DE4336588C2 - Verfahren zur Ermittlung der individuellen Lebensdauer eines Fluggerätes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der individuellen Lebensdauer eines Fluggeräts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Der Stand der Technik kennt hierfür nur Verfahren, bei denen die Lebensdauer und die Wartungsintervalle ausschließlich nach absolvierten Flugstunden berechnet und festgelegt werden. Eine Berücksichtigung der jeweiligen individuellen Belastung des Flugzeugs, beispielsweise durch starke Turbulenzen, durch hartes Aufsetzen, durch wechselnd hohe Lasten unsw. Ist bisher nicht in Betracht gezogen worden.

Die DE 36 20 888 A1 offenbart einen Starrflügler, bei dem eine großen Anzahl von Daten gemessen wird. Gemessene Flugparameter und geflogene Flugzustände, also belastungsrelevante Meßdaten werden miteinander verknüpft, um Lastverläufe bestimmter Strukturbereiche des Flugzeugs zu ermitteln. Dabei erfolgt eine Datenreduzierung von Lastverläufen.

Weiterhin sind aus der EP 66 923 A2 Sensoren bekannt, welche die Struktur des Flugzeugs direkt messen. Den Sensoren ist eine Auswerteelektronik nachgeordnet.

Zudem offenbart die DE 40 36 241 A1 Sensoren sowie deren Datenaufzeichnung mit Hilfe eines Mikroprozessors. Nur die taktrate von einer Messung pro Sekunde verhindert den Anfall von zu vielen Meßdaten. Eine wesentliche Verarbeitung der Daten ist weder beschrieben noch angeregt.

Außerdem ist aus der DE 43 10 279 A1 bekannt, Signale einer Materialreißprüfung mit einem neuronalen Netz zu verarbeiten, um Meßfehler zu erkennen.

Schließlich offenbart die WO 92/02 866 neuronale Netze und andere technische Einrichtungen, die verwendet werden, um einen Fertigungsprozeß zu steuern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem automatisch und kontinuierlich der individuelle Istzustand, d. h. der durch gerade aufgenommene Belastungen verursachte "Abnützungszustand" jedes relevanten Bauteils des Fluggeräts einzeln und der momentante Zustand des Fluggeräts als Ganzes ermittelt und zur kontinuierlichen Lebensdauer-Berechnung, aber auch der Wartungsaktivitäten herangezogen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In der Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemabild eines neuronalen Netzwerkes mit Eingangs- und Ausgangsgrößen,

Fig. 2 ein Schemabild des gesamten Aufbaus mit Unterteilung im Anteil Fluggerät und Bodenstation,

Fig. 3 ein funktionaler Aufbau der Software in der Bodenstation und

Fig. 4 einen Aufbau und Datentransfer des gesamten Systems zur Erkennung von Flugzuständen und daraus zur Berechnung der individuellen Lebensdauer.

Die Fig. 1 veranschaulicht schematisch das Ausführungsbeispiel eines einfachen neuronalen Netzes in bezug auf seine sogenannten Ebenen, wobei alle wesentlichen, die Lebensdauer beeinflussenden Werte von Geräten, Einrichtungen und Funktionen, wie beispielsweise Fluggeschwindigkeit, Fluglage, Steuerwinkel, Leistung etc. über die Eingangsebene eingelesen werden, in der Zwischenebene bereinigt und verarbeitet werden und dem­ entsprechend zur Ergebnisermittlung in die Ausgangsebene eingegeben und dort als Ergebnis des momentanen Flugzustandes des Fluggerätes gespei­ chert, ausgegeben und gegebenenfalls angezeigt werden kann.

In der Fig. 2 ist das Schema des Aufbaues und der Funktionen darge­ stellt. In einer Box mit Meßverstärkern CPU (Rechner) und Speicher ist alles integriert. Die Meßdaten werden aufgenommen, verstärkt und im Prozessor mit dem neuronalen Netz verarbeitet. Die erkannten Flugzustän­ de werden mit ihrem Zeitanteil im Speicher abgelegt. In der Bodenstation werden diese Daten weiterverarbeitet und die individuelle Lebensdauer berechnet. Aus diesen Daten kann auch das individuelle Wartungsintervall berechnet werden, ebenso können die eingelesenen Daten historisch be­ trachtet werden, um Belastungsänderungen zu erkennen. Ebenso ist eine Trendanalyse möglich, die eine Vorschau in die Zukunft ermöglicht. Alle Ergebnisse dienen zur Unterstützung der Wartungsaktivitäten.

In Fig. 3 ist die funktionale Struktur des Programmes an der Bodensta­ tion dargestellt. über ein Speichermedium (z. B. eine Memory Card) werden die Daten (Flugzustände und Zeitanteile) vom Fluggerät auf die Bodensta­ tion übertragen. In einer Berechnung werden die Flugzustände mit den zu­ gehörigen Fluglasten verknüpft. Ergebnis ist eine Belastungsmatrix, die für jedes relevante Bauteil des Fluggerätes erstellt wird und die Basis für die Lebensdauerberechnung ist. Diese Daten dienen in verschiedener Darstellung zur Unterstützung der Wartung des Fluggerätes.

Fig. 4 zeigt den gesamten Aufbau des Systems zur Ermittlung der indivi­ duellen Lebensdauer. Sensoren liefern die Signale an eine "Black Box"; in dieser werden die Daten mit dem neuronalen Netz verarbeitet, d. h. die momentan anliegenden Flugzustände werden erkannt und mit der Zeit, die sie andauern, gespeichert. Der Datentransfer zur Bodenstation erfolgt vornehmlich mit einer Memory Card (andere Übertragungsmedien sind auch möglich. Auf der Bodenstation (PC) erfolgt die endgültige Berechnung.

Das sogenannte "neuronale Netzwerk" kann sich im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel aus drei Einzelnetzen zusammensetzen. Hierbei ermittelt und registriert das Netz 1 die Fluglagen, das Netz 2 die jeweiligen Schwerpunkte und Gewichte und das Netz 3 überwacht und registriert die zeitlichen Abfolgen der Netze 1 und 2. Ein weiteres Programm, das - wie bereits erwähnt - in einer Bodenstation durchgeführt wird, verquickt die Ergebnisse mit den vorerwähnten Belastungskollektiven und summiert die sich aus jedem Flug ergebenden Belastungen auf. So kann jederzeit sowohl der "Abnutzungsgrad" des Flugkörpers, als auch dessen Restlebensdauer ermittelt werden.

Claims (1)

1. Verfahren zur Ermittlung der aktuellen, individuellen Lebensdauer der Bauteile eines Hubschraubers, der mit Sensoren für Geschwindigkeit, Flughö­ he, Steuerwinkel, Fluglage, Winkelbewegungen, Schwerpunktsveränderungen und Leistung versehen ist, deren Meßdaten und zeitlichen Abfolgen einer CPU-Box mit neuronalem Netzwerk eingehen, dort verarbeitet und gespeichert werden sowie als Ausgangssignale an eine externe Auswert- und Speicherein­ heit - beispielsweise einer Bodenstation - weitergegeben werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese in die Standardinstrumentierung des Hubschraubers eingehenden und dessen Lebensdauer beeinflussenden Meßdaten normiert in das neuronale Netzwerk eingehen und mittels logischer Algorithmen die Flug­ zustände und deren zeitliche Abfolge kontinuierlich ermittelt und in einem Speichermedium als Bordausgangssignale der externen Auswert- und Spei­ chereinheit zur Ermittlung und gegebenenfalls Anzeige des momentanen Flug- Istzustandes und der individuellen Lebensdauer sowie das individuelle War­ tungsintervall des Hubschraubers eingegeben werden.