JP5819395B2 - 圧力監視によるファンパラメータの決定 - Google Patents

Description

[0001]本発明は、回転速度など、ファンのパラメータを監視することに関する。

[0002]米国特許第６，９１８，７４７号は、測定される（determined）飛行中のロータの速度ならびに同様にロータ振動の振幅および位相に関するデータを取得するために、振動および速度を測定するための装置を使用して、航空機エンジンのロータに対する損傷を検出するための方法およびシステムを開示する。方法は、以下のステップ：取得されたデータを読むステップ；取得されたデータに基づいて決定されたロータ速度範囲にわたって平均振動ベクトルを計算するステップ；ロータ速度範囲に関する、測定される飛行の平均振動ベクトルと基準飛行の平均振動ベクトルとの間のベクトル差を計算するステップ；ベクトル差の係数を所定の閾値と比較するステップ；およびベクトル差の係数が所定の閾値を超えるときに警報信号を発生させるステップを含み、これらステップは、測定される飛行が完了した後に実施される。

本発明の一つの目的は、プロペラなど、少なくとも１つの回転するファンの速度を決定するための方法およびその方法を実行するための装置を提供することである。

[0003]要約すれば、本発明は、ファンの羽根によって生成される圧力波を感知することによって、プロペラなど、少なくとも１つの回転するファンの速度を決定するための方法である。また、本発明は、その方法を実行するために動作可能な装置である。装置は、ハブ部と、ハブ部から半径方向外側に延びる複数の羽根とを有するファンを含む。また、装置は、回転軸周りにファンを回転させるように動作可能なエンジンを含む。また、装置は、回転軸に沿ってファンから離間するセンサを含む。センサは、エンジンの外部にあって複数の羽根の回転によって変えられる少なくとも１つの物理的条件を感知するために設置される。センサは、少なくとも１つの物理的条件に対応する信号を発するように動作可能である。また、装置は、エンジンおよびセンサと動作可能に係合されるプロセッサを含む。プロセッサは、センサからの信号を受け、信号に応答してエンジンの動作を変えて、ファンの速度を変えるように動作可能である。

[0004]本発明は、以下の詳細な説明を、添付の図面と併せて参照することによってよりよく理解されるので、本発明の利点は容易に理解されよう。

[0005]本発明の例示的実施形態を組み込むタービンエンジンの概略図である。 [0006]時間領域（実時間）においてセンサで取得されたデータを示すグラフである。 [0007]時間領域から周波数領域に変換されたデータを示すグラフである。 [0008]時間領域におけるデータの第２のグラフである。 [0009]図５Ａ、図５Ｂは、センサのそばを通り過ぎる羽根の概略図である。 [0010]図６Ａ乃至図６Ｃは、周波数領域におけるグラフの部分である。

[0011]以下に説明される実施形態で例示されるように、本発明は、ファンのパラメータを決定するために適用されうる。ファンのパラメータは、回転速度、羽根ピッチ、ファンの振動、またはファンにおける不平衡を含む。プロペラはファンの一例である。タービンエンジンのオープンロータ形態のいくつかにおいて、プロペラ速度の直接的な物理学的測定は、難易度が高い。オープンロータ構成では、２つの隣接するプロペラが、互いに対して反対方向に回転するように配置される。駆動シャフトの回転速度とプロペラの回転速度との間に直接的相関が存在しない場合は、プロペラの回転を発生させるロータまたは駆動シャフトの測定は適切でない可能性がある。また、２つのプロペラは、反対方向に回転するので、相関性のある速度を持たない。例示的実施形態は、プロペラ速度ばかりでなく他のパラメータをも間接的に評価するために適用されてよい。

[0012]図１は、本発明の第１の例示的実施形態を組み込むタービンエンジンの概略図である。タービンエンジン１０は吸気口１２を含んでよく、ナセル１４の中に収容されてよい。また、タービンエンジン１０は、圧縮器部１６、燃焼器部１８およびタービン部２０を含んでよい。また、タービンエンジン１０は排気部２２を含んでよい。圧縮器部１６、燃焼器部１８、タービン部２０および排気部２２は、中心軸２４に沿って配列されてよい。圧縮器部１６およびタービン部２０の構成要素は、中心軸２４周りに回転可能である。空気などの流体が、２６で参照される矢印で示されるように、タービンエンジン１０の中に引き込まれうる。流体は、吸気口１２から圧縮器部１６に入って圧縮される。圧縮器部１６の中に空気を穏やかに案内するために、ノーズコーン２８が吸気口１２に隣接してよい。概略的に示される圧縮器部１６は、高圧および低圧の圧縮器部を含む。いくつかの実施形態では、流体の一部が、圧縮器部１６の半径方向外側に方向転換されてよく、それによりバイパス流となってよい。圧縮器部１６から出現する圧縮された流体は、燃料システム３０からの燃料と混合されて燃焼器部１８の中で点火される。燃焼ガスは、燃焼器部１８を出てタービン部２０を通って流れる。タービン部２０の中で、エネルギーが燃焼ガスから引き出される。

[0013]タービンケース３２が、中核的なエンジン構成要素（圧縮器部１６、燃焼器部１８およびタービン部２０）を取り囲んでよい。ケース３２は、圧縮器翼板（図示されず）およびタービン翼板など、非回転構造を支持することができる。例示的タービン翼板が３４および３６で参照され、燃焼ガスの流れをタービン部２０に案内するように設置されてよい。タービン部の後を通り過ぎる燃焼ガスが、番号を付けられていない矢で参照される。これらのガスは、航空機のための推力を生成させるために適用されうる。

[0014]図１に示されるオープンロータ構成では、動力は、中核的なエンジン構成要素からプロペラ３８、４０を回転させるために引き出されうる。プロペラは、それぞれ、ハブ部４２、４４および羽根４６、４８などの複数の羽根を含む。例示的実施形態では、タービン５０、５２などの一つまたは複数の出力タービン（free power turbine）が、シャフト５４を駆動することができる。燃焼ガスが、出力タービン５０、５２を通過し、それゆえそれらのタービンの回転を引き起こす。

[0015]シャフト５４が、歯車箱５６の中に延びてよい。個別の駆動シャフト５８、６０が、歯車箱５６から延びてよい。駆動シャフト５８が、プロペラ３８のハブ部４２と共に回転するように固定される。駆動シャフト６０が、プロペラ４０のハブ部４４と共に回転するように固定される。動作中、歯車箱５６の歯車（図示されず）が、シャフト５４によって入力される動力を、プロペラ３８および４０の逆回転（counter-rotation）に伝達することができる。図１の概略的例示は、「プッシャ」オープンロータ構成であり、本発明の実施形態は、プロペラが圧縮器部の前方／上流にある「トラクタ」オープンロータ構成によって実施されてよいことに留意されたい。

[0016]また、図１は、回転軸２４に沿ってプロペラ３８、４０から離間するセンサ６２を示す。センサ６２は、タービンエンジン１０の外部にあって複数の羽根４６および／または４８の回転によって変えられる少なくとも１つの物理的条件を感知するために設置される。本発明の例示的実施形態では、センサ６２は、プロペラ３８および４０の両方の複数の羽根の回転によって変えられる少なくとも１つの物理的条件を感知することができる。１つのファンが適用される実施形態など、本発明の代替実施形態では、単一のファンの回転によって変えられる少なくとも１つの物理的条件を感知するために、センサが設置されてよい。加えて、本発明の他の実施形態が実施されてよく、そこにおいて、２つの隣接するファンのうちの単一のファンの回転によって変えられる少なくとも１つの物理的条件を感知するように、センサが設置されてよい。

[0017]センサ６２は、プロペラ３８、４０の上流または下流に設置されてよい。センサ６２の一部がナセル１４の外面９４とほぼ同期するように、センサ６２がナセル１４と同一平面にあってよい。ナセル１４の外面と整列するセンサ６２の一部は、ナセル１４上の層流をほとんど乱すことはない。

[0018]センサ６２は、視野の中の物理的条件を感知する。センサ６２の視野は、羽根に交差することのない軸に沿って中心を置かれてよい。例えば、例示的センサ６２は、軸２４に対して垂直に延びる軸６４上に中心を置かれる視野を有してよい。あるいは、視野が、軸２４に対して斜めかまたは平行な軸上に中心を置かれるように、センサ６２が設置されてよい。

[0019]センサは、物理量を測定し、それを観察者によってまたはプロセッサなどの機器によって読まれうる信号に変換する装置である。例示的センサ６２は、周囲圧力のレベルを感知するように動作可能である。代替実施形態では、センサは音のレベルを感知するように動作可能である。

[0020]プロペラ３８、４０の回転は、周囲圧力を変化させ、同様に音波を生成させる可能性がある。音波は、圧力振動である。音圧は、音の圧力波と、音波が進んでいる、音波の外側の媒体の平均周囲圧力との間の差である。本発明の実施形態は、周囲圧力が感知されて、かつ／または音圧が感知されるように、実施されてよい。

[0021]センサ６２は、周囲圧力のレベルを感知するように動作可能な圧力センサ６２であってよい。圧力センサ６２は、センサの視野に加えられた圧力の関数としての信号を生成することができる。信号は電気的であってよい。あるいは、圧力センサは、例えば、圧力変換器、圧力伝送器（pressure transmitter）、圧力送信器（pressure sender）、圧
力計（pressure indicator）、圧度計（piezometer）、および液柱計（manometer）と称
することができる。圧力の種類の用語では、圧力センサは、例えば、絶対圧センサ、ゲージ圧センサ、真空圧センサ、差圧センサ、密封圧力センサであってよい。圧力センサは、ピエゾ抵抗ひずみゲージ（piezoresistive strain gage）、容量法（capacitive method
）、電磁法（electromagnetic method）、圧電構造（piezoelectric structure）、光フ
ァイバ、電位差滴定技術（potentiometric technology）などを用いて、力の収集（force
collection）によって圧力を感知することができる。任意の種類の圧力センサが、本発
明の実施形態に適用されうることに留意されたい。本発明の一実施形態に適用される圧力センサが、実施形態に関連する動作条件を考慮して選択されてよい。

[0022]音圧は、音波によって引き起こされた周囲圧力（平均圧または平衡圧）からの局所的な圧力の偏りである。音を検出するためのセンサは、一般に、マイクロフォンと呼ばれる。マイクロフォンは、例えば、ダイナミック型、静電型および圧電型を含むいくつかの基本的な種類に分類されうる。従来のマイクロフォンは、特定の場所における音響強度
を表す音圧を測定することができる。音響強度は、単位時間当たりに単位面積を通過するエネルギーの流れの尺度である。音響強度マイクロフォンプローブは、音響強度を流れの単位方向と共に、ベクトル量として捕捉することができる。任意の種類の音響センサが、本発明の実施形態に適用されうることに留意されたい。本発明の一実施形態に適用される音響センサが、実施形態に関連する動作条件を考慮して選択されてよい。

[0023]本発明の実施形態が、振動を感知するように動作可能なセンサを用いて実施されてよいことにも留意されたい。周囲圧力に関する、または音波による、プロペラ付近の圧力における変動は、圧力変化の場の中で質量が振動するのを許容することによって感知されうる。

[0024]例示的センサ６２は、周囲圧力に対応する信号を発するように動作可能である。信号は連続的であってよく、実時間で解析されうる。図２は、時間領域においてセンサ６２によって発信されたデータを示す例示的グラフである。グラフのｘ軸は時間に対応し、グラフのｙ軸は圧力の大きさに対応する。図２のグラフは、最も近いプロペラ３８ばかりでなく最も遠いプロペラ４０によって引き起こされた周囲圧力における変化を反映することに留意されたい。従って、センサ６２は、第１のプロペラ３８の複数の羽根の回転によって変えられかつ第２のプロペラ４０の複数の羽根の回転によって変えられる、エンジンの外部の少なくとも１つの物理的条件を同時に感知するように設置される。

[0025]再び図１を参照すると、プロセッサ６６が、タービンエンジン１０およびセンサ６２と動作可能に係合（engaged）される。プロセッサ６６は、センサ６２から信号を受
け、信号に応答してタービンエンジン１０の動作を変えるように動作可能である。例えば、プロセッサ６６は、センサ６２から受けた信号に応答して、より多くのまたはより少ない燃料を燃焼部１８に案内するように燃料システム３０を制御することができる。プロペラの速度を増加または低下させるために、より多くのまたはより少ない燃料が案内されてよい。

[0026]例示的実施形態の動作中に、センサ６２は、圧力を動的に（所定時間にわたって連続的に）感知することができる。所定時間にわたって感知された圧力における変動が、図２に示されるように、時間領域におけるグラフとして表されてよい。プロセッサ６６は、時間領域において感知された圧力データを高速フーリエ変換を用いて周波数領域に変換するように動作可能である。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）およびその離散逆フーリエ変換を計算するためのアルゴリズムである。ＤＦＴは、一連の値を異なる周波数の成分に分解する。ＦＦＴは、ＤＦＴと同じ結果を、より速く計算する方法である。本発明の例示的実施形態では、ＦＦＴは、プロセッサ６６の中にプログラムされてよい。Ｃｏｏｌｅｙ−Ｔｕｋｅｙのアルゴリズム、素因数ＦＦＴアルゴリズム、ＢｒｕｕｎのＦＦＴアルゴリズム、ＲａｄｅｒのＦＦＴアルゴリズム、およびＢｌｕｅｓｔｅｉｎのＦＦＴアルゴリズムなど、多くの異なるＦＦＴアルゴリズムが存在する。本発明の実施形態は、任意のＦＦＴアルゴリズムを適用することができる。

[0027]図３は、感知された周囲圧力における変動に対応する信号が時間領域（図２）からＦＦＴを用いて周波数領域に変換されるときに、結果としてもたらされるグラフを示す。図３のグラフのｘ軸が周波数に対応し、グラフのｙ軸が、無次元であり１より小さい絶対値である大きさ（magnitude）に対応する。周波数領域の例示的グラフは、ほぼ１２５
Ｈｚおよびほぼ１２８Ｈｚの２つの卓越周波数（dominant frequency）を明らかにする。これら２つの卓越周波数は、周波数領域において最も高い大きさを有し、個別のプロペラ３８、４０（図１に示される）の角速度に関連する可能性がある。他の周波数は、雑音として除去されてよい。

[0028]高い方の大きさの周波数（例示的実施形態では１２８Ｈｚ）は、センサ６２に最も近いプロペラ３８に関連する可能性がある。というのは、最も近いプロペラ３８によって引き起こされる周囲圧力の変化の大きさが、最も遠いプロペラ３８によって引き起こされる周囲圧力の変化の大きさより大きいからである。上で説明されたように、大きさは、軸に沿ってではなくｙ軸に沿って定義される。例示的実施形態では、８８で参照される点は、ｘ軸に沿って特定される任意の周波数のうちの最も高い大きさに対応する。

[0029]個別のプロペラ３８、４０の回転速度（角速度）は、それぞれの周波数をそれぞれのプロペラ３８、４０の羽根の数で割ることによって決定されてよい。例示的実施形態において、仮にプロペラ３８が５枚の羽根を有するならば、プロペラ３８の回転の速度は、約２５．６回転／秒であろう。図２および図３のグラフに提供される値は、例示的であり、本発明のすべての実施形態に適用可能ではないことに留意されたい。

[0030]図４は、図１に示される例示的タービンエンジンに関連づけられてよい、時間領域におけるデータの第２のグラフである。図２のグラフが圧力データの表示の中の雑音の影響を示すのに反して、図４のグラフは、センサ６２（図１に示される）から受信された信号からほとんどすべての雑音をフィルタで除去することによって取得されうる。フィルタによる除去は、必ずしも絶対に必要なものではないが、処理を簡単にするために望ましい可能性がある。

[0031]図４において、蓄積された波形は、一連の比較的低い振幅のピークと交番関係（alternating relationship）にある一連の比較的高い振幅のピークを含む。一連の比較的高い振幅のピークのそれぞれは、センサのそばを通り過ぎる最も近いプロペラの羽根に対応する。一連の比較的低い振幅のピークのそれぞれは、センサのそばを通り過ぎる最も遠いプロペラの羽根に対応する。図４は、同じ速度でかつ互いに１８０°位相がずれて回転する２つのプロペラを反映することに留意されたい。従って、図４は、プロペラが異なる速度で回転している図３に対応するものではない。本発明の実施形態は、２枚のプロペラが同じ速度で回転することなく、かつ／または１８０°と異なるなんらかの角度だけ互いに位相がずれる場合に実施されてよい。

[0032]一般に、時間領域における波形は、「立ち上がり＋立下り（rise ＋ decay）」
時間（ＲＤ時間）および振幅によって特徴付けられる個々のピークを含む。図４のグラフを参照すると、第１の個々のピークのＲＤ時間は、６８および７０で参照される点の間に延びる。第１の個々のピークの大きさは、波のこの部分の間に到達される最大圧力に対応し、点７２で参照される。点６８と点７４で参照される点との間に延びる、ＲＤ時間の立ち上がり部は、ＲＤ時間の立下り部より短くてよいことに留意されたい。第１のピークの立下り部は、点７４と点７２との間で延びる。点６８、７４および７０を通る線は、ｘ軸に対して完全に平行であってよく、またはほぼ平行であってよい。

[0033]時間領域において取得されたデータは、プロペラの羽根のピッチを確認するために処理されうる。図５Ａでは、羽根４６が、軸７５に沿ってセンサ６２を過ぎて進んでいる。軸７５は、羽根４６に対する回転移動の経路に対応する。センサ６２と、羽根４６のセンサ６２に最も近い部分との間の距離が、７６で参照される。羽根４６のピッチは、７８で参照される角度に対応する。羽根は、８０で参照される、センサ６２の視野の中の幅を画定する。

[0034]図５Ｂでは、羽根４６が、図５Ａに示されるピッチと異なるピッチで、軸７５に沿ってセンサ６２を過ぎて進んでいる。軸７５は、羽根４６に対する回転移動の経路に対応する。センサ６２と、羽根４６のセンサ６２に最も近い部分との間の距離が、８２で参照される。距離８２は、距離７６より大きい。羽根４６のピッチは、８４で参照される角
度に対応する。角度８４は、角度７８より小さい。羽根は、８６で参照されるセンサ６２の視野の中の幅を画定する。幅８６は、幅８０より大きい。

[0035]時間領域における振幅および／またはＲＤ時間が、羽根のピッチを確認するために評価されてよい。例えば、図５Ａに対応する波形の振幅は、図５Ｂに対応する波形より大きい。このことは、距離７６が距離８２より小さいために生じる。センサ６２に近接する周囲圧力は、羽根がセンサの比較的近くを通り過ぎるときに、比較的より大きくなる。

[0036]また、ＲＤ時間は、羽根ピッチに対応する。例えば、図５Ｂに対応する波形のＲＤ時間は、図５Ａに対応する波形より大きい。このことは、幅８６が幅８０より大きいために生じる。比較的「より広い」羽根がセンサを通り過ぎるときに、センサ６２に近接する周囲圧力が、比較的より長い期間にわたって立ち上がりそして立ち下がる。従って、図５Ａにおける配列が、より高くかつより狭い個々のピークを有する波形を生成し、図５Ｂにおける配列が、より低くかつより広い個々のピークを有する波形を生成する。

[0037]波の特定の形に基づいて、羽根のピッチが正確に確認されてもされなくてもよいことに留意されたい。例えば、タービンエンジンは、感知された特定のＲＤ時間または振幅が特定の羽根ピッチと相関がありうるように、ある程度まで較正されてよい。所定の波形の数が、プロセッサのメモリに記憶されてよく、それぞれの波形は、特定の羽根ピッチに対応する。現在の羽根ピッチを特定するために、動作中に感知されるＲＤ時間が、プロセッサのメモリに記憶されている所定の波形と比較されてよい。

[0038]あるいは、波形は、より相対的な意味で羽根ピッチに対して評価されてよい。例えば、タービンエンジンの動作条件が、羽根のピッチを変えることが望ましいことを示す傾向がありうる。プロセッサは、羽根のピッチが変更される前に最初の波形の特性を記憶し、次いで、羽根のピッチが変化したことを確認するために、後続の時間領域における波形を最初の波形と比較することができる。そのような教示の参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，４７８，２０３号および米国特許第５，０９０，８６９号に示されるように、図１に示されるプロセッサ６６は、羽根ピッチを変更するようにシステムを制御するために動作可能であることに留意されたい。

[0039]時間領域における波形は、羽根のピッチを確認するために適用されてよく、周波数領域における波形が、プロペラの他のパラメータを特定するために適用されてよい。例えば、プロセッサは、プロペラの羽根のうちの一枚または複数枚が振動していることを決定することができる。図３では、点８８は、グラフの卓越ピークにおいて定義される比較的鋭い点である。グラフのこの部分が、図６Ａに拡大される。周波数領域において振動する羽根は、一般に、卓越ピーク上で、鋭い点ではなく平らな頂部として現れる。このことは、図６Ｂに示される。全体的に平らな頂部の各点は、異なるが数値的に接近した周波数を表す。従って、周波数領域においてほぼ同じ大きさを有する、連続した一連の周波数をプロセッサが検出するならば、振動が特定されうる。図６Ｂおよび図６Ｃは、圧力波に関連するエネルギーが、より広い（が依然として狭い）周波数帯にわたって広がるので、図６Ａより低い高さを有することに留意されたい。

[0040]いくつかの動作の実施形態では、エンジン制御ユニット上の計算資源は、制約されているかまたは十分ではなく、ＦＦＴ（周波数）計算は、数値的に要求が厳しい可能性がある。そのような動作環境においては、さほど計算集約型でない（less computationally intensive）本発明の実施形態が実施可能である。さほど計算集約型でないにもかかわらず、そのような実施形態は、タービンエンジンの健全性を監視するためばかりでなく、制御命令を実行するために適用されうる。これらの実施形態は、ＦＦＴ解析ほど正確ではないが十分に正確でありえると同時に、現存する電子エンジン制御装置（ＥＥＣ）ハード
ウェアを用いて実施されうる。

[0041]例えば、時間領域において収集し解析するために重要なデータが存在する。速度が、パルス整形およびパルス計数を加えた可変閾値比較器を用いて評価されてよい。図４では、例示的実施形態に関連する第１の比較器閾値が、線９６で参照される。例示的実施形態に関連する圧力のパルスが、参照される各点、９８と１００、１０２と１０４、および１０６と１０８の間で継続する。曲線が第１の比較器閾値９６と交差するときに、パルスの始まりと終わりとが画定される。所定時間（例示的グラフの水平軸）にわたるパルスの数の集計が周波数に対応し、ひいてはセンサ（図１、図５Ａおよび図５Ｂに示されるセンサ６２など）に、より近い羽根の速度に対応する。第１の比較器閾値の位置は、センサにより近い羽根からのパルスのみが捕捉されるように調整されてよい。例示的実施形態に関連する第２の比較器閾値が、線１１０で参照される。第２の（下方の）比較器閾値１１０は、より近いプロペラ列およびより遠いプロペラ列の両方のパルスを捕捉する。第２の比較器閾値１１０に基づくパルスの計数値は、第１の比較器閾値９６に基づくパルスの計数値より大きい。２つの計数値の差が、より低い振幅列（所定時間にわたる一連のより低い振幅のパルス）の周波数に対応し、ひいてはセンサからより遠く離れた羽根の速度に対応する。第１および第２の比較器閾値の両方が、振幅の変化を補償するために調整可能であってよい。

[0042]また、上記と組み合わされたトラックオーダフィルタ（track order filter）が、周波数解析を必要とすることなく情報／パラメータをさらに抽出するために使用されてよい。トラックオーダフィルタは、アルゴリズムで変更されうる特定の周波数に同調されるディジタルフィルタである。通常、このことは、過大な計算資源なしに達成可能であり、特定の周波数における信号の振幅の抽出を可能にする。それゆえ、周波数が、時間領域において上で説明されたように計算されているならば、フィルタは、その周波数における信号の振幅を得るように同調されうる。フィルタの帯域幅を調整することによって、他の（振動、平衡などのような）パラメータを判別することが可能となるはずである。

[0043]また、プロペラにおける不平衡が、周波数領域における波形の外観によって特定されうる。図６Ａでは、点８８は、グラフの卓越ピークにおいて定義される、単一の比較的鋭い点である。プロペラが不平衡であるならば、波形は、互いに接近してわずかに異なる大きさを有する２つの比較的鋭い点を表示する。２つの点は、そのプロペラの異なる部分に対応し、従って同じ周波数を有する。しかし、不平衡である結果として、点の大きさが異なる。図６Ｃは、９０および９２で参照される２つの点を示す。例示の目的で、点は、互いに隣接して示される（２つの点は同じ周波数を有し、それゆえ周波数領域におけるグラフのｘ軸に沿って重なる）。従って、周波数領域においてほぼ同じ周波数を有する少なくとも２つの異なる大きさをプロセッサが検出するならば、不平衡が特定されうる。

[0044]羽根の位置および回転の方向に応じて、圧力波は正であってよく、また負であってよいことに留意されたい。加えて、センサ６２の位置、センサ６２が上流にあるかまたは下流にあるか、ならびに飛行条件に応じて、圧力波は正であってよく、または負であってよい。例えば、図５Ａおよび図５Ｂにおける回転方向が、現在表示されている方向と反対であるならば、圧力波は負である。例えば、パイロットが着陸時に制動をかけるように（すなわち羽根のピッチを反転させるように）命令するときに、このケースが成り立ち、同じエンジンにおいて飛行条件に応じて、正の波と負の波との両方が存在することにも留意されたい。正または負の圧力波に基づいて、ファンのパラメータを決定することができる本発明の実施形態が、実施されてよい。

[0045]また、例示的実施形態は、氷生成の表示を与えるように適用可能であり、従って、別の発明の一実施形態を定義することができる。氷の生成は、図５Ａおよび図５Ｂに示
される距離８２または７６に影響を与え、それゆえ同様に、図４に例示される信号に影響を与える。氷の生成の特定は、エンジン制御全体にとって望ましいパラメータである。基準の移動フレーム（羽根）に配置されるような凍結防止システム（anti-icing system）
は、基準の移動フレームから、電子機器が配置されうる基準の固定フレーム（例えばナセル）に氷の存在を伝えるためのなんらかの機構または要素を必要とする可能性がある。氷の生成および凍結防止システムの効果に関する情報を取得するために、氷の生成を決定するための例示的実施形態を適用することが、単独で有効であり、または他の氷検出システムとの組合せにおいて有効でありうる。

[0046]本発明が例示的実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更形態が作成されてよく、種々の等価物が例示的実施形態の要素と置き換えられてよいことは、当業者には理解されよう。例えば、本発明は、さらに多くの羽根セットに拡張されてよく、船舶（marine）、風力タービン、または他のタービンの動作環境のような他の分野に、潜在的に適用することができる。速度の測定に関する開示は本願の独立クレームの焦点であり、羽根のピッチ、羽根の振動、およびプロペラにおける不平衡を決定することの開示は、関連するが異なる発明であり、分割出願の主題であってよいことに留意されたい。加えて、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適用するために、多くの修正形態が作成されうる。それゆえ、本発明は、この発明を遂行するために意図される最良モードとして開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の中に入るすべての実施形態を含むことが企図される。さらに、「本発明」は、その用語がこの文書の中で使用されるように、この文書の特許請求の範囲の中で請求されるところのものである。他の特許文書における他の発明のように、本明細書で開示される要素および／または複結合（sub-combination）を請求する権利は、本明細書によって無条件に保有される。

本発明は、特許請求の範囲に記載されるものの他、以下の態様を含む。
１．少なくとも１つの回転するプロペラの速度を、前記プロペラの羽根によって生成される圧力波を感知することによって決定するステップを含む、方法。
２．感知された前記圧力波から導かれた前記速度に応答して、実時間でエンジンの動作を変更するステップをさらに含む、上記１．に記載の方法。
３．前記少なくとも１つの回転するプロペラの上流または下流にセンサを設置するステップをさらに含む、上記１．に記載の方法。
４．前記決定するステップが、
圧力を時間領域において動的に感知するステップと、
前記時間領域において感知された前記圧力のデータを、高速フーリエ変換を用いて周波数領域に変換するステップとをさらに含む、上記１．に記載の方法。
５．前記決定するステップが、
前記周波数領域における最も高い大きさを有する周波数を、前記プロペラの角速度と関係づけるステップをさらに含む、上記４．に記載の方法。
６．前記関係づけるステップが、
前記プロペラの前記角速度を決定するために、前記周波数領域において前記最も高い大きさを有する周波数を、前記少なくとも１つの回転するプロペラの前記羽根の数で割るステップをさらに含む、上記５．に記載の方法。
７．周囲圧力の変動をセンサで動的に感知するステップと、
経時的に感知された前記周囲圧力の変動から、前記羽根のピッチを確認するステップとをさらに含む、上記１．に記載の方法。
８．前記確認するステップが、
経時的に感知された前記周囲圧力の変動に対応する信号を、前記センサからプロセッサに送るステップと、
ほぼすべての雑音を前記信号からフィルタで除去するステップとをさらに含む、上記７．に記載の方法。
９．前記確認するステップが、
経時的に感知された前記周囲圧力の変動の一部の、振幅と、立ち上がり＋立下りの時間とのうちの少なくとも一方を評価するステップをさらに含む、上記７．に記載の方法。
１０．前記評価するステップが、
経時的に感知された前記周囲圧力の変動を、所定の波形と比較するステップをさらに含む、上記７．に記載の方法。
１１．前記周囲圧力を、センサを用いて動的に感知するステップと、
前記感知するステップによって、前記少なくとも１つの回転するプロペラの前記羽根における振動を特定するステップとをさらに含む、上記１．に記載の方法。
１２．前記特定するステップが、
経時的に感知された前記周囲圧力の変動を、高速フーリエ変換を用いて前記周波数領域に変換するステップと、
変換された前記周囲圧力のデータの中の、前記周波数領域においてほぼ同じ大きさを有する、連続する一連の周波数を検出するステップとをさらに含む、上記１１．に記載の方法。
１３．周囲圧力の変動をセンサを用いて動的に感知するステップと、
前記感知するステップによって、前記少なくとも１つの回転するプロペラにおける不平衡を特定するステップとをさらに含む、上記１．に記載の方法。
１４．前記特定するステップが、
経時的に感知された前記周囲圧力の変動を、高速フーリエ変換を用いて前記周波数領域に変換するステップと、
前記周波数領域においてほぼ同じ周波数を有する少なくとも２つの異なる大きさを検出するステップとをさらに含む、上記１３．に記載の方法。
１５．前記決定するステップが、
圧力を時間領域において動的に感知するステップと、
可変閾値比較器によって、前記時間領域において感知された前記圧力のデータを、少なくとも１つの回転するプロペラの速度に変換するステップとをさらに含む、上記１．に記載の方法。
１６．前記変換するステップが、
第１の所定の大きさより大きな圧力パルスの第１の数を特定するために、所定の時間にわたって第１の閾値の比較器を適用するステップと、
前記第１の所定の大きさより小さい第２の所定の大きさより大きな圧力パルスの第２の
数を特定するために、前記所定の時間にわたって第２の閾値の比較器を適用するステップとを含む、上記１５．に記載の方法。
１７．前記時間領域において圧力パルスの振幅を得るために、トラックオーダフィルタを同調させるステップをさらに含む、上記１５．に記載の方法。
１８．前記決定するステップが、
圧力を時間領域において動的に感知するステップと、
感知された前記圧力のデータから前記少なくとも１つの回転するプロペラ上の氷を検出するステップとをさらに含む、上記１．に記載の方法。

Claims (6)

1. ハブ部と、前記ハブ部から半径方向外側に延びる複数の羽根とを有するファンと、
   前記ファンを回転軸周りに回転させるように動作可能なエンジンと、
   前記回転軸に沿って前記ファンから離間し、前記複数の羽根の回転によって変えられる前記エンジンの外部の少なくとも１つの物理的条件を感知するように設置され、前記少なくとも１つの物理的条件に対応する信号を発するように動作可能であり、前記少なくとも１つの物理的条件は、前記信号が圧力信号に対応するように、回転する前記複数の羽根により生成される圧力を含む、センサと、
   前記エンジンおよび前記センサと動作可能に係合され、これにより、前記センサからの前記信号を受け、前記信号に基づいて前記ファンの羽根の回転速度及びピッチの少なくとも一方を決定するように動作可能であり、さらに、前記信号に応答して前記エンジンの動作を変えて、前記ファンの速度を変えるように動作可能である、プロセッサとを備える、装置。
2. 前記エンジンが、ナセルの中に収容されるタービンエンジンとしてさらに定義され、前記センサの少なくとも一部が前記ナセルの外面と同一平面にある、請求項１に記載の装置。
3. 前記センサが、周囲圧力のレベルを感知するように動作可能であるものとしてさらに定義される、請求項１に記載の装置。
4. 前記センサが、音のレベルを感知するように動作可能であるものとしてさらに定義される、請求項１に記載の装置。
5. 前記第１のファンから離間し、ハブ部と、前記ハブ部から半径方向外側に延びる複数の羽根とを有する第２のファンをさらに備え、前記エンジンが、前記回転軸周りに前記第２のファンを回転させるように前記第２のファンと動作可能に係合され、前記センサが、前記第１のファンの前記複数の羽根の回転によって変えられかつ前記第２のファンの前記複数の羽根の回転によって変えられる、前記エンジンの外部の少なくとも１つの物理的条件を同時に感知するように設置される、請求項１に記載の装置。
6. 中心軸に沿って延びるタービンエンジンと、
   前記タービンエンジンを収容するナセルと、
   前記タービンエンジンによって第１の方向に回転駆動され、第１のハブ部と、前記第１のハブ部から半径方向外側に延びる第１の複数の羽根とを有する、第１のプロペラと、
   前記タービンエンジンによって前記第１の方向に対向する第２の方向に回転駆動され、第２のハブ部と、前記第２のハブ部から半径方向外側に延びる第２の複数の羽根を有する、第２のプロペラと、
   前記第１のプロペラの回転の結果として、および前記第２のプロペラの回転の結果として変えられる、前記ナセルの外部の物理的条件を感知するように設置され、前記物理的条件は圧力を含む、センサと、
   前記センサからの圧力信号に基づいて前記第１のプロペラ及び前記第２のプロペラの少なくとも一方の回転速度及び／又は羽根のピッチ角度を決定するように動作可能であり、さらに、前記圧力信号に応答して前記エンジンの動作を変更するように動作可能であるプロセッサと、を備える、航空機推進装置。

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