的报文格式来监控所述引气***和空调***的健康状态，在所述引气***和/或空调***的健康状态下降致使所述事件逻辑被触发时，机载飞机状态监控***ACMS根据定制的所述报文收集引气***和空调***状态参数，并触发飞机下行飞机通信寻址与报告***ACARS报文信息至地面工程监控模块以通知地面机务人员；
监控飞机引气***和空调***的健康状态的事件逻辑包括监控引气***和空调***的ECAM(ElectronicCentralizedAircraftMonitoring)警告的事件逻辑；
监控引气***的ECAM警告包括监控如下四种警告：
(1)ECAM警告“AIRENGBLEEDFAULT”
监控左右引气***的参数“ENGBLEEDFAULT”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生；
(2)ECAM警告“AIRENGBLEEDNOTCLOSED”
监控发动机关闭压力调节活门PRV指令参数”ENGPRVCLOSURECMD”和压力调节活门PRV状态来判断事件是否发生；
(3)ECAM警告“HPVNOTOPEN”
监控***参数“ENGHPVFAULT”和发动机运作状态来判断事件是否发生；
(4)ECAM警告“AIRBLEEDLOTEMP”
监控***参数“AIRBLEEDLOTEMP”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生；
监控空调***的ECAM警告包括监控如下两种警告：
(1)ECAM警告“AIRPACKOVHT”
监控左右空调***的参数“PACKOVERHEAT”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生；
(2)ECAM警告“AIRPACKREGULFAULT”
监控左右空调***的参数“PACKREGULFAULT”从假FALSE变为真TRUE，即判断该事件发生；
监控飞机引气***和空调***的健康状态的事件逻辑还包括监控飞机引气***和空调***关键参数的性能衰退情况的事件逻辑；
监控飞机引气***关键参数的性能衰退情况，包括监控如下参数：预冷器出口温度TPO、预冷器进口管道压力PD和高压引气活门HPV关闭时的压力调节活门PRV管道上游压力PUD；
监控空调***关键参数的性能衰退情况，包括监控如下参数：环境温度TAT与组件出口温度的差值、压气机出口温度COT与压气机进口温度CIT的差值以及左右空调***的参数“HEATEXCHANGERCLOGGED”。
2.根据权利要求1所述的民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于：所述监控方法还包括上行指令步骤：
在地面工程监控模块内的上行指令进程被触发后，先判断所述上行指令的类型，所述上行指令的类型包括单机型和机队型，如果是单机上行指令，则获取单机状态信息，然后通过检索数据库中飞机号+OOOI报文+位置报SMI＝M17，来判断飞机是否正常执行飞行，若是，则地面工程监控模块上行飞机通信寻址与报告***ACARS指令至该单机的机载飞机状态监控***ACMS，如果是机队上行指令，则获取机队状态信息，然后通过检索数据库中机队各飞机的飞机号+OOOI报文+位置报SMI＝M17，来判断正常执行飞行的飞机，地面工程监控模块上行飞机通信寻址与报告***ACARS指令至该机队中全部正常执行飞行的飞机的机载飞机状态监控***ACMS；
机载飞机状态监控***ACMS中设置有监控所述飞机通信寻址与报告***ACARS指令的事件逻辑，在该事件逻辑被触发时，机载飞机状态监控***ACMS收集飞机引气***和空调***的状态参数，并触发飞机下行飞机通信寻址与报告***ACARS报文信息至地面工程监控模块。
3.根据权利要求2所述的民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于，所述方法还包括在机载飞机状态监控***ACMS中增加DAR(DigitalACMSRecorder)参数的步骤，使得DAR中记录的参数包括：
PUD1：左管道上游压力；PUD2：右管道上游压力；CIT1：左压气机入口温度；CIT2：右压气机入口温度；COT1：左压气机出口温度；COT2：右压气机出口温度；HXT1：左热交换器出口温度；HXT2：右热交换器出口温度；TP1：左组件出口温度；TP2：右组件出口温度；HXC1：左热交换器堵塞；HXC2：右热交换器堵塞；ATPO1：左预冷器出口命令温度；ATPO2：右预冷器出口命令温度；ATW1：左水冷器命令温度；ATW2：右水冷器命令温度；APD1：左管道命令压力；APD2：右管道命令压力。
4.根据权利要求1所述的民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于，监控飞机引气***和空调***的健康状态的事件逻辑的监控时序为：只要发动机或者APU(AuxiliaryPowerUnit)处于运行状态，该事件逻辑就处于运行状态。
5.根据权利要求1所述的民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于，在监控到相应ECAM警告或性能衰退事件发生后，即生成相应的故障代码，并标定监控等级，且所述故障代码按照故障类型ECAM或PPM形成统一规范，这里的ECAM表示ECAM警告类故障，PPM表示预防维修类故障。
6.根据权利要求5所述的民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于，在控制显示单元MCDU中设置MCDU灵活设置页面，在该页面中，可灵活修改监控飞机引气***和空调***的健康状态的事件逻辑，抑制每一种故障代码、灵活设置报文路由。
7.根据权利要求1所述的民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于，在如下情况下判断空调***关键参数性能衰退：
在环境温度TAT减去组件出口温度少于28℃时；
在压气机出口温度COT减去压气机进口温度CIT少于12℃时；
在左右空调***的参数“HEATEXCHANGERCLOGGED”从假FALSE变为真TRUE时。
8.根据权利要求1所述的民航飞机引气和空调***健康监控方法，其特征在于，定制报文中包含的状态参数包括：
ACID：飞机号；DATE：日期；UTC：UTC时间；FROM：起飞机场；TO：达到机场；FLT：航班号；CODE：故障代码；CNT：报文计数器；SAT：静温；PH：飞行阶段；TIEBCK：回接码；DMUIDENT：数字管理组件件号；MOD：模式；AP1：1号自动驾驶；AP2：2号自动驾驶；CAS：计算空速；CZL：区域控制器布局；TAT：总温；ALT：高度；MN：马赫数；SYS：报文***号；BLEEDSTATUS：引气状态字；APU：APU引气活门；NL：报文号；TTE：报文事件；ESN：发动机序号；EHRS：发动机飞行小时数；ERT：发动机运行时间；ECYC：发动机循环数；ECW1：发动机控制字1；ECW2：发动机控制字2；EPR：发动机压气比；EGT：发动机出口温度；FAV：风扇空气活门；REASON：报文原因；N1：发动机低压转子转速；N2：发动机高压转子转速；P30：P30压力；T30：T30温度；TPO：预冷器出口温度；PD：管道压力；COT：压气机出口温度；RO：冲压空气出口位置；RI：冲压空气进口位置；PF：组件流量；TW：水冷器温度；PRV：压力调节活门；HPV：高压关断活门；CIT：压气机入口温度；HXT：热交换器出口温度；ATW：水冷器命令温度；ATPO：预冷器出口命令温度；APD：管道命令压力；HXC：热交换器堵塞；BTS：引气温度；PIP：组件进口压力；PUD：管道上游压力；PHP：高压出口压力；TP：组件出口温度；PTV：组件温度控制活门；FV：流量控制活门；ZA：区域控制器；PBV：流量控制活门位置；ZCB：客舱高度；PDC：客舱压力差；ZLD：着陆场高；VSCB：客舱高度速率；PCW1：客舱压力控制字1；PCW2：客舱压力控制字2；FOV：前外流活门位置；V1：客舱温度调节活门1；V2：客舱温度调节活门2；V3：客舱温度调节活门3；V4：客舱温度调节活门4；V5：客舱温度调节活门5；V6：客舱温度调节活门6；V7：客舱温度调节活门7；ST1：驾驶舱选择目标温度；ST2：前舱选择目标温度；ST3：中舱选择目标温度；ST4：后舱选择目标温度；ST5：货仓选择目标温度；AOV：后外流活门位置；CPC：客舱压力控制。
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