JP6741716B2 - 航空機管理システム - Google Patents

Description

本発明は、航空機管理システムに関する。

航空機は、空港に停留中に点検、整備される。航空機の整備には、定常整備と非定常整備がある。定常整備は、予め設定された定期的な整備である。定常整備では、航空機を構成する各種部品ごとに設定された整備間隔の上限値に応じて、整備項目が決定される。非定常整備では、突発した不具合に対して、原因究明と原因への対応が行われる。

例えば、特許文献１には、航空機に搭載されたデータロガーに、飛行中の各種センサの計測データが蓄積される技術が開示されている。航空機の着陸後、データロガーに蓄積された計測データがサーバに読み出され、計測データの分析結果に応じて定常整備の整備項目が追加される。

特開２０１３−１４１５１号公報

上記の特許文献１に記載のように、計測データの分析結果に応じて定常整備の整備項目が追加されると、不具合が生じる前に部品交換などの対応が可能となる。そのため、非定常整備の頻度が抑制される。しかし、整備項目が直前に追加されるため、定常整備に要する時間が直前まで予測し難い。

本発明は、このような課題に鑑み、非定常整備の頻度を抑制しつつ、定常整備に要する時間を早期に予測することが可能な航空機管理システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の航空機管理システムは、航空機に搭載されたセンサと、航空機の飛行中、センサの出力に基づいて、航空機の部品の健全性を診断する診断実行部と、健全性の診断の結果、健全性の評価値が第１閾値未満である場合、無線通信を介して航空機の外部に、部品の非定常整備を行うように推奨する非定常整備情報を出力し、健全性の評価値が第１閾値以上かつ第１閾値より大きい第２閾値未満である場合、無線通信を介して航空機の外部に、部品に関する整備を定常整備の整備項目に含めるよう推奨する定常整備情報を出力する出力部と、を備える。

定常整備情報が入力されると、定常整備の整備項目に、部品に関する整備を含めて、定常整備の計画案を生成する整備管理サーバを備えてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の航空機管理システムは、航空機に搭載されたセンサと、航空機の飛行中、センサの出力に基づいて、航空機の部品の健全性を診断する診断実行部と、健全性の診断の結果、予め設定された整備推奨条件に部品が該当する場合、次に定常整備が行われる空港に設置され定常整備の計画案を生成する整備管理サーバに、無線通信を介して、所定の推奨情報を出力する出力部と、を備える。

本発明によれば、非定常整備の頻度を抑制しつつ、定常整備に要する時間を早期に予測することが可能となる。

航空機管理システムを説明するための図である。 診断装置の構成を示すブロック図である。 加振部および光ファイバセンサの説明図である。 整備管理サーバの構成を示すブロック図である。 診断装置の処理の流れを示すフローチャートである。 整備管理サーバの処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、航空機管理システム１００を説明するための図である。図１に示すように、航空機管理システム１００は、診断装置２１０、および、整備管理サーバ３１０を含んで構成される。診断装置２１０は、航空機２００ごとに設けられ、航空機２００に搭載される。整備管理サーバ３１０は、例えば、空港ごとに設けられる。

診断装置２１０は、航空機２００に搭載された無線通信装置２０２、基地局３００、通信網３０２（ＬＡＮ、インターネットなど）を介して整備管理サーバ３１０と通信する。以下では、診断装置２１０について説明した後、整備管理サーバ３１０を説明する。

図２は、診断装置２１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、診断装置２１０は、記憶部２２０と、操作部２２２と、表示部２２４と、通信部２２６と、加振部２２８と、光ファイバセンサ２３０（センサ）と、スペクトラムアナライザ２３２と、制御部２３４とを含んで構成される。

記憶部２２０は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成される。操作部２２２は、例えば、キーボードや表示部２２４に重畳されるタッチパネルで構成される。操作部２２２は、ユーザの操作入力を受け付ける。表示部２２４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成される。

通信部２２６は、航空機２００に搭載された無線通信装置２０２と、例えば、有線による通信を行う。加振部２２８は、例えば、シートに取り付けられた複数の圧電素子（ピエゾ素子）で構成される。

図３は、加振部２２８および光ファイバセンサ２３０の説明図である。図３（ａ）には、対象物ＴＧに加振部２２８および光ファイバセンサ２３０が設けられた様子を示す。図３（ｂ）には、光ファイバセンサ２３０の内部構造を示す。

対象物ＴＧは、例えば、航空機２００を構成する部品である。対象物ＴＧは、複数あり、加振部２２８および光ファイバセンサ２３０は、複数の対象物ＴＧごとに設けられる。ここでは、対象物ＴＧが板状の部材である場合を例に挙げて説明する。ただし、対象物ＴＧの形状は問わない。加振部２２８および光ファイバセンサ２３０は、対象物ＴＧの形状に合わせて適切な態様で、対象物ＴＧに取り付けられる（設置される）。

加振部２２８の圧電素子には、不図示の導線が接続されている。導線から圧電素子に電圧が印加されると、圧電効果により圧電素子の厚みが変化する。複数の圧電素子のうち、任意の圧電素子にパルス電圧を印加することで、対象物ＴＧのうち、電圧が印加された圧電素子近傍に振動が生じる。こうして、加振部２２８は、対象物ＴＧを振動させる。

光ファイバセンサ２３０は、例えば、内在型である。すなわち、光ファイバセンサ２３０は、光ファイバ自体がセンサ素子として機能する。ただし、光ファイバセンサ２３０は、光ファイバを他のセンサ素子との光の伝送路としてのみ機能させる外部型であってもよい。光ファイバセンサ２３０は、例えば、接着剤によって対象物ＴＧに接着される。

図３（ｂ）に示すように、光ファイバセンサ２３０では、コーティングやクラッドの内部にコア２３０ａが設けられる。コア２３０ａには光が通る。コア２３０ａから外側に向う光は、クラッドによって反射されてコア２３０ａに戻される。

コア２３０ａには、グレーティング部２３０ｂが設けられる。グレーティング部２３０ｂは、コア２３０ａの他の部位に比べて屈折率が異なる。グレーティング部２３０ｂは、光ファイバの軸線方向に離隔して複数設けられる。グレーティング部２３０ｂによって、屈折率が周期的に変化する（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating、ファイバブラッググレーティング）。

広帯域のスペクトルを持った光は、グレーティング部２３０ｂにおいて、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長に対して互いに強め合う方向に干渉する。これによって、グレーティング部２３０ｂでは、広帯域のスペクトルを持った光のうち、特定の波長成分のみが反射される。それ以外の波長の光は、グレーティング部２３０ｂを透過する。

グレーティング部２３０ｂに外乱が加えられると、反射光の波長が変動する。反射光の波長の変化を測定することで、グレーティング部２３０ｂに加えられた外乱が計測される。

図２に示すスペクトラムアナライザ２３２は、光ファイバセンサ２３０に接続される。スペクトラムアナライザ２３２は、光源および受光部を有する。光源から広帯域のスペクトルを持った光が発光し、光ファイバセンサ２３０に到達する。上記のように、光ファイバセンサ２３０では、一部の光が反射する。スペクトラムアナライザ２３２の受光部は、反射光を受光する。

スペクトラムアナライザ２３２は、所定の波長帯域における光強度分布を検出する。スペクトラムアナライザ２３２は、受光部が受光した反射光の波長を検出する。スペクトラムアナライザ２３２によって検出された波長は、不図示のＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換されて、制御部２３４に出力される。

制御部２３４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、診断装置２１０全体を管理および制御する。また、制御部２３４は、加振制御部２４０、収集処理部２４２、診断実行部２４４、出力部２４６としても機能する。

加振制御部２４０は、加振部２２８に電圧を印加して、加振部２２８に対象物ＴＧへ振動を印加させる（加振させる）。

収集処理部２４２は、複数の対象物ＴＧそれぞれについて、光ファイバセンサ２３０による計測を行う。収集処理部２４２は、上記のように、スペクトラムアナライザ２３２に広帯域のスペクトルを持った光を発光させ、反射光の波長を検出させる。収集処理部２４２は、反射光の波長によって、グレーティング部２３０ｂに加えられた外乱の要因となった対象物ＴＧの変化を測定する。

光ファイバセンサ２３０には、例えば、対象物ＴＧの歪み（応力）や温度など、測定の対象となる物理量が予め設定される。すなわち、歪み測定用の光ファイバセンサ２３０や温度測定用の光ファイバセンサ２３０などが設けられる。

収集処理部２４２は、歪み測定用の光ファイバセンサ２３０からの反射光から、対象物ＴＧの歪みを測定する。また、収集処理部２４２は、温度測定用の光ファイバセンサ２３０からの反射光から、対象物ＴＧの温度を測定する。

また、加振制御部２４０が加振部２２８を制御して対象物ＴＧに加振しているときに、収集処理部２４２が、歪み測定用の光ファイバセンサ２３０からの反射光から、対象物ＴＧの歪みを測定してもよい。加振部２２８の圧電素子から光ファイバセンサ２３０までの間に、対象物ＴＧに欠損などがあると、欠損がない場合と比較して、測定される歪み（振動）が異なる。これにより、対象物ＴＧの欠損の検出が可能となる。

こうして、収集処理部２４２は、光ファイバセンサ２３０による対象物ＴＧの測定データを収集する収集処理を行う。

診断実行部２４４は、収集された測定データに基づいて、航空機２００の対象物ＴＧの健全性を診断する健全性診断処理を行う。航空機２００の飛行中、任意のタイミングで収集処理および健全性診断処理が遂行される。

健全性診断処理では、収集された対象物ＴＧの測定データから、構造体の健全性を診断する。診断実行部２４４は、例えば、航空機２００に診断装置２１０を搭載した直後など、歪みや欠損のないときの測定データを基準データとする。診断実行部２４４は、新たに測定された測定データの基準データとの比較（差分、比など）によって、評価値を導出する。例えば、上記のように、対象物ＴＧの欠損が検出されたり、歪みや温度が異常値を示すと、健全性が低い評価値として算出されたりする。

診断実行部２４４は、健全性診断処理の結果、対象物ＴＧなどの部品の点検、整備が必要か否かを判定する。ここで、対象物ＴＧなどの部品には、対象物ＴＧ、および、対象物ＴＧの一部を構成する部品のいずれの場合も含まれる。

診断実行部２４４は、例えば、評価値が予め設定された第１閾値未満となると、対象物ＴＧなどの部品の非定常整備での点検、整備が必要と判定する。非定常整備では、突発した不具合に対して、原因究明と原因への対応が行われる。そのため、非定常整備が必要と判定された対象物ＴＧなどの部品がある場合、例えば、航空機２００が次に着陸する空港で非定常整備が実施される。

また、診断実行部２４４は、予め設定された整備推奨条件に該当すると、その部品の定常整備での点検、整備が必要と判定する。ここで、整備推奨条件は、評価値が、例えば、第１閾値以上第２閾値未満となることである。ただし、整備推奨条件は、非定常整備が必要なほど緊急性がないものの、点検、整備が推奨される部品を特定できるように、任意に設定されてよい。

第２閾値は、予め設定され、第１閾値より大きい。ここで、定常整備は、予め設定された定期的な整備である。定常整備では、基本的には、対象物ＴＧなどの部品ごとに設定された整備間隔の上限値に応じて、整備項目が決定される。定常整備が必要と判定された対象物ＴＧなどの部品の点検、整備は、次の定常整備の整備項目が追加される。

記憶部２２０には、航空機２００を構成する対象物ＴＧなどの部品それぞれと、部品の種別を示す種別情報が関連付けられた種別テーブルが登録されている。診断実行部２４４は、記憶部２２０の種別テーブルを参照し、点検、整備が必要となった部品の種別情報を特定する。

出力部２４６は、診断実行部２４４による健全性の診断の結果、部品の点検、整備が必要と判定されると、通信部２２６を制御し、無線通信を介して航空機２００の外部に推奨情報を出力する。航空機２００の外部とは、例えば、整備管理サーバ３１０である。推奨情報は、定常整備情報および非定常整備情報の一方または双方が含まれる。

定常整備情報には、航空機２００の次の定常整備の整備項目に、定常整備での点検、整備が必要となった（評価値が第１閾値以上第２閾値未満となった）部品の種別情報が含まれる。定常整備情報は、この部品に関する整備を含めるよう推奨するものである。

非定常整備情報には、非定常整備での点検、整備が必要となった（評価値が第１閾値未満となった）部品の種別情報が含まれる。非定常整備情報は、航空機２００が次に着陸する空港で、評価値が第１閾値未満となった部品の非定常整備を行うように推奨するものである。

診断装置２１０には、操作部２２２を介して、航空機２００が、後に着陸する複数の空港の通信網３０２上のアドレスが記憶部２２０に登録されている。そのため、出力部２４６は、登録されたアドレスに向って、推奨情報を出力することができる。

出力部２４６は、推奨情報に非定常整備情報が含まれる場合、航空機２００が次に着陸する空港に設置された整備管理サーバ３１０に、推奨情報を出力する。また、出力部２４６は、推奨情報に定常整備情報が含まれる場合、次に定常整備が行われる空港に設置された整備管理サーバ３１０に、推奨情報を出力する。ここで、次に定常整備が行われる空港が、決定されていない（記憶部２２０に登録されていない）場合、出力部２４６は、次に定常整備が行われる空港が、決定され次第、決定された空港の整備管理サーバ３１０に推奨情報を出力する。

ここでは、操作部２２２を介して、航空機２００が次に着陸する空港や次の定常整備が行われる空港の通信網３０２上のアドレスが登録されている場合について説明した。しかし、記憶部２２０には、空港名と通信網３０２上のアドレスが関連付けられたアドレステーブルが登録されていて、出力部２４６は、入力された空港名と、アドレステーブルからアドレスを特定してもよい。また、出力部２４６は、航空機２００の制御装置（不図示）から、空港名またはアドレスを取得してもよい。

図４は、整備管理サーバ３１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、整備管理サーバ３１０は、記憶部３２０と、操作部３２２と、表示部３２４と、通信部３２６と、制御部３２８とを含んで構成される。

記憶部３２０は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成される。操作部３２２は、例えば、キーボードや表示部３２４に重畳されるタッチパネルで構成される。操作部３２２は、ユーザの操作入力を受け付ける。表示部３２４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等で構成される。通信部３２６は、通信網３０２、基地局３００、航空機２００の無線通信装置２０２を介して、診断装置２１０と通信を行う。

制御部３２８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、整備管理サーバ３１０全体を管理および制御する。また、制御部３２８は、通信制御部３４０、計画部３４２、表示制御部３４４としても機能する。

通信制御部３４０は、通信部３２６を制御し、診断装置２１０の出力部２４６によって出力された推奨情報を取得する。計画部３４２は、通信部３２６から推奨情報が入力されると、整備の計画案を生成、変更する。

記憶部３２０には、整備管理サーバ３１０が設置された空港に停留する航空機２００の整備の計画案が登録されている。計画部３４２は、推奨情報に非定常整備情報が含まれる場合、航空機２００の非定常整備の計画案を生成する。この計画案には、例えば、非定常整備が必要と判定された部品に関し、具体的な点検、整備の手段および所要時間の予測値が設定される。

また、記憶部３２０には、航空機２００の定常整備の計画案が、予め登録されている。上記のように、定常整備では、対象物ＴＧなどの部品ごとに設定された整備間隔の上限値に応じて、整備項目が決定される。対象物ＴＧなどの部品それぞれが、整備間隔の上限値を超えないように、定常整備の頻度、定常整備が行われる空港、定常整備での整備項目が設定される。

計画部３４２は、推奨情報に定常整備情報が含まれる場合、記憶部３２０に登録された航空機２００の定常整備の計画案を変更する。具体的に、計画部３４２は、記憶部３２０に登録された定常整備の計画案の整備項目に、定常整備情報に示される部品に関する整備を追加する。

表示制御部３４４は、非定常整備の計画案が新たに生成されるか、定常整備の計画案が更新されると、表示部３２４に、生成、更新された計画案を表示させる。例えば、作業者は、表示された計画案に応じ、整備士や整備場所の割り振りを再設定する。

上記のように、航空機管理システム１００では、健全性診断処理によって導出された評価値に応じて、定常整備の整備項目が追加される。そのため、不具合が生じる前に部品交換などの対応が可能となり、非定常整備の頻度が抑制される。その際、航空機２００の飛行中に行われた健全性診断処理の結果が、無線通信を介して整備管理サーバ３１０に出力される。そのため、航空機２００の着陸前に、定常整備に要する時間を予測することが可能となる。

図５は、診断装置２１０の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、航空機２００の飛行中、任意のタイミングで（例えば、所定周期で繰り返し）遂行される。

（Ｓ４００）
診断実行部２４４は、収集処理部２４２によって収集された測定データに基づいて、航空機２００の対象物ＴＧの健全性を診断する健全性診断処理を行う。

（Ｓ４０２）
診断実行部２４４は、健全性診断処理の結果、対象物ＴＧなどの部品の非定常整備が必要か否かを判定する。非定常整備が必要であると判定されると（Ｓ４０２におけるＹＥＳ）、Ｓ４０４に処理を移す。非定常整備が必要でないと判定されると（Ｓ４０２におけるＮＯ）、Ｓ４０６に処理を移す。

（Ｓ４０４）
診断実行部２４４は、非定常整備が必要と判定された部品の種別情報を含む非定常整備情報を生成する。

（Ｓ４０６）
診断実行部２４４は、健全性診断処理の結果、対象物ＴＧなどの部品の定常整備が必要か否かを判定する。定常整備が必要であると判定されると（Ｓ４０６におけるＹＥＳ）、Ｓ４０８に処理を移す。定常整備が必要でないと判定されると（Ｓ４０６におけるＮＯ）、Ｓ４１０に処理を移す。

（Ｓ４０８）
診断実行部２４４は、定常整備が必要と判定された部品の種別情報を含む定常整備情報を生成する。

（Ｓ４１０）
診断実行部２４４は、推奨情報が生成されたか、すなわち、定常整備情報または非定常整備情報の少なくとも一方が生成されたか否かを判定する。推奨情報が生成された場合（Ｓ４１０におけるＹＥＳ）、Ｓ４１２に処理を移す。推奨情報が生成されていない場合（Ｓ４１０におけるＮＯ）、当該処理を終了する。

（Ｓ４１２）
出力部２４６は、通信部２２６を制御し、無線通信を介して航空機２００の外部に推奨情報を出力する。出力部２４６は、推奨情報に非定常整備情報が含まれる場合、航空機２００が次に着陸する空港に設置された整備管理サーバ３１０に、推奨情報を出力する。出力部２４６は、推奨情報に定常整備情報が含まれる場合、次に定常整備が行われる空港に設置された整備管理サーバ３１０に、推奨情報を出力する。

図６は、整備管理サーバ３１０の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。

（Ｓ４５０）
計画部３４２は、通信部３２６から推奨情報が入力されたか否かを判定する。推奨情報が入力された場合（Ｓ４５０におけるＹＥＳ）、Ｓ４５２に処理を移す。推奨情報が入力されなかった場合（Ｓ４５０におけるＮＯ）、当該処理を終了する。

（Ｓ４５２）
計画部３４２は、推奨情報に非定常整備情報が含まれるか否かを判定する。非定常整備情報が含まれる場合（Ｓ４５２におけるＹＥＳ）、Ｓ４５４に処理を移す。非定常整備情報が含まれない場合（Ｓ４５２におけるＮＯ）、Ｓ４５６に処理を移す。

（Ｓ４５４）
計画部３４２は、非定常整備の計画案を生成する。

（Ｓ４５６）
計画部３４２は、推奨情報に定常整備情報が含まれるか否かを判定する。定常整備情報が含まれる場合（Ｓ４５６におけるＹＥＳ）、Ｓ４５８に処理を移す。定常整備情報が含まれない場合（Ｓ４５６におけるＮＯ）、Ｓ４６０に処理を移す。

（Ｓ４５８）
計画部３４２は、定常整備の計画案を更新する。

（Ｓ４６０）
表示制御部３４４は、非定常整備の計画案が新たに生成されるか、定常整備の計画案が更新されると、表示部３２４に、生成、更新された計画案を表示（報知）させる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態では、加振部２２８、光ファイバセンサ２３０を例に挙げて説明したが、他のセンサが用いられてもよい。加振部２２８は必須構成ではない。また、ファイバブラッググレーティング方式の光ファイバセンサ２３０を例に挙げて説明したが、光ファイバセンサ２３０は、他の方式であってもよい。光の波長に限らず、他の特性（強度、位相、周波数、偏波）の変化を利用して、対象物ＴＧの物理量や化学量が計測されてもよい。

また、上述した実施形態では、推奨情報は、航空機２００の次の定常整備の整備項目に、整備推奨条件に該当する部品に関する整備を含めるよう推奨するものである場合について説明した。この場合、整備推奨条件に該当する部品の整備が迅速に遂行可能となる。ただし、次の定常整備に限らず、次回以降のいずれかの定常整備の整備項目に、整備推奨条件に該当する部品に関する整備を含められればよい。推奨情報は、単に定常整備が必要と推定される部品を特定可能な情報であればよい。

また、上述した実施形態では、整備管理サーバ３１０が設けられる場合について説明した。この場合、定常整備の計画案が確実に更新される。しかし、整備管理サーバ３１０は、必須の構成ではなく、作業者の操作入力に応じて、定常整備の計画案が更新されてもよい。

本発明は、航空機管理システムに利用することができる。

１００ 航空機管理システム
２００ 航空機
２３０ 光ファイバセンサ（センサ）
２４４ 診断実行部
２４６ 出力部
３１０ 整備管理サーバ

Claims (3)

1. 航空機に搭載されたセンサと、
   前記航空機の飛行中、前記センサの出力に基づいて、前記航空機の部品の健全性を診断する診断実行部と、
   前記健全性の診断の結果、前記健全性の評価値が第１閾値未満である場合、無線通信を介して前記航空機の外部に、前記部品の非定常整備を行うように推奨する非定常整備情報を出力し、前記健全性の評価値が前記第１閾値以上かつ前記第１閾値より大きい第２閾値未満である場合、無線通信を介して前記航空機の外部に、前記部品に関する整備を定常整備の整備項目に含めるよう推奨する定常整備情報を出力する出力部と、
   を備える航空機管理システム。
2. 前記定常整備情報が入力されると、前記定常整備の整備項目に、前記部品に関する整備を含めて、前記定常整備の計画案を生成する整備管理サーバを備える請求項１に記載の航空機管理システム。
3. 航空機に搭載されたセンサと、
   前記航空機の飛行中、前記センサの出力に基づいて、前記航空機の部品の健全性を診断する診断実行部と、
   前記健全性の診断の結果、予め設定された整備推奨条件に前記部品が該当する場合、次に定常整備が行われる空港に設置され前記定常整備の計画案を生成する整備管理サーバに、無線通信を介して、所定の推奨情報を出力する出力部と、
   を備える航空機管理システム。

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