KR102241902B1 - 스타터 문제 검출 - Google Patents

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KR102241902B1
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브라이언 크리스토퍼 켐프
데이비드 앨런 드란사크
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유니슨 인더스트리즈, 엘엘씨
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Abstract

스타터의 문제를 검출하는 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 예시적인 일 양태는 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하는 방법에 관련된다. 이 방법은 공기 터빈 스타터의 회전부를 감시하기 위해, 공기 터빈 스타터의 고정부에 위치된 하나 이상의 센서로부터 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 주파수를 표시하는 데이터를 하나 이상의 제어기에 의해 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 주파수를 표시하는 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여, 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상을 하나 이상의 제어기에 의해 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상을 표시하는 통지를 하나 이상의 제어기에 의해 제공하는 단계를 포함한다.

Description

스타터 문제 검출{STARTER ISSUE DETECTION}
본 발명은 일반적으로 항공기에 관한 것이다.
항공기는 엔진을 시동하기 위해 공기 터빈 스타터를 사용할 수 있다. 스타터 공기 밸브는 공기 터빈 스타터에 유체를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 공기 터빈 스타터는 공기 터빈 모터, 감속기 및 오버 러닝 클러치를 포함할 수 있다. 공기 터빈 모터는 스타터 공기 밸브에 의해 공급된 유체로부터의 에너지를 고속 회전 에너지로 변환한다. 감속기는 고속 저토크 입력을 엔진에서 사용할 수 있는 저속 고토크 출력으로 변환한다. 오버 러닝 클러치는 정상 엔진 동작 중에 공기 터빈 모터와 감속기를 엔진으로부터 분리할 수 있다.
본 발명의 실시형태의 양태 및 장점이 이하의 설명에서 부분적으로 개시되거나, 이하의 설명으로부터 학습되거나, 실시형태의 실시를 통해 학습될 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 양태는 공기 터빈 스타터의 이상(anomaly)을 검출하는 방법에 관련된다. 이 방법은 공기 터빈 스타터의 회전부를 감시하기 위해, 공기 터빈 스타터의 고정부에 위치된 하나 이상의 센서로부터 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 주파수를 표시하는 데이터를 하나 이상의 제어기에 의해 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 주파수를 표시하는 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상을 하나 이상의 제어기에 의해 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상을 표시하는 통지를 하나 이상의 제어기에 의해 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적인 양태는 통합 공기 터빈 스타터의 문제(issue)를 검출하는 시스템에 관련된다. 이 시스템은 통합 공기 터빈 스타터를 포함한다. 통합 공기 터빈 스타터는 엔진을 시동하도록 구성된다. 통합 공기 터빈 스타터는 공기 터빈 스타터를 포함한다. 통합 공기 터빈 스타터는 공기 터빈 스타터에 통합된 스타터 공기 밸브를 포함한다. 통합 공기 터빈 스타터는 적어도 하나의 고정부와 적어도 하나의 회전부를 포함한다. 시스템은 통합 공기 터빈 스타터의 적어도 하나의 회전부를 감시하기 위해 적어도 하나의 고정부에 배치된 하나 이상의 센서를 포함한다. 이 시스템은 하나 이상의 제어기를 포함한다. 하나 이상의 센서는 주파수를 감지하고 감지된 주파수를 표시하는 신호를 하나 이상의 제어기에 전달하도록 구성된다. 하나 이상의 제어기는 상기 감지된 주파수를 표시하는 신호에 기초하여 이상(예를 들면, 문제, 불규칙성, 기이함(oddity) 등)을 결정하도록 구성된다.
본 발명의 다른 예시적인 양태는 스타터의 문제를 검출하기 위한 시스템, 방법, 항공기, 항공 전자 시스템, 디바이스, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 관련된다. 본 발명의 이러한 예시적인 양태에 대하여 각종 변형 및 수정이 이루어질 수 있다.
각종 실시형태의 상기 및 다른 특징, 양태 및 장점들은 이하의 설명 및 첨부된 특허 청구범위를 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시형태를 나타내고, 설명과 함께 관련 원리를 설명하는 데 소용된다.
당업자에 대한 실시형태의 구체적인 설명이 첨부 도면을 참조하면서 이하에서 개시된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 예시적인 항공기를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 터빈 엔진의 개략적 단면도.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 통합 스타터의 블록도.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 예시적인 방법의 흐름도.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 예시적인 방법의 흐름도.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 하나 이상의 양태를 구현하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 도면.
이제, 하나 이상의 실시예들이 도면에 예시되어 있는 실시형태에 대하여 구체적으로 설명하겠다. 각 실시예는 실시형태의 설명을 위해 제공된 것이고, 실시형태를 제한하는 의도가 없다. 사실, 발명의 범위 또는 정신으로부터 벗어나지 않고 본 발명에서 각종 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 예를 들면, 일 실시형태의 일부로서 예시 또는 설명된 특징들은 다른 실시형태와 함께 사용되어 또 다른 실시형태를 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 있는 그러한 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥에서 명확히 다르게 구술하지 않는 한 복수의 지시대상(referent)을 포함한다. 수치와 함께 사용하는 용어 "약"은 표시된 양의 25% 이내를 의미한다.
본 발명의 예시적인 양태는 공기 터빈 이동체(vehicle)의 통합 스타터와 연관된 방법 및 시스템에 관련된다. 예를 들면, 스타터 공기 밸브와 공기 터빈 스타터는 공동 하우징 내에 위치될 수 있다. 추가로 및/또는 대안으로, 스타터 공기 밸브는 공기 터빈 스타터에 기계적으로 결합될 수 있다. 통합 스타터는 항공기의 엔진을 시동할 수 있다. 스타터 공기 밸브는 공기 터빈 스타터에 유체(예를 들면, 유도 공기(motive air), 가스, 기타 유체 등)를 제공할 수 있다. 공기 터빈 스타터는 제공된 유체를 엔진에서 사용할 수 있는 토크 에너지로 변환할 수 있다.
일부 실시형태에서, 통합 스타터는 통합 제어기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제어기는 스타터 공기 밸브 및/또는 공기 터빈 스타터와 함께 공동 하우징 내에 위치될 수 있다. 추가로 및/또는 대안으로, 제어기는 스타터 공기 밸브 및/또는 공기 터빈 스타터에 기계적으로 결합될 수 있다. 제어기는 통합 스타터의 각종 컴포넌트에 제어 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기는 개루프 제어기일 수 있고 피드백을 수신하지 않는다. 일부 실시형태에서, 제어기는 스타터 공기 밸브의 열림 및 닫힘을 제어할 수 있다. 예를 들면, 일 예로서, 제어기는 스타터 공기 밸브의 열림 속도(rate)를 제어할 수 있다. 다른 예로서, 제어기는 스타터 공기 밸브의 열림 비율(percentage)을 제어할 수 있다. 제어기가 스타터 공기 밸브를 여는 비율이 높으면 높을수록 더 많은 유체가 공기 터빈 스타터에 제공될 수 있다.
선택적으로, 일부 실시형태에서, 스타터 공기 밸브는 하나 이상의 밸브 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브 센서는 압력 게이지, 진공 게이지, 압력계(manometer) 등, 및/또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브 센서는 공기 터빈 스타터와 연관된 압력 및/또는 온도를 측정할 수 있다. 스타터 공기 밸브는 측정된 압력 및/또는 온도에 응답하여 열림(또는 닫힘) 속도 및/또는 열림 비율을 수정할 수 있다. 예를 들어서 만일 측정된 압력 및/또는 온도가 토크 출력을 증가시켜야 한다고 표시하면, 스타터 공기 밸브는 공기 터빈 스타터에 제공되는 유체를 증가시키도록 열림 속도 및/또는 열림 비율을 수정할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시형태에서, 공기 터빈 스타터는 하나 이상의 스타터 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서는 공기 터빈 스타터의 회전부를 감시하기 위해 공기 터빈 스타터의 고정부에 포함될 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서는 공기 터빈 스타터와 연관된 주파수를 표시하는 신호를 제공할 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서는 공기 터빈 스타터와 연관된 크기(magnitude)를 표시하는 신호를 제공할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시형태에서, 하나 이상의 스타터 센서는 가속도계, 마이크로폰 등 및/또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서는 기계적 진동 및/또는 음향을 측정할 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서는 측정된 기계적 진동 및/또는 음향을 표시하는 신호를 하나 이상의 컴퓨팅 장치 및/또는 제어기에 전송할 수 있다. 하나 이상의 컴퓨팅 장치 및/또는 제어기는 적어도 부분적으로 상기 하나 이상의 신호에 기초하여 공기 터빈 스타터의 회전부의 불규칙적인 움직임을 결정할 수 있다. 하나 이상의 컴퓨팅 장치 및/또는 제어기는 공기 터빈 스타터의 회전부의 상기 결정된 불규칙적인 움직임에 응답하여 통합 스타터, 엔진 및/또는 액세서리 기어박스의 문제점을 표시하는 통지를 생성할 수 있다.
이 방법으로, 본 발명의 예시적인 양태에 따른 시스템 및 방법은 스타터 공기 밸브에 의해 공기 터빈 스타터에 제공되는 유체를 조절함으로써 엔진 시동 중에 엔진 또는 엔진 컴포넌트(예를 들면, 기어박스)에 대한 손상을 감소 또는 제한하는 기술적 효과를 가질 수 있다. 게다가, 일부 실시형태에서, 본 발명의 예시적인 양태에 따른 시스템 및 방법은 통합 스타터에 대한 손상을 감지하는 기술적 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 항공기(100)를 보여주는 도면이다. 항공기(100)는 하나 이상의 엔진(102)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 엔진(102) 중의 적어도 하나는 하나 이상의 가스 터빈 엔진으로서 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 엔진(102)은 직렬 흐름순으로 압축부, 연소부 및 터빈부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 엔진(102) 중의 하나 이상은 터보팬 엔진, 터보제트 엔진, 터보프로펠러 엔진, 터보샤프트 엔진 등으로서 구성될 수 있다. 다른 구현예에서, 하나 이상의 엔진(102) 중의 하나 이상은 항공기에서 사용하기 위한 내연 기관 또는 임의의 적당한 다른 엔진일 수 있다. 하나 이상의 엔진(102)은 뒤에서 자세히 설명하는 바와 같이 하나 이상의 통합 스타터(104)를 포함하거나 및/또는 하나 이상의 통합 스타터(104)에 결합될 수 있다. 하나 이상의 통합 스타터(104)는 통신 경로(108)를 통해 제어기(106)와 통신할 수 있다. 제어기(106)는 예를 들면 완전 권한 디지털 엔진 제어(full authority digital engine control, FADEC)일 수 있다. 통신 경로(108)는 예를 들면 항공기 통신 버스와 같은 통신 버스일 수 있다.
예시적인 항공기(100)의 각종 컴포넌트의 수, 위치 및/또는 방위는 설명을 위한 것이고 제한하는 의도가 없다. 당업자라면 여기에서 제공된 설명을 이용하여, 항공기(100)의 각종 컴포넌트의 수, 위치 및/또는 방위가 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 조정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 예시적인 가스 터빈 엔진(200)의 개략적 단면도이다. 도 2에 도시된 것처럼, 가스 터빈 엔진(200)은 참고를 위해 자신을 관통하여 연장하는 세로축 또는 중심선 축(202)을 규정한다. 가스 터빈 엔진(200)은 일반적으로 환상 입구(206)를 규정하는 실질적 관형 외부 케이싱(204)을 포함할 수 있다. 외부 케이싱(204)은 단일 케이싱 또는 복수의 케이싱으로 형성될 수 있다. 외부 케이싱(204)은 직렬 흐름 관계로 가스 발생기 압축기(210), 연소부(230), 터빈(240) 및 배기부(250)를 내장한다. 가스 발생기 압축기(210)는 환상의 입구 안내 날개 어레이(212), 하나 이상의 순차적 단계의 압축기 블레이드(214), 하나 이상의 순차적 단계의 압축기 날개(216) 및 원심 압축기(218)를 포함한다. 집합적으로, 압축기 블레이드(214), 압축기 날개(216) 및 원심 압축기(218)는 압축 공기 경로(220)를 규정한다. 가스 터빈 엔진(200)은 가스 터빈 엔진(200)에 관련된 정보를 감지하기 위한 하나 이상의 센서(도시 생략됨)를 포함할 수 있다.
연소부(230)는 연소실(232) 및 이 연소실(232) 내로 연장하는 하나 이상의 연료 노즐(234)을 포함한다. 연료 노즐(234)은 연소실(232)로 들어오는 압축 공기와 혼합되도록 연료를 공급한다. 또한, 연료와 압축 공기의 혼합물은 연소실(232) 내에서 연소하여 연소 가스(236)를 형성한다. 뒤에서 자세히 설명하는 것처럼, 연소 가스(236)는 터빈(240)을 구동한다.
터빈(240)은 가스 발생기 터빈(242) 및 전력 터빈(244)을 포함한다. 가스 발생기 터빈(242)은 하나 이상의 순차적 단계의 터빈 회전자 블레이드(246)를 포함하고, 전력 터빈(244)은 하나 이상의 순차적 단계의 터빈 회전자 블레이드(248)를 포함한다. 가스 발생기 터빈(242)은 가스 발생기 샤프트(260)를 통하여 가스 발생기 압축기(210)를 구동하고, 전력 터빈(244)은 전력 터빈 샤프트(270)를 통하여 출력 샤프트(280)를 구동한다.
도 2에 예시된 실시형태에 나타나 있는 바와 같이, 가스 발생기 압축기(210)와 가스 발생기 터빈(242)은 가스 발생기 샤프트(260)를 통하여 서로 결합된다. 동작시에, 연소 가스(236)는 가스 발생기 터빈(242)과 전력 터빈(244) 양자 모두를 구동한다. 가스 발생기 터빈(242)이 중심선 축(202) 주위에서 회전할 때, 가스 발생기 압축기(210)와 가스 발생기 샤프트(260)는 둘 다 중심선 축(202) 주위에서 회전한다. 또한, 전력 터빈(244)이 회전할 때, 전력 터빈 샤프트(270)가 회전하여 회전 에너지를 출력 샤프트(280)에 전달한다. 일 예로서, 가스 터빈 엔진(200)은 도 1의 제1 및 제2 가스 터빈 엔진(102)일 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 통합 스타터(300)의 블록도이다. 통합 스타터(300)는 도 1의 엔진(102) 내에 있거나 및/또는 엔진(102)에 결합될 수 있다. 통합 스타터(300)는 스타터 공기 밸브(302), 공기 터빈 스타터(ATS)(304) 및 제어기(306)를 포함할 수 있다. 스타터 공기 밸브(302)는 공기 터빈 스타터(304)와 통합될 수 있다. 예를 들면, 스타터 공기 밸브(302)와 공기 터빈 스타터(304)는 공동 하우징 내에 위치될 수 있다. 다른 예로서, 스타터 공기 밸브(302)는 공기 터빈 스타터(304)에 기계적으로 결합될 수 있다. 공기 터빈 스타터(304)는 공기 터빈 모터(308), 감속기(310) 및 오버 러닝 클러치(312)를 포함할 수 있다.
스타터 공기 밸브(302)는 제어기(306)와 통신할 수 있다. 제어기(306)는 완전 권한 디지털 엔진 제어(FADEC)로부터 신호를 수신할 수 있다. 스타터 공기 밸브(302)는 제어기(306)로부터 수신된 신호에 기초하여 공기 터빈 모터(308)로의 유체 흐름을 조절할 수 있다. 제어기(306)로부터 수신된 신호는 FADEC로부터 수신된 신호에 기초를 둘 수 있다. 공기 터빈 모터(308)는 스타터 공기 밸브(302)에 의해 공급된 유체로부터의 에너지를 고속 회전 에너지로 변환할 수 있다. 감속기(310)는 공기 터빈 모터(308)로부터의 고속 회전 에너지(고속, 저 토크)를 오버 러닝 클러치(312)를 회전시키기 위해 사용되는 저속, 고토크로 변환할 수 있다. 회전하는 오버 러닝 클러치(312)는 엔진(102)과 맞물려서 엔진(102)을 시동하기 위해 사용될 수 있다.
제어기(306)는 스타터 공기 밸브(302)의 열림 속도를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어기(306)는 스타터 공기 밸브(302)가 초당 2회의 속도로, 또는 임의의 다른 속도로 열리고 닫히게 할 수 있다. 제어기(306)는 스타터 공기 밸브(302)의 열림 비율을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어기(306)는 스타터 공기 밸브(302)가 53%로, 또는 0% 내지 100% 사이의 임의의 다른 값으로 열리게 할 수 있다. 스타터 공기 밸브(302)의 열림 비율은 스타터 공기 밸브(302)의 위치일 수 있다. 스타터 공기 밸브(302)의 열림 속도 및/또는 열림 비율을 변경하면 스타터 공기 밸브(302)로부터 공기 터빈 스타터(304)로 제공되는 유체를 수정할 수 있다. 공기 터빈 스타터(304)는 스타터 공기 밸브(302)로부터 공기 터빈 스타터(304)에 제공되는 유체로부터의 에너지를, 엔진(102)을 시동하기 위해 사용할 수 있는 토크로 변환할 수 있다.
선택적으로, 스타터 공기 밸브(302)는 하나 이상의 밸브 센서(314)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브 센서(314)는 압력 게이지, 진공 게이지, 압력계 등, 및/또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브 센서(314)는 압력 및/또는 온도를 측정할 수 있다. 압력 및/또는 온도는 스타터 공기 밸브(302)의 상태를 표시할 수 있다. 스타터 공기 밸브(302)는 측정된 압력 및/또는 온도에 응답하여 열림 속도 및/또는 열림 비율을 수정할 수 있다. 예를 들어서 만일 측정된 압력 및/또는 온도가 에너지를 증가시켜야 한다고 표시하면, 스타터 공기 밸브(302)는 공기 터빈 스타터(304)에 제공되는 유체를 증가시키도록 열림 속도 및/또는 열림 비율을 수정할 수 있다. 다른 예로서, 만일 측정된 압력 및/또는 온도가 에너지를 증가시켜야 한다고 표시하면, 스타터 공기 밸브(302)는 스타터 공기 밸브(302)의 열림 비율을 75%로부터 80%로 수정할 수 있다. 또 다른 예로서, 만일 측정된 압력 및/또는 온도가 에너지를 증가시켜야 한다고 표시하면, 스타터 공기 밸브(302)는 스타터 공기 밸브(302)의 열림 속도를 초당 300ms 개방으로부터 초당 750ms 개방으로 수정할 수 있다. 여기에서 제공되는 수치 예들은 설명을 위해 제공되는 것이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
선택적으로, 공기 터빈 스타터(304)는 하나 이상의 스타터 센서(316)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 스타터 센서(316)는 공기 터빈 스타터(304)의 회전부를 감시하기 위해 공기 터빈 스타터(304)의 고정부에 포함될 수 있다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 스타터 센서(316)는 공기 터빈 스타터(304)의 회전부를 감시하기 위해 공기 터빈 스타터(304)의 회전부에 포함될 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서(316)는 가속도계, 마이크로폰 등 및/또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서(316)는 기계적 진동 및/또는 음향을 측정할 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서(316)는 측정된 기계적 진동 및/또는 음향을 도 6의 컴퓨팅 장치(600)와 같은 컴퓨팅 장치에 전송할 수 있다. 컴퓨팅 장치(600)는 통합 스타터(300)에 국소적일 수 있다. 컴퓨팅 장치(600)는 엔진(102)에 위치될 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서(316)는 측정된 기계적 진동 및/또는 음향을 제어기에 전송할 수 있다. 제어기는 통합 스타터(300)에 국소적일 수 있다. 제어기는 엔진(102)에 위치될 수 있다. 컴퓨팅 장치(600) 및/또는 제어기는 측정된 기계적 진동 및/또는 음향에 기초하여 공기 터빈 스타터(304)의 회전부의 불규칙적인 움직임을 결정할 수 있다. 하나 이상의 스타터 센서(316)는 이상을 식별할 수 있다. 식별되는 이상은 통합 스타터(300), 엔진(102) 및/또는 액세서리 기어박스로부터 발원할 수 있다. 컴퓨팅 장치(600) 및/또는 제어기는 공기 터빈 스타터(304)의 회전부의 상기 결정된 불규칙적인 움직임에 응답하여 통합 스타터(300), 엔진(102) 및/또는 액세서리 기어박스에서의 문제점을 표시하는 통지를 생성할 수 있다.
도 4는 통합 스타터를 이용하여 엔진을 시동하는 예시적인 방법(400)의 흐름도이다. 도 4의 방법은 예를 들면 도 3의 통합 스타터(300)를 이용하여 구현될 수 있다. 도 4는 설명을 위하여 특정 순서로 수행되는 단계들을 나타낸다. 당업자라면, 여기에서 제공된 설명을 이용해서, 여기에서 설명하는 임의의 방법들의 각종 단계들이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 각종 방법으로 개작, 수정, 재배열 또는 수정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
단계 402에서, 공기 터빈 스타터와 통합된 스타터 공기 밸브의 열림이 적어도 부분적으로 제어기로부터의 신호에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들면, 통합 스타터(300)는 제어기(306)로부터의 제어 신호에 기초하여 스타터 공기 밸브(302)의 열림을 조정할 수 있다.
단계 404에서, 유체가 스타터 공기 밸브의 열림을 통하여 공기 터빈 스타터에 제공될 수 있다. 예를 들면, 통합 스타터(300)는 통합된 스타터 공기 밸브(312)를 통하여 공기 터빈 스타터(304)에 유체를 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체는 유도 공기, 가스, 기타 유체 등일 수 있다.
단계 406에서, 제공된 유체는 토크 출력으로 변환될 수 있다. 예를 들면, 통합 스타터(300)는 제공된 유체를 토크 출력으로 변환할 수 있다. 단계 408에서, 엔진은 토크 출력을 이용하여 시동될 수 있다. 예를 들면, 통합 스타터(300)는 토크 출력을 이용하여 엔진(102)을 시동할 수 있다.
선택적으로, 신호는 하나 이상의 밸브 센서로부터 제어기에서 또는 스타터 공기 밸브에서 수신될 수 있다. 하나 이상의 밸브 센서는 압력 게이지, 진공 게이지 및 압력계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나 이상의 밸브 센서 중의 적어도 하나는 압력을 측정할 수 있다. 하나 이상의 밸브 센서 중의 적어도 하나는 온도를 측정할 수 있다. 스타터 공기 밸브의 열림은 상기 하나 이상의 밸브 센서로부터의 신호에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들면, 통합 스타터(300)는 하나 이상의 밸브 센서(314)로부터의 신호에 기초하여 스타터 공기 밸브(302)의 열림을 조정할 수 있다.
도 5는 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하는 예시적인 방법(500)의 흐름도이다. 도 5의 방법은 예를 들면 도 6의 하나 이상의 제어 시스템(600) 및/또는 도 3의 제어기(306)를 이용하여 구현될 수 있다. 도 5는 설명을 위하여 특정 순서로 수행되는 단계들을 나타낸다. 당업자라면, 여기에서 제공된 설명을 이용해서, 여기에서 설명하는 임의의 방법들의 각종 단계들이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 각종 방법으로 개작, 수정, 재배열 또는 수정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
단계 502에서, 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 주파수 및/또는 크기를 표시하는 데이터가 공기 터빈 스타터의 회전부를 감시하기 위해 공기 터빈 스타터의 고정부에 위치된 하나 이상의 센서로부터 수신될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 제어 시스템(600)은 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 주파수 및/또는 크기를 표시하는 데이터를 공기 터빈 스타터(304)의 회전부를 감시하기 위해 공기 터빈 스타터의 고정부에 위치된 하나 이상의 센서(316)로부터 수신할 수 있다. 다른 예로서, 제어기(306)는 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 주파수 및/또는 크기를 표시하는 데이터를 공기 터빈 스타터(304)의 회전부를 감시하기 위해 공기 터빈 스타터의 고정부에 위치된 하나 이상의 센서(316)로부터 수신할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 주파수는 기계적 주파수일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 주파수는 가청 주파수일 수 있다. 하나 이상의 센서는 예를 들면 가속도계 또는 마이크로폰을 포함할 수 있다. 제어기(306)는 통합 공기 터빈 스타터로부터 원격에 있을 수 있다. 제어기(306)는 통합 공기 터빈 스타터 내에 위치될 수 있다.
단계 504에서, 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상이 적어도 부분적으로 상기 주파수 및/또는 크기를 표시하는 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 제어 시스템(600)은 적어도 부분적으로 상기 주파수 및/또는 크기를 표시하는 데이터에 기초하여 상기 통합 공기 터빈 스타터(304)와 연관된 이상을 결정할 수 있다. 다른 예로서, 제어기(306)는 적어도 부분적으로 상기 주파수 및/또는 크기를 표시하는 데이터에 기초하여 상기 통합 공기 터빈 스타터(304)와 연관된 이상을 결정할 수 있다. 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상은 엔진의 이상을 표시할 수 있다. 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상은 액세서리 기어박스의 이상을 표시할 수 있다.
단계 506에서, 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상을 표시하는 통지가 제공될 수 있다. 상기 통지는 시각적, 광학적 또는 다른 통신되는 통지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 통지는 이상을 사용자 또는 기술자에게 경고하기 위해 사용자 인터페이스(예를 들면, 스피커, 디스플레이 등)에 통신될 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 항공기의 제어 시스템(600) 또는 다른 시스템을 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 블록도이다. 도시된 것처럼, 제어 시스템(600)은 하나 이상의 컴퓨팅 장치(602)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 컴퓨팅 장치(602)는 하나 이상의 프로세서(604) 및 하나 이상의 메모리 장치(606)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(604)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 집적회로, 논리 장치 또는 다른 적당한 처리 장치와 같은 임의의 적당한 처리 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 메모리 장치(606)는, 비제한적으로, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, RAM, ROM, 하드 드라이브, 플래시 드라이브 또는 다른 메모리 장치를 포함한 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다.
하나 이상의 메모리 장치(606)는 하나 이상의 프로세서(604)에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 판독가능 명령어(608)를 포함한, 하나 이상의 프로세서(604)에 의해 접근 가능한 정보를 저장할 수 있다. 상기 명령어(608)는 하나 이상의 프로세서(604)에 의해 실행된 때 하나 이상의 프로세서(604)가 동작을 수행하게 하는 명령어들의 임의 집합일 수 있다. 상기 명령어(608)는 임의의 적당한 프로그래밍 언어로 작성된 소프트웨어일 수 있고, 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 명령어(608)는 도 4를 참조하면서 설명한 바와 같이 공기 터빈 스타터와 스타터 공기 밸브를 통합하는 동작, 도 5를 참조하면서 설명한 바와 같이 통합 스타터의 문제점을 감지하는 동작, 및/또는 하나 이상의 컴퓨팅 장치(602)의 임의의 다른 동작 또는 기능과 같은 동작을 하나 이상의 프로세서(604)가 수행하게 하도록 하나 이상의 프로세서(604)에 의해 실행될 수 있다.
메모리 장치(606)는 프로세서(604)에 의해 접근될 수 있는 데이터(610)를 또한 저장할 수 있다. 예를 들면, 데이터(610)는 하나 이상의 밸브 센서(314)에 의해 감지된 데이터, 하나 이상의 스타터 센서(316)에 의해 감지된 데이터, 및/또는 여기에서 설명한 바와 같은 항공기(100)와 연관된 임의의 다른 데이터를 포함할 수 있다. 데이터(610)는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 통합 스타터(300)의 문제를 검출하기 위한 하나 이상의 표, 함수, 알고리즘, 모델, 방정식 등을 포함할 수 있다.
하나 이상의 컴퓨팅 장치(602)는 예를 들면 시스템의 다른 컴포넌트와 통신하기 위해 사용되는 통신 인터페이스(612)를 또한 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(612)는 예를 들면 송신기, 수신기, 포트, 제어기, 안테나 또는 다른 적당한 컴포넌트를 포함한, 하나 이상의 네트워크와 인터페이스하기 위한 임의의 적당한 컴포넌트를 포함할 수 있다.
비록 각종 실시형태의 구체적인 특징들이 일부 도면에서는 도시되고 다른 도면에서는 도시되지 않았지만, 이것은 단지 편의성을 위한 것이다. 본 발명의 원리에 따라서, 도면의 임의의 특징은 임의의 다른 도면의 임의의 특징과 함께 참조 및/또는 청구될 수 있다.
본 명세서에서의 설명은 최상의 모드를 포함한 발명을 나타내기 위해, 및 당업자가 임의의 장치를 제조 및 사용하는 것 또는 임의의 통합 방법을 수행하는 것을 포함한 발명을 또한 실시할 수 있게 하기 위해 몇 가지 실시예를 이용하고 있다. 발명의 특허 가능한 범위는 첨부된 특허 청구범위에 의해 규정되고, 당업자가 생각할 수 있는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 실시예는 만일 그 실시예가 특허 청구범위와 사실상 차이가 없는 구조적 요소를 포함하고 있으면, 또는 그 실시예가 특허 청구범위와 사실상 대단치 않은 차이가 있는 구조적 요소를 포함하고 있으면, 특허 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
100: 항공기 102: 엔진
104: 통합 스타터 106: 제어기
108: 통신 경로 200: 가스 터빈 엔진
202: 세로축 또는 중심선 축 204: 외부 케이싱
206: 환상 입구 210: 가스 발생기 압축기
212: 환상 입구 안내 날개 어레이 214: 압축기 블레이드
216: 압축기 날개 218: 원심 압축기
220: 압축 공기 경로 230: 연소부
232: 연소실 234: 연료 노즐
236: 연소 가스 240: 터빈
242: 가스 발생기 터빈 244: 전력 터빈
246: 터빈 회전자 블레이드 248: 터빈 회전자 블레이드
250: 배기부 260: 가스 발생기 샤프트
270: 전력 터빈 샤프트 280: 출력 샤프트
300: 통합 스타터 302: 스타터 공기 밸브
304: 공기 터빈 스타터 306: 제어기
308: 공기 터빈 모터 310: 감속기
312: 오버 러닝 클러치 314: 밸브 센서
316: 스타터 센서 400: 방법
402: 방법 단계 404: 방법 단계
406: 방법 단계 408: 방법 단계
500: 방법 502: 방법 단계
504: 방법 단계 506: 방법 단계
600: 제어 시스템 602: 컴퓨팅 장치
604: 프로세서 606: 메모리 장치
608: 명령어 610: 데이터
612: 통신 인터페이스

Claims (20)

  1. 공기 터빈 스타터의 이상(anomaly)을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법으로서,
    공기 터빈 스타터의 회전부를 감시하기 위해, 공기 터빈 스타터의 고정부에 위치된 하나 이상의 센서로부터 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 주파수를 표시하는 데이터를 하나 이상의 제어기에 의해 수신하는 단계;
    상기 주파수를 표시하는 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여, 하나 이상의 제어기에 의해 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상을 결정하는 단계;
    하나 이상의 제어기에 의해 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상을 표시하는 통지를 제공하는 단계; 및
    적어도 부분적으로 상기 이상에 기초하여, 하나 이상의 제어기에 의해 공기 터빈 모터로의 유체 흐름을 조절하는 단계로서, 상기 유체 흐름은 공기 터빈 스타터와 통합된 스타터 공기 밸브에 의해 공급되는 것인 단계
    를 포함하는, 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상은 엔진에 관한 이상을 나타내는 것인, 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 통합 공기 터빈 스타터와 연관된 이상은 액세서리 기어박스(accessory gearbox)에 관한 이상을 나타내는 것인, 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 스타터 센서 중 적어도 하나는 가속도계인 것인, 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 스타터 센서 중 적어도 하나는 마이크로폰인 것인, 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제어기는 통합 공기 터빈 스타터로부터 떨어져 위치하는 것인, 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제어기는 통합 공기 터빈 스타터 내에 위치하는 것인, 공기 터빈 스타터의 이상을 검출하고 이 이상에 응답하는 방법.
  8. 통합 공기 터빈 스타터의 문제(issue)를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템으로서,
    공기 터빈 스타터 및 상기 공기 터빈 스타터와 통합된 스타터 공기 밸브를 포함하고, 엔진을 시동하도록 구성된 통합 공기 터빈 스타터로서, 상기 공기 터빈 스타터는 적어도 하나의 고정부 및 적어도 하나의 회전부를 포함하고, 상기 스타터 공기 밸브는 공기 터빈 모터로의 유체 흐름을 조절하도록 구성되는 것인 통합 공기 터빈 스타터;
    상기 공기 터빈 스타터의 적어도 하나의 회전부를 감시하기 위해 상기 적어도 하나의 고정부 상에 배치되는 하나 이상의 센서; 및
    하나 이상의 제어기
    를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 주파수를 감지하고 감지된 주파수를 표시하는 신호를 상기 하나 이상의 제어기에 전달하도록 구성되고,
    상기 하나 이상의 제어기는,
    상기 감지된 주파수를 표시하는 신호에 기초하여 이상을 결정하도록 구성되고,
    적어도 부분적으로 상기 이상에 기초하여, 스타터 공기 밸브로부터 공기 터빈 모터로의 유체 흐름을 조절하도록 구성되는 것인, 통합 공기 터빈 스타터의 문제를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 감지된 주파수는 기계적 주파수인 것인, 통합 공기 터빈 스타터의 문제를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 감지된 주파수는 가청 주파수인 것인, 통합 공기 터빈 스타터의 문제를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 가속도계를 포함하는 것인, 통합 공기 터빈 스타터의 문제를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 마이크로폰을 포함하는 것인, 통합 공기 터빈 스타터의 문제를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템.
  13. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 제어기는 통합 공기 터빈 스타터로부터 떨어져 위치하는 것인, 통합 공기 터빈 스타터의 문제를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템.
  14. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 제어기는 통합 공기 터빈 스타터 내에 위치하는 것인, 통합 공기 터빈 스타터의 문제를 검출하고 이 문제에 응답하는 시스템.
  15. 항공기로서,
    공기 터빈 스타터 및 상기 공기 터빈 스타터와 통합된 스타터 공기 밸브를 포함하고, 엔진을 시동하도록 구성된 통합 공기 터빈 스타터로서, 상기 공기 터빈 스타터는 적어도 하나의 고정부 및 적어도 하나의 회전부를 포함하고, 상기 스타터 공기 밸브는 공기 터빈 모터로의 유체 흐름을 조절하도록 구성되는 것인 통합 공기 터빈 스타터;
    상기 공기 터빈 스타터의 적어도 하나의 회전부를 감시하기 위해 상기 적어도 하나의 고정부 상에 배치되는 하나 이상의 센서; 및
    하나 이상의 제어기
    를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 주파수를 감지하고 감지된 주파수를 표시하는 신호를 상기 하나 이상의 제어기에 전달하도록 구성되고,
    상기 하나 이상의 제어기는,
    상기 감지된 주파수를 표시하는 신호에 기초하여 이상을 결정하도록 구성되고,
    적어도 부분적으로 상기 이상에 기초하여 스타터 공기 밸브로부터 공기 터빈 모터로의 유체 흐름을 조절하도록 구성되는 것인 항공기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 감지된 주파수는 기계적 주파수인 것인 항공기.
  17. 제15항에 있어서, 상기 감지된 주파수는 가청 주파수인 것인 항공기.
  18. 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 가속도계를 포함하는 것인 항공기.
  19. 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 마이크로폰을 포함하는 것인 항공기.
  20. 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 제어기는 통합 공기 터빈 스타터로부터 떨어져 위치하는 것인 항공기.
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