[go: up one dir, main page]

TWI625272B - Aircraft auxiliary power unit (APU) fuel element performance detecting method and device - Google Patents

Aircraft auxiliary power unit (APU) fuel element performance detecting method and device Download PDF

Info

Publication number
TWI625272B
TWI625272B TW103125374A TW103125374A TWI625272B TW I625272 B TWI625272 B TW I625272B TW 103125374 A TW103125374 A TW 103125374A TW 103125374 A TW103125374 A TW 103125374A TW I625272 B TWI625272 B TW I625272B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
apu
period
performance
deviation index
fuel element
Prior art date
Application number
TW103125374A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201509749A (zh
Inventor
Lei Huang
Zhu-Ping Gu
feng-liang Zheng
Hong-Tao Ma
Jia-Ju Wu
Rong Wang
Lei Chen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Publication of TW201509749A publication Critical patent/TW201509749A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI625272B publication Critical patent/TWI625272B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/50—Application for auxiliary power units (APU's)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本發明涉及一種飛機輔助動力單元(APU)燃油元件的性能檢測方法，包括：獲取一時間段內多個時間點上的APU封包；根據所述APU封包獲取所述APU燃油組件的運行參數，所述運行參數至少包括啟動時間STA；計算所述時間段內所述啟動時間STA的平均值AVG以及偏差指數δ；根據所述偏差指數δ確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期、衰退期或故障期。

Description

飛機輔助動力單元(APU)燃油元件性能檢測方法和裝置
本發明涉及一種飛機部件性能的檢測方法，特別地，涉及一種飛機輔助動力單元燃油元件性能的檢測方法。
機載輔助動力單元（Airborne Auxiliary Power Unit），簡稱輔助動力單元APU，是安裝在飛機尾部的一台小型渦輪發動機。APU的主要功能是提供電源和氣源，也有少量的APU可以向飛機提供附加推力。具體來說，飛機在地面上起飛前，由APU供電來啟動主發動機，從而不需依靠地面電、氣源車來發動飛機。在地面時，APU還提供電力和壓縮空氣保證客艙和駕駛艙內的照明和空調。在飛機起飛時，APU可作為備用電源使用。在飛機降落後，仍由APU供應電力照明和空調。APU的功能決定了其運行的穩定性直接關係到飛機的飛行成本和服務品質。
APU燃油元件是APU的重要部件，一旦燃油元件失效，將會直接導致APU停車，從而使飛機無法起飛。現有技術中對APU燃油元件並沒有有效的維護方法，只能事後進行維修。這不可避免地造成了飛機的延誤和維護成本的提高。
針對現有技術中存在的上述技術問題，根據本發明的一個方面，提出一種飛機輔助動力單元APU燃油元件的檢測方法，包括：獲取一時間段內多個時間點上的APU封包；根據所述APU封包獲取所述APU燃油組件的運行參數，所述運行參數至少包括啟動時間STA；計算所述時間段內所述啟動時間STA的平均值AVG以及偏差指數δ；以及根據所述偏差指數δ確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期、衰退期或故障期。
如上所述的方法，其中確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期、衰退期，或故障期的步驟包括：響應於所述偏差指數δ小於衰退門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期；響應於所述偏差指數δ大於所述衰退門檻值且小於故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於衰退期；以及響應於所述偏差指數δ大於所述故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於故障期。
如上所述的方法，進一步包括：確定所述APU燃油元件處於穩定期時所述偏差指數；其中，所述衰退門檻值大約為所述穩定期的偏差指數的大約2倍，故障門檻值大約為所述穩定偏差指數的大約3-4倍。
如上所述的方法，其中所述時間段約為2-4天。
如上所述的方法，其中在所述時間段內獲取大約5-10個APU封包。
如上所述的方法，進一步包括：確定根據下一個通過APU相關的封包得出的啟動時間STAnext； 響應於STAnext大於AVG+nδ或小於AVG-nδ，確定根據下一個與APU相關的封包得出的STAnext+1是否大於AVG+nδ或小於AVG-nδ；以及響應於根據與APU相關的封包得出啟動時間STA連續大於AVG+nδ或連續小於AVG-nδ超過預設警報次數Z，發出警報；其中，n為2-5；Z為3-5。
如上所述的方法，響應於根據與APU相關的封包得出的啟動時間STA小於AVG+nδ且大於AVG-nδ，重新計算所述啟動時間STA的平均值AVG以及偏差指數δ。
如上所述的方法，響應於根據與APU相關的封包得出的啟動時間STA連續大於AVG+nδ或小於AVG-nδ超過預設警報次數Z，重新計算所述啟動時間STA的平均值AVG以及偏差指數δ。
如上所述的方法，其中所述偏差指數δ為標準差。
如上所述的方法，其中所述n為2或3，Z為3。
如上所述的方法，進一步包括：確定APU的起動機工作正常。
如上所述的方法，進一步包括：確定APU的其他參數保持正常，所述其他參數包括但不限於：APU排氣溫度EGT、引起壓力PT、進氣口葉片角度IGV和APU渦輪效率NPA。
根據本發明的另一態樣，提出一種飛機輔助動力單元APU燃油元件的性能檢測裝置，包括：封包獲取單元，其獲取一時間段內的APU封包；封包解析單元，其解析出所需要的APU燃油元件運行資料；以及性能檢測單元，其根據所述燃油元件運行資料確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期，衰退期，嚴重衰退期或故障期。
根據本發明的又一態樣，提出一種飛機輔助動力單元APU燃油元件的性能檢測裝置，包括：處理器；以及與處理器相連的記憶體，其儲存電腦可讀代碼；所述電腦可讀代碼在所述處理器上運行以執行以下步驟：獲取一時間段內的APU封包；根據所述封包解析出所述APU燃油組件運行參數，所述運行參數包括啟動時間STA；以及確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期、衰退期、嚴重衰退期或故障期。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在以下的詳細描述中，可以參看作為本申請一部分用來說明本申請的特定實施例的各個說明書附圖。在附圖中，相似的附圖標記在不同圖式中描述大體上類似的組件。本申請的各個特定實施例在以下進行了足夠詳細的描述，使得具備本領域相關知識和技術的普通技術人員能夠實施本申請的技術方案。應當理解，還可以利用其它實施例或者對本申請的實施例進行結構、邏輯或者電性的改變。
第1圖示出了根據本發明的一個實施例的飛機APU的結構示意圖。如圖所示，第1圖是根據本發明的一個實施例的飛機APU的結構示意圖。如圖所示，飛機APU主要包括功率部分100、負載部分200，以及附件部分300。其中，功率部分100主要包括功率壓縮機110、渦輪元件120，以及排氣元件130等。負載部分200主要包括負載壓縮機210；附件部分300主要包括附件齒輪箱310、起動機320，以及發電機330等。功率壓縮機110用於向燃燒室提供高壓氣體，供燃燒室燃燒使用。APU的燃油系元件向燃燒室提供燃油。燃燒室通過燃燒燃油產生高溫高壓氣體推動渦輪元件120，使渦輪元件120轉動。進氣道進入的氣流分成兩股，一股進入功率壓縮機110和渦輪元件120，主要用來帶動APU旋轉，然後氣流通過排氣元件130排走；而另一股氣流進入負載壓縮機210，這部分氣流由負載壓縮機增壓，專門用於產生供飛機使用的壓縮空氣。在這股氣流的進口有流量調節閥門（進口導流葉片），其根據飛機對壓縮空氣的需求，即時地對閥門（葉片）開度進行調節，來控制進入負載壓縮機的空氣的多少。
在APU起動時，起動系統從飛機的直流系統上獲得電源，將28V 直流電壓供到電池匯流條（BAT BUS），通過電流接觸器供到起動機。起動機旋轉並加速APU轉子，使其達到燃油和點火系統能夠投入工作的轉速，然後點火燃燒燃油，APU進一步加速。當轉速達到APU正常轉速的35%至60%後，關閉起動機，同時APU繼續加速至正常工作轉速。例如，對於APS3200型APU，當轉速達到APU正常轉速的55％時，關閉起動機；而對於GTCP131-9A型APU，當轉速達到APU正常轉速的50％時，關閉起動機。
本申請的發明人發現，APU的燃油元件的性能直接影響APU的起動時間。當APU的燃油元件的性能降低後，燃燒室的供油不足，APU需要更多的時間才能加速到正常工作的轉速。隨著燃油組件工作時間增長，其效能逐漸降低，供油效率也隨之降低。當燃油元件供油效率下降到一定程度時，燃油元件無法使APU加速到正常工作的轉速，即發生燃油元件失效。
APU燃油元件的性能變化遵循一定規律：在使用前期和中期，燃油元件的性能較為穩定，而在後期會出現性能的退化，直至故障。隨著使用時間的增加，由於飛機APU燃油元件性能逐漸退化，衰退指數逐漸增加。當APU燃油元件性能的衰退指數比較穩定時，其性能處於穩定期；當APU燃油元件的性能衰退逐漸加快時，其性能進入衰退期；當超過某一個門檻值時，其性能進入故障期，可能隨時出現故障。當APU燃油元件進入故障期後，既影響APU的使用，對服務品質和飛行安全產生不利後果；又容易產生非計劃性的維修，造成航班的延誤和停飛。
飛機APU燃油元件FCU的性能可以通過APU的啟動時間來表徵。第2圖是APU燃油元件性能變化引起APU啟動時間資料變化的統計趨勢圖。如第2圖所示，當燃油元件處於穩定期時，APU啟動時間的變化範圍很小，而當APU燃油元件處於衰退期時，APU啟動時間發生躍變和離散，直至故障導致APU無法啟動。並且，從第2圖中可以看出，由進入衰退期到發生故障的時間是很短的。因此，燃油元件衰退期的檢測更顯得非常重要。
現有技術中還沒有手段可以對APU燃油元件的性能是否進入衰退期進行檢測。而本發明的某些實施例可以實現這種檢測。對於衰退期的檢測有如下好處：當APU燃油元件處於衰退期時，發生故障的概率仍然非常低。如果選擇在此時機對飛機進行檢修，飛行安全和服務品質是可以得到保障的。此時，航空公司可以適時地安排對飛機的檢修，從而避免了非計畫的維修，減少飛機的延誤。也同時避免了按固定時限進行檢修時造成的檢修成本的浪費。
多種方法可以用來獲取啟動時間STA這一運行參數。例如，通過儲存在飛機黑盒子FDR或者快速存取記錄器QAR中的資料就可以獲得上述資料。
通過飛機製造商提供的資料系統也可以方便地獲取上述資料，並實現地面即時檢測。例如，空中巴士的Aircraft Condition Monitoring System(ACMS）系統以及波音公司的Aircraft Heath Monitor (AHM)系統都可以即時監測飛機的運行資料，並且，當滿足一定的觸發條件時，自動生成包含一系列資料資訊的封包。
根據本發明的一個實施例，APU的相關運行資料可以利用飛機資料系統（例如ACMS或AHM系統）獲取並體現在生成的相關封包中。這類封包資訊可以通過飛機通信定址與報告系統（ACARS Aircraft Communications Addressing and Reporting System）系統傳輸至地面，並進一步分發到不同航空公司的伺服器上。根據本發明的一個實施例，APU封包也可以通過航空電信網（ATN Aviation Telecommunication Network）的通信裝置或系統傳輸。
實際上，對於現有的飛行資料系統而言，APU的性能監視是已有的專案，因此，可以自動生成對應的APU封包，並通過ACARS或ATN傳輸到地面。但是，這些監視的資料並沒有被用於APU性能的衰退期檢測。例如，空中巴士公司的A13封包，即（APU MES/IDLE REPORT），或者波音公司的APU封包就是這樣的APU封包的實例。在以下實施例中，以空中巴士公司的A13封包為實例進行說明。波音公司APU封包的處理與此類似。
第3圖示出了空中巴士公司的A13封包的一個報告示意圖。如圖所示，A13封包主要包含了4部分資訊，分別為：報告表頭、APU履歷資訊、啟動飛機發動機的運行參數及APU啟動參數。
報告表頭由CC和C1段組成，主要包含了飛機的航班資訊、封包產生航段階段、引氣閥門狀態、總溫（即外界溫度）等資訊。APU履歷資訊由E1段組成包括APU序號、執行時間和迴圈等資訊。啟動飛機發動機的運行參數由N1至S3段組成；其中N1、S1表示的是啟動第一台飛機發動機時的運行情況，N2、S2表示啟動第二台飛機發動機時的運行情況，N3、S3為APU啟動發動機完成後APU慢車時的情況。其中，與燃油元件性能相關的資料為啟動時間STA。
由第3圖可以看出，啟動時間STA這一APU運行參數包含在現有的A13號封包中。因此，利用該封包獲取的資料可以實現本發明的APU燃油元件性能檢測。
第4圖是根據本發明的一個實施例的APU燃油元件性能的檢測檢測方法的流程圖。如圖所示，該APU燃油元件性能的檢測方法400中，在步驟410，獲取飛機APU燃油組件在某一時間點的啟動時間STA。
根據本發明的一個實施例，步驟410中所需的資訊可以從例如A13封包的APU封包中獲取。例如，從國際航空電訊集團SITA網控制中心和中國民航資料通信公司ADCC網控制中心可以遠端即時獲取飛機APU運行的A13封包，通過封包解碼器將所述的飛機APU運行狀態A13封包解碼，得到所需要的飛機APU燃油元件運行資訊。
在步驟420，獲取之前的M個啟動時間STA，求其均值AVG以及標準差δ。根據本發明的一個實施例，M的取值可以為5-10。
在步驟430，確定步驟420中所求得的標準差δ是否超過故障門檻值。如果超過故障門檻值，則輸出故障警報。
當步驟430判斷為否時，進入步驟440，確定步驟420中所求得的標準差δ是否超過衰退門檻值。如果超過衰退門檻值，則輸出衰退警報；否則，返回步驟410，繼續獲取下一個時間點的APU啟動時間STA。
根據本發明的一個實施例，首先通過經驗資料分析該型號APU燃油元件處於穩定期時的波動率，而後以穩定期波動率為基準，進一步確定其它門檻值。例如，根據本發明的一個實施例，衰退門檻值為穩定期變化趨勢的大約2倍，故障期門檻值為穩定期變化趨勢的3-4倍。
這種利用一段時間內不斷更新的資料變化趨勢的方法可以稱為移動視窗法。移動視窗的大小，即納入計算範圍的點的個數M的選擇取決於多種因素，例如，測量時間的間隔以及控制策略等。如果移動視窗越小，資料的波動率越容易受到正常波動的影響，從而出現過多的誤報，影響本發明的效果。如果移動視窗過大，雖然反映變化趨勢較為準確，但是這會降低本發明的時效性，無法及時準確地發出警告資訊。因此，移動視窗的大小對於本發明有著重要的影響。根據本發明的一個實施例，在每天測量2-3個點的前提下，M的取值約為5。根據本發明的另一個實施例，在每天測量低於或等於2個點的前提下，M的取值約為10。
根據本發明的一個實施例，為了減少錯誤警告和提高準確度，如果連續出現2次的衰退警告時，才確認APU燃油元件的性能進入衰退期；而連續出現2次以上的故障警告時，才確認APU燃油元件的性能進入故障期。
第5圖是根據本發明的另一個實施例的APU燃油元件性能的檢測方法的流程圖。如圖所示，該APU燃油元件性能的檢測方法500中，與第4圖所示的實施例相似，在步驟510，獲取飛機APU燃油元件在某一工作時間點的啟動時間STA。
在步驟520，取高值計數器與低值計數器之和個時間點之前的M個啟動時間STA，求其均值AVG以及標準差δ。求取之前一定個數個點的均值和標準差是為了給下一個點的判斷設定變動範圍，但需要去除有可能為噪點的數值。根據將在下文描述的，高值計數器用於記錄變動超出預設範圍的偏差點，當偏差點連續出現的次數沒達到警報個數時，這些偏差點不計入均值和標準差計算的樣本範圍內。根據本發明的一個實施例，M的取值可以為5-10。
在步驟530，比較步驟520中所求得的標準差δ是否超過故障門檻值。如果超過故障門檻值，則輸出故障警報。
當步驟530判斷為否時，進入步驟540，比較步驟520中所求得的標準差δ是否超過衰退門檻值。如果超過衰退門檻值，則輸出衰退警報。
當步驟540判斷為否時，進入步驟550，歸零計數器。這是由於通過前面的判斷，偏差點已經斷開，要計算連續的偏差點的個數，就需要將計數器歸零，重新計數。這種計數器可以由軟體和硬體多種方法來實現。
在步驟560，判斷下一個時間點APU啟動時間STA是否大於AVG+nδ或小於AVG-nδ。其中，n的取值由控制策略決定，當n的取值較高時，對突變點的控制較為寬鬆，這樣可以減少誤報，但卻有漏報的風險；而當n的取值較低時，對突變點的控制較為嚴格，這樣可以防止漏報，但卻可能面對頻次較高的警報。一般來說，n的取值在2-5之間。根據本發明的一個實施例，n的取值為3。
當步驟560判斷為是時，計數器數值+1。在步驟570，判斷計數器數值是否等於預設警報個數。當判斷為否時，返回步驟550。當判斷為是時，說明有連續達到預設警報個數的APU啟動時間STA超出預設的正常波動範圍，發出躍變警報。由於單獨一次的躍變可能由多種原因導致，所以需要連續超過一定個數才進入警報，以排除誤報。預設警報個數的取值與控制策略有關，一般取值為3-5。
在步驟580，歸零計數器。這是由於當連續偏差點的個數達到預設的警報個數時，偏差點的出現已不屬於偶然現象，不應該作為噪點排除。此時將計數器歸零，在下一次迴圈至步驟520時，將會保留這些偏差點，使其計入參照樣本。此步驟結束後返回步驟510。
根據本發明的一個實施例，步驟510中所需的資訊可以以類似於步驟410的方式獲取。
第6圖是根據本發明的一個實施例的APU燃油元件性能變化的資料統計圖。其中在圖中實線的位置，APU的燃油元件進行了更換。如第6圖所示，在更換APU燃油元件之前，啟動時間STA上升且STA的標準差也上升（即STA出現離散）。如果採用前文所述的方法，STA偏差指數如標準差的上升很快就會引發APU燃油元件性能變壞進入衰退期的警報。
同時也需要注意到，除了啟動時間STA之外，APU的其他參數保持正常，所述其他參數包括但不限於：APU排氣溫度EGT、引起壓力PT、進氣口葉片角度IGV和APU渦輪效率。這是APU燃油元件故障的一個重要的特徵。
另一個需要注意的是，APU起動機故障的表現也與此非常類似。因此，需要與APU起動機故障相區別：雖然APU起動機故障也會引起啟動時間STA的標準差上升，即STA離散，但是APU燃油元件的性能變壞時，啟動時間STA變壞速度更慢，STA的標準差上升且維持在一定水準，且這種現象持續時間長可以達到100小時/50次啟動以上。而起動機故障最多只能30~40小時/10~15次啟動。
而且，雖然APU燃油元件的性能變壞時，除了STA外其他參數保持良好；但是，由於供油不穩定，NPA和EGTP也會逐漸變壞，向其紅線值靠近。這一特點也可以輔助判斷APU燃油元件的故障。
第7圖是根據本發明的一個實施例的飛機輔助動力單元APU燃油元件的性能檢測裝置的結構示意圖。如第7圖所示，APU燃油元件的性能檢測裝置包括：封包獲取單元701，其獲取一時間段內APU封包；封包解析單元702，其解析出所需要的APU燃油元件運行資料；以及性能檢測單元703，其根據所述燃油元件運行資料確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期，衰退期或故障期。
根據本發明的一個實施例，一種飛機輔助動力單元APU燃油元件的性能檢測裝置，包括：處理器；以及與處理器相連的記憶體，其儲存電腦可讀代碼；所述電腦可讀代碼在所述處理器上運行以執行以下步驟：獲取一時間段內APU封包；根據所述封包解析出所述APU燃油組件運行參數，所述運行參數包括啟動時間STA；確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期、衰退期或故障期。
燃油元件性能衰退不是很快，通常在100個小時以上。按以往的排故規則和順序，發現燃油元件損壞比較困難，故障現象難以捕捉，往往需要更換多次其它部件才能確定燃油元件FCU故障。本發明使得維修人員對飛機APU燃油元件性能的衰退現象做出準確定位，避免多次更換其他部件，減少航材庫存積壓，留出充分的準備備件的時間。這對保證飛機正點運行十分重要，同時也能更精確地控制庫存，甚至實現零庫存。
上述實施例僅供說明本發明之用，而並非是對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此，所有等同的技術方案也應屬於本發明公開的範疇。
100‧‧‧功率部分
110‧‧‧功率壓縮機
120‧‧‧渦輪組件
130‧‧‧排氣元件
200‧‧‧負載部分
210‧‧‧負載壓縮機
300‧‧‧附件部分
310‧‧‧附件齒輪箱
320‧‧‧起動機
330‧‧‧發電機
410‧‧‧獲取下一個封包中的資料，得出下一個啟動時間STA
420‧‧‧取兩個計數器之和個時間點之前的M個STA，求均值AVG以及方差δ
430‧‧‧δ是否大於故障門檻值 發出故障警報
440‧‧‧δ是否大於衰退門檻值 發出衰退警報
500‧‧‧APU燃油元件性能的檢測方法的流程圖
510‧‧‧獲取下一個封包中的資料，得出下一個啟動時間STA
520‧‧‧取高值計數器與低值計數器之和個時間點之前的M個啟動時間STA，求其均值AVG以及標準差δ
530‧‧‧δ是否超過故障門檻值 輸出故障警報
540‧‧‧δ是否超過衰退門檻值 輸出衰退警報
550‧‧‧歸零計數器
560‧‧‧判斷下一個時間點APU啟動時間STA 是否大於AVG+nδ或小於AVG-nδ 計數器數值+1
570‧‧‧判斷計數器數值是否等於預設警報個數 發出躍變警報
580‧‧‧歸零計數器
701‧‧‧封包獲取單元
702‧‧‧封包解析單元
703‧‧‧性能檢測單元
[第1圖]係根據本發明的一個實施例的飛機APU的結構示意圖。 [第2圖]係根據本發明的一個實施例的APU燃油元件性能變化引起APU啟動時間資料變化的統計趨勢圖。 [第3圖]係空中巴士公司的A13封包的一個報告示意圖。 [第4圖]係根據本發明的一個實施例的APU燃油元件性能的檢測檢測方法的流程圖。 [第5圖]係根據本發明的另一個實施例的APU燃油元件性能的檢測方法的流程圖。 [第6圖]係根據本發明的一個實施例的APU燃油元件性能變化的資料統計圖。 [第7圖]係根據本發明的一個實施例的飛機輔助動力單元APU燃油元件的性能檢測裝置的結構示意圖。

Claims (12)

  1. 一種飛機輔助動力單元(APU)燃油元件的性能檢測方法，包括：獲取一時間段內多個時間點上的APU封包；根據該APU封包獲取所述APU燃油元件的運行參數，該運行參數至少包括所述時間段內的啟動時間(STA)；計算所述時間段內該啟動時間(STA)的平均值(AVG)以及偏差指數(δ)；根據該偏差指數(δ)確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期，衰退期或故障期，其中該確定包括：響應於該偏差指數(δ)小於衰退門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期；響應於該偏差指數(δ)大於該衰退門檻值且小於故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於衰退期；以及響應於該偏差指數(δ)大於該故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於故障期；以及確定所述APU燃油元件處於穩定期時的穩定偏差指數；其中，該衰退門檻值為所述穩定期的所述穩定偏差指數的2倍，故障門檻值為所述穩定偏差指數的3-4倍。
  2. 如請求項1所述之方法，其中所述時間段約為2-4天之間。
  3. 如請求項1所述之方法，其中在所述時間段內獲取5-10個APU封包。
  4. 如請求項1所述之方法，更包括：確定根據下一個通過APU相關的封包得出的啟動時間STAnext； 響應於所述啟動時間STAnext大於AVG+nδ或小於AVG-nδ，確定根據再下一個與APU封包得出的啟動時間STAnext+1是否大於AVG+nδ或小於AVG-nδ；以及響應於根據連續的APU封包得出的啟動時間(STA)連續大於AVG+nδ或連續小於AVG-nδ超過預設警報次數(Z)，發出警報；其中，n為2-5；Z為3-5。
  5. 如請求項4所述之方法，其中響應於根據所述下一個APU封包得出的啟動時間STAnext小於AVG+nδ且大於AVG-nδ，重新計算啟動時間的平均值(AVG)以及偏差指數(δ)。
  6. 如請求項4所述之方法，其中響應於根據連續的APU封包得出的啟動時間(STA)連續大於AVG+nδ或連續小於AVG-nδ超過預設警報次數(Z)，重新計算啟動時間(STA)的平均值(AVG)以及偏差指數(δ)。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之方法，其中該偏差指數(δ)為標準差。
  8. 如請求項4至6中任一項所述之方法，其中該n為2或3，Z為3。
  9. 如請求項1所述之方法，其中APU的起動機工作正常。
  10. 如請求項1所述之方法，其中APU的其他參數保持正常，所述其他參數包括如下的一個或多個：APU排氣溫度(EGT)、引起壓力(PT)、進氣口葉片角度(IGV)和(APU)渦輪效率(NPA)。
  11. 一種飛機輔助動力單元APU燃油元件的性能檢測裝置，包括一處理器和一記憶體，該記憶體用於儲存電腦可讀代碼以指示處理器執行如下單元：一封包獲取單元，其配置為獲取一時間段內多個時間點上的的APU封包； 一封包解析單元，其配置為根據該APU封包解析出該APU燃油元件運行參數，該運行參數至少包括所述時間段內的啟動時間；以及一性能檢測單元，其配置為根據所述時間段內該啟動時間的平均值以及偏差指數(δ)確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期、衰退期或故障期，該確定包括：響應於該偏差指數(δ)小於衰退門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期；響應於該偏差指數(δ)大於該衰退門檻值且小於故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於衰退期；以及響應於該偏差指數(δ)大於該故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於故障期；其中，該衰退門檻值為穩定偏差指數的2倍，該故障門檻值為所述穩定偏差指數的3-4倍，並且其中所述穩定偏差指數為所述APU燃油元件處於穩定期時的穩定偏差指數。
  12. 一種飛機輔助動力單元(APU)燃油元件的性能檢測裝置，包括：一處理器；以及與該處理器相連的記憶體，其儲存一電腦可讀代碼；該電腦可讀代碼在該處理器上運行以執行以下步驟：獲取一時間段內多個時間點上的的APU封包；根據該APU封包解析出所述APU燃油元件運行參數，該運行參數包括所述時間段內的啟動時間(STA)； 根據所述時間段內該啟動時間的平均值以及偏差指數(δ)確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期、衰退期或故障期，其中該確定包括：響應於該偏差指數(δ)小於衰退門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於穩定期；響應於該偏差指數(δ)大於該衰退門檻值且小於故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於衰退期；以及響應於該偏差指數(δ)大於該故障門檻值，確定所述APU燃油元件的性能處於故障期；以及確定所述APU燃油元件處於穩定期時的穩定偏差指數；其中，該衰退門檻值為所述穩定期的所述穩定偏差指數的2倍，故障門檻值為所述穩定偏差指數的3-4倍。
TW103125374A 2013-07-24 2014-07-24 Aircraft auxiliary power unit (APU) fuel element performance detecting method and device TWI625272B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310313848.5A CN104348670B (zh) 2013-07-24 2013-07-24 飞机辅助动力单元燃油组件性能检测方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201509749A TW201509749A (zh) 2015-03-16
TWI625272B true TWI625272B (zh) 2018-06-01

Family

ID=51260610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103125374A TWI625272B (zh) 2013-07-24 2014-07-24 Aircraft auxiliary power unit (APU) fuel element performance detecting method and device

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9657649B2 (zh)
EP (1) EP2829935B1 (zh)
JP (1) JP6205322B2 (zh)
KR (1) KR101985388B1 (zh)
CN (1) CN104348670B (zh)
AU (1) AU2014206178B2 (zh)
CA (1) CA2857785C (zh)
SG (1) SG10201404358TA (zh)
TW (1) TWI625272B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104340369B (zh) * 2013-07-24 2017-03-08 中国国际航空股份有限公司 飞机辅助动力单元滑油冷却器性能监控方法及装置
CN106200621A (zh) * 2016-08-17 2016-12-07 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种飞控系统正常工作判据的获取方法
EP3567223B1 (en) * 2018-05-08 2020-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Sensor-based calculation of service intervals for gas turbines
CN111056024B (zh) * 2019-11-25 2022-07-19 中国南方航空股份有限公司 一种飞机辅助动力单元运行状态监控装置
CN111564027B (zh) * 2020-05-08 2022-05-13 北京深演智能科技股份有限公司 报警信息处理方法及装置
CN111814393B (zh) * 2020-06-29 2022-04-12 哈尔滨工业大学 基于生成对抗网络的apu退化参数生成方法
CN112967529B (zh) * 2021-02-26 2022-08-05 中国国际航空股份有限公司 Apu使用时间的预警方法、装置、设备及存储介质
CN120793187B (zh) * 2025-09-02 2025-11-11 商飞软件有限公司 一种民用辅助动力装置转速综合控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5408821A (en) * 1992-11-09 1995-04-25 Alliedsignal Inc. Multifunction secondary power system starting method
US20030149550A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 A. Famili Method of identifying abnormal behaviour in a fleet of vehicles
US20060195248A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-31 Honeywell International, Inc. Fault detection system and method for turbine engine fuel systems
US20070051090A1 (en) * 2004-02-17 2007-03-08 Riley Harold J Control logic for fuel controls on APUs
TW201307156A (zh) * 2011-07-07 2013-02-16 Air China Ltd 一種檢測飛機部件的性能進入衰退期的方法、其檢測參數的檢測方法及其飛機維修方法
TW201307157A (zh) * 2011-07-07 2013-02-16 Air China Ltd 輔助動力單元的性能檢測方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7805947B2 (en) * 2005-05-19 2010-10-05 Djamal Moulebhar Aircraft with disengageable engine and auxiliary power unit components
US7369932B2 (en) * 2006-05-04 2008-05-06 Honeywell International, Inc. System and method for turbine engine fault detection using discrete event system modeling
US20090048730A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-19 General Electric Company Method and system for planning repair of an engine
US8467949B2 (en) * 2009-05-29 2013-06-18 Honeywell International Inc. Methods and systems for turbine line replaceable unit fault detection and isolation during engine startup
CN102416821A (zh) * 2011-07-27 2012-04-18 中国国际航空股份有限公司 飞机系统数据处理方法
DE102011120322B4 (de) * 2011-12-06 2018-01-04 Airbus Operations Gmbh Verwendung eines Verfahrens und/oder Systems zur Steuerung eines Hilfstriebwerks
US10094292B2 (en) * 2012-03-02 2018-10-09 Hamilton Sundstrand Corporation Method of acceleration control during APU starting
CN104345273B (zh) * 2013-07-24 2017-11-24 中国国际航空股份有限公司 飞机辅助动力单元起动机性能检测方法和装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5408821A (en) * 1992-11-09 1995-04-25 Alliedsignal Inc. Multifunction secondary power system starting method
US20030149550A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 A. Famili Method of identifying abnormal behaviour in a fleet of vehicles
US20070051090A1 (en) * 2004-02-17 2007-03-08 Riley Harold J Control logic for fuel controls on APUs
US20060195248A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-31 Honeywell International, Inc. Fault detection system and method for turbine engine fuel systems
TW201307156A (zh) * 2011-07-07 2013-02-16 Air China Ltd 一種檢測飛機部件的性能進入衰退期的方法、其檢測參數的檢測方法及其飛機維修方法
TW201307157A (zh) * 2011-07-07 2013-02-16 Air China Ltd 輔助動力單元的性能檢測方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2829935B1 (en) 2018-01-10
CA2857785C (en) 2018-03-20
US9657649B2 (en) 2017-05-23
EP2829935A2 (en) 2015-01-28
JP2015038349A (ja) 2015-02-26
HK1202348A1 (zh) 2015-09-25
US20160230676A1 (en) 2016-08-11
SG10201404358TA (en) 2015-02-27
KR20150012215A (ko) 2015-02-03
AU2014206178B2 (en) 2018-01-25
TW201509749A (zh) 2015-03-16
EP2829935A3 (en) 2015-05-20
AU2014206178A1 (en) 2015-02-12
CN104348670B (zh) 2018-01-30
CA2857785A1 (en) 2015-01-24
CN104348670A (zh) 2015-02-11
JP6205322B2 (ja) 2017-09-27
KR101985388B1 (ko) 2019-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI625274B (zh) Aircraft auxiliary power unit starter performance detecting method and device
TWI625272B (zh) Aircraft auxiliary power unit (APU) fuel element performance detecting method and device
TW201515933A (zh) 飛機輔助動力單元(apu)渦輪葉片斷裂與轉軸卡阻故障的監控方法和裝置
TWI625271B (zh) Aircraft auxiliary power unit turbine efficiency monitoring method and device
HK1202348B (zh) 飞机辅助动力单元燃油组件性能检测方法和装置
HK1202337B (zh) 飞机辅助动力单元起动机性能检测方法和装置
HK1202322B (zh) 飞机辅助动力单元涡轮效率监控方法和装置