从发动机数据检测涡轮机上的侧风的制作方法

本发明涉及飞行器涡轮机的监控领域，并且更具体地，涉及侧风的检测，特别是用于辅助航空维护。

背景技术：

1、目前，定期地提供预测性维护服务。以这种方式，发动机制造商寻求尽可能多地预测可能影响飞行器所配备的发动机的任何故障。民航市场上按飞行时间签订的合同也促进这些服务的引入。

2、这些预测性维护服务主要基于在飞行器的一个或多个飞行任务期间获得的测量结果，并且这些测量结果不仅代表发动机的行为，而且代表由该发动机在飞行过程中所遇到的获取情况。更具体地，基于对所述测量结果的分析，提出了对提供维护服务有用的后勤及硬件要求。

3、举例来说，代表发动机行为的测量结果可能涉及不同的变量，例如涡轮轴的转速、压力和/或油路中的油的温度和/或油位、燃料流速、废气温度等。同时，代表获取上下文的测量结果可以涉及其他变量，例如天气、驾驶、发动机老化、飞行器重量等。

4、传统上，所述测量结果是通过获取集成在飞行器上的装置来获取的，并且提供给飞行器制造商拥有的、地面上的接收器装置，以便进行分析。这种供给或者在飞行任务期间完成(通常通过经由卫星链路传输)，或者在着陆后通过下载其中已经存储有所述测量值的存储器来完成。

5、例如，从文献wo 2020/201652中已知一种用于基于至少两个测量值来监控发动机的方法，其中，一个测量值相对于另一个测量值进行了归一化处理，并且该监控包括检测归一化指示器的异常漂移的异常。

6、从文献fr 2 097 897中还已知一种方法，其用于在存在顺风的情况下在基于一组信息来监测涡轮机的基础上启动涡轮机。

7、然而，在来自航空电子设备(诸如皮托管探测器的飞行器系统)和/或地面气象站的任何信息升级缺失的情况下，尚未有已知的方法可以用于在卫星数据(诸如“acars”数据)或在来自发动机的数据(例如，地面上的“连续”(用于“连续发动机运行数据”)数据)的基础上确定飞行器的发动机是否经历了侧风，更不用说在飞行中。这些数据的缺失可能与以下方面有关：

8、-航空电子系统的故障，例如与阻止飞行器机身的机载测量、采集、处理和记录系统的技术问题有关，或者与飞行器制造商、航空公司和/或原始设备制造商(oem)(例如，飞行器发动机制造商)的地面系统通信有关，或者独立于航空公司或飞行器制造商的协议而传输数据(由于飞行器上的检索/传输系统(计算机、传输系统、数据存储装置)的技术故障，导致无法检索数据)，

9、-阻止对航空电子数据的访问(oem被禁止访问该数据——由航空公司决定)，例如与数据管理问题或航空电子数据不可用有关(飞行器可能已经发出数据，并且将其存储，并且可供oem使用，但是由于地面数据检索系统的技术问题，oem无法检索这些数据：例如，oem的信息系统或飞行器上实现的信息系统(航空公司系统)无法进行通信或无法提供所需的性能)。

10、-阻止对地面数据(地面压力传感器、雷达以及机场周边中的或气象站处或州一级的任何地面系统等)或无关数据(以确定飞行中飞行器的当前情况)的访问。

11、然而，经历侧风的知识可以被用于指导发动机的控制(特别是在启动时)，也可以改进用于涡轮机的损伤模型(叶片、轴的不对称物理限制)，或者用于归一化对这种空气动力学现象敏感的其他类型的监测。

12、对于飞行器的滑行条件和飞行中的条件二者，在来自地面站的任何数据或来自航空电子设备的数据缺失的情况下，都需要基于发动机数据来检测作用在飞行器发动机上的任何侧风的存在及方向。

技术实现思路

1、本发明的目的是旨在供应一种用于在来自地面站或卫星数据或航空电子数据的数据缺失的情况下检测用于飞行器的涡轮机的侧风条件的解决方案。

2、本发明的主题提供了一种用于检测飞行器的涡轮机是否存在侧风的方法，所述飞行器包括至少两个涡轮机，所述至少两个涡轮机分别被布置在所述飞行器的主轴线的两侧，所述主轴线在所述飞行器的机头与所述飞行器的机尾之间延伸，所述涡轮机各自包括低压轴和用于控制所述涡轮机的操作的一组至少三个传感器，该组中的第一传感器被配置成测量所述低压轴的额定值，该组中的第二传感器被配置成测量在所述涡轮机上的第一位置处的第一压力或温度，而该组中的第三传感器被配置成测量在所述涡轮机上的第二位置处的第二压力或温度。

3、根据本发明的一般特征，该方法包括以下步骤：

4、-对于每个涡轮机，获取(e0)该组的至少三个传感器的数据，

5、-对于每个涡轮机，使所述第一压力或温度相对于所述低压轴的额定值以及相对于所述第二压力或温度归一化(e1)，

6、-将涡轮机的归一化的第一压力或温度与所述飞行器的所述至少一个其它涡轮机的归一化的第一压力或温度进行比较(e2)，

7、-基于比较的结果检测(e3+e4)是否存在侧风。

8、使所述第一压力或温度归一化的步骤使得可以使所述飞行器中的每个涡轮机的所述第一压力具有可比性。

9、对于每个涡轮机，被配置成测量所述第一压力或温度的所述第一压力或温度传感器被布置在所述涡轮机的同一侧上，因为通常所述涡轮机是在没有任何左/右位置区分的情况下而被批量生产的。然而，所述涡轮机的供可移动元件围绕其旋转的所述轴线沿与所述飞行器的主轴线相对应的同一方向指向。因此，同一飞行器的所述涡轮机应承受与其相应机舱相关的相同空气动力学扰动。因此，从理论上讲，在同一飞行器的所述涡轮机上测量到的所述第一压力或温度之间不应存在数值差异。

10、然而，存在一种气动消隐现象，也被称为荷兰式滚转(dutch roll)。荷兰式滚转的动力学是众所周知的，并且是飞机的自然稳定性(通过设计)的证据。当所述飞机开始偏航时，这种现象是由所述机身对机翼的连续气动消隐引起的并且持续的。

11、更准确地，首先，所述飞机开始右偏航。然后，该右翼被所述机身遮挡。被遮挡的机翼会经历相对的风速损失，与左翼相比，其升力会下降，该左翼会经历相反的现象：沿所述飞机的轴线产生力矩，并且向右的滚转启动。左翼上升，其阻力增加(并且升力较小)，从而沿控制表面轴线引入力矩。然后，所述飞机开始左偏航。所述消隐变弱，右翼重新获得其升力，并且所述飞机始向左滚转。等等。

12、由所述机身产生并由所述涡轮机中的一个或另一个所经历的气动消隐或荷兰式滚转带来了针对同一飞行器的所述涡轮机测量的所述第一压力或温度的值的差异。该值的差异在比较步骤中得以确定，并且使得能够提供侧风存在的指示。

13、根据用于检测顺风的方法的第一方面，该方法还可以包括：基于比较的结果来确定检测到的侧风的方位角方向。

14、根据用于检测顺风的方法的第二方面，该方法还可以包括：确定检测到的侧风的速度。

15、根据用于检测顺风的方法的第三方面，所述检测步骤是基于所述比较步骤的平均结果而完成的，所述平均结果是基于平均的归一化的压力或温度与所述飞行器的所述至少一个其它涡轮机的平均的归一化的第一压力或温度的比较而获得的，所述平均值是基于在同一时间窗口期间获取的测量值而获得的，或者是基于在时间窗口期间确定的比较结果的基础上进行的比较的平均值来获得的。

16、所述测量的平均值或所述比较的平均值可以在例如30s的采集周期内进行，以具有大约1200个测量值。可以在滑动时间窗口上进行平均比较，以避免与稍纵即逝的局部扰动(阵风、机舱边缘处的气流失速)相关的假警报，特别是如果所述第一测量压力是总压力的情况下。

17、根据用于检测顺风的方法的第四方面，相对于所述涡轮机中的气流的方向，涡轮机的所述第一压力或温度在所述涡轮机的低压压缩机的上游得以测量，并且所述第二压力或温度在所述低压压缩机的下游得以测量，所述低压压缩机联接到所述低压轴。

18、在本发明的另一个主题中，提供了一种飞行器，该飞行器包括至少两个涡轮机，所述涡轮机分别被布置在所述飞行器的主轴线的两侧，所述飞行器的主轴线在所述飞行器的机头与所述飞行器的机尾之间延伸，所述涡轮机各自包括低压轴以及用于控制所述涡轮机的操作的一组至少三个传感器，所述组中的第一传感器被配置成测量所述低压轴的额定值，所述组中的第二传感器被配置成测量在所述涡轮机的第一位置处的压力或温度，而所述组中的第三传感器被配置成测量在所述涡轮机的第二位置处的压力或温度。

19、根据本发明的飞行器的一般特征，该飞行器包括用于检测飞行器涡轮机的侧风的系统，该系统包括：

20、-装置，该装置用于从所述组中的至少三个传感器获取数据，

21、-归一化装置，所述归一化装置被配置成使所述第一压力或温度相对于所述低压轴的额定值以及相对于所述第二压力或温度归一化，

22、比较装置，所述比较装置被配置成将涡轮机的归一化的第一压力或温度与所述飞行器的所述至少一个其它涡轮机的归一化的第一压力或温度进行比较，以及检测装置，所述检测装置被配置成基于由所述比较装置传递的信号生成侧风存在的信号。

23、所述温度传感器可以从诸如热电偶传感器或电阻温度检测器(rtd)的不同类型之中进行选择，并且所述压力传感器可以从诸如应变计、压电计或半导体压力传感器等不同类型之中进行选择。所述压力传感器可以是测量静压和/或总压力的传感器。此外，所述两个压力传感器可以被集成到采集单元中，在该采集单元中，通道引导了来自感兴趣点的压力输出。

24、根据所述飞行器的第一方面，所述涡轮机可以相对于所述涡轮机的主轴线是对称的。

25、根据所述飞行器的第二方面，所述组中的所述第二传感器和所述第三传感器测量所述压力或温度之中的同一个热力学量。

26、根据所述飞行器的第三方面，每组中的用于控制所述涡轮机的操作的传感器是所述飞行器的所述涡轮机的电子控制系统的传感器。

27、该方法是基于对来自这种飞行器的每个发动机的控制传感器的数据的采集和处理。术语“控制传感器”是指参与推力控制以及维持所述涡轮机正确操作的传感器：与发动机控制计算机一起，它们是电子控制系统(也被称为“fadec”)的一部分，“fadec”其意思是“全权限数字发动机控制”。

28、根据所述飞行器的第四方面，所述第二传感器安装在与所述第二传感器相关联的所述涡轮机的风扇的上游，并且所述第三传感器安装在与所述第三传感器相关联的所述涡轮机的风扇的下游，所述风扇联接到所述低压轴。