飞行器和颗粒检测方法
飞行器和颗粒检测方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]当代的飞行器可包括发动机以为飞行器提供推进力。此种发动机可摄入各种类型的颗粒物质，诸如灰、沙、灰尘、污垢、砂砾和污染物，它们可不利地影响发动机性能，发动机在飞行器机翼上的时间(T0W)，和随后的检修成本。例如，中东、非洲、印度和中国的严苛环境可能对发动机T0W和硬件报废/维修率具有显著的影响。
【发明内容】
[0002]—方面，本发明的实施例涉及一种用于具有喷气发动机的飞行器的颗粒检测方法，该喷气发动机包括核心，该方法包括感测摄入核心中的颗粒且提供感测到的颗粒的对应颗粒值、选择颗粒基准值、将颗粒值与颗粒基准值相比较、和基于比较来提供指示。
[0003]另一方面，本发明的实施例涉及一种具有喷气发动机的飞行器，喷气发动机具有:核心，其具有压缩机和在压缩机下游的燃烧室;单按钮(single button)颗粒传感器，其位于核心内且构造成输出指示核心的有限部分中的感测到的颗粒的信号；和控制器，其具有处理器，以处理指示感测到的颗粒的传感器信号且确定感测到的颗粒的对应颗粒值且构造成提供与感测到的颗粒有关的指示。
【附图说明】
[0004]在附图中:
图1为喷气发动机组件的示意图；
图2为本发明的实施例可在其中实现的包括图1所示的多个喷气发动机的飞行器、和地面系统的透视图；且
图3为流程图，其示出根据本发明的实施例的方法或颗粒检测。
【具体实施方式】
[0005]图1示意性地绘出了具有核心12的喷气发动机组件10，核心的部分可由机舱14包绕。核心12不包括喷气发动机组件10的机舱14和风扇16。核心12尤其可包括进气口 18、压缩机20、和在压缩机20下游的燃烧室22。空气可进入进气口 18，且可在压缩机20中得到压缩。空气然后被迫进入燃烧室22中，在该处，燃料喷射到其中，且空气和燃料的混合物被点燃。形成的气体快速膨胀，且通过燃烧室22的后部排放。此种发动机流动路径以箭头26示出。
[0006]颗粒传感器28可位于核心12内，且可构造成输出指示核心12的有限部分中的感测到的微粒或颗粒的信号。颗粒传感器28可在发动机流动路径中在可检测到到来的颗粒的位置中位于核心12的任何适合的部分内。例如，颗粒传感器28可在进气口附近位于壁上、核心
12的增压器区段上，或在压缩机20的低压或高压部分内，可能在压缩机20的前级内。颗粒传感器28可为任何适合类型的传感器，包括静电传感器、激光雷达传感器(lidar sensor)、光学传感器等。一个传感器能够与其他互换，以提供用于检测世界不同地区中的不同颗粒的多个选项。作为非限制性实例，颗粒传感器28可为插塞或单按钮类型的传感器、埋入的环、或贴片传感器。此外，备选的电磁传感器类型可用于测量颗粒物质上的电荷。颗粒传感器28可提供输出，该输出指示由喷气发动机组件摄入的颗粒的相对密度和总量。
[0007]图2示出了飞行器30，其可执行本发明的实施例且可包括如上所述的一个或更多个喷气发动机组件10。机身32可形成飞行器30的一部分。驾驶舱34可定位在机身32中，且机翼组件36可从机身32向外延伸。允许飞行器30的正确操作的多个附加的飞行器系统38也可包括在飞行器30以及计算机或控制器40中，以及具有无线通信链路42的通信系统中。附加的飞行器系统38可包括各种导航工具，导航工具包括惯性参考系(IRS)、高度计和/或全球定位系统(GPShIRS可为机载系统，其感测飞行器30的移动，且连续地计算飞行器的位置、海拔高度、速度等。GPS可安装在飞行器30上，且通过卫星和/或蜂窝网络给出位置报告，包括诸如速度、方位和海拔高度的信息的报告。
[0008]控制器40可以可操作地联接到包括喷气发动机组件10和颗粒传感器28的多个飞行器系统38。控制器40还可与飞行器30的其他控制器连接。控制器40可包括存储器44，存储器44可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、闪速存储器，或一个或更多个不同类型的便携式电子存储器，诸如盘、DVD、C0-R0M等，或这些类型的存储器的任何适合的组合。控制器40可包括可运行任何适合的程序的一个或更多个处理器46。
[0009]计算机可检索的信息数据库可储存在存储器44中，且可由处理器46访问。处理器46可运行一组可执行指令，以显示数据库或访问数据库。备选地，控制器40可以可操作地联接到信息数据库。例如，此种数据库可储存在备选的计算机或控制器上。将理解的是，数据库可为任何适合的数据库，包括具有多组数据的单个数据库、链接在一起的多个离散的数据库、或甚至是简单的数据表格。构想数据库可包括多个数据库，或者数据库可实际上为多个分开的数据库。
[0010]备选地，构想数据库可与控制器40分开，但可与控制器40通信，使得其可由控制器40访问或查询。例如，构想数据库可容纳在便携式存储器装置上，且在此种情况下，飞行器30可包括用于收纳该便携式存储器装置的端口，且此种端口将与控制器40电子地通信，使得控制器40可能能够读取便携式存储器装置的内容。还构想数据库可通过无线通信链路42来更新，且以此方式，实时信息诸如与历史机队范围数据有关的信息可包括在数据库中，且可由控制器40访问。
[0011 ]此外，构想此种数据库可在诸如航线运营中心、航程运营部门或另一位置的位置处与飞行器30相隔地定位。控制器40可以可操作地联接到无线网络，数据库信息可通过该无线网络提供至控制器40。
[0012]数据库可储存数据，数据可包括地理位置数据、海拔高度数据等。数据库还可包括基准值，包括颗粒基准值，包括与地理位置和/或海拔高度位置有关的颗粒基准值和与颗粒基准值有关的比较极限值。
[0013]将理解的是，尽管控制器40已示为在飞行器30的驾驶舱34附近，但控制器40可备选地位于喷气发动机组件10上，或可为发动机的全权数字发动机控制器的一部分或健康管理系统的一部分。在此情况中，与控制器40位于何处或其为哪些系统的一部分无关，来自附加的飞行器系统38和数据库的情况信息可由控制器40利用。
[0014]此外，尽管已示出了商用飞行器，但构想本发明的实施例的全部或部分可在非商用飞行器上实施或不在飞行器中实施，包括在地面系统52处的计算机50中。此外，如上所述的数据库还可位于目的地服务器或计算机50中，目的地服务器或计算机50可位于指定地面系统52处且包括该指定地面系统52。备选地，数据库可位于备选的地面位置处。地面系统52可经由无线通信链路54与包括控制器40和远离计算机50地定位的数据库的其他装置通信。地面系统52可为任何类型的通信地面系统52，诸如，航线控制或航程运营部门。
[0015]例如，控制器40和/或计算机50可包括具有可执行指令组的计算机程序中的全部或一部分，以用于基于感测到的颗粒来提供颗粒值，且确定此种颗粒值是否满足颗粒基准值，使得可基于其来提供指示。不管控制器40和/或计算机50是否运行程序，程序都可包括计算机程序产品，该计算机程序产品可包括机器可读介质，以用于承载机器可执行的指令或数据结构或使它们储存在其上。此种机器可读介质可为可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用的介质。一般来说，此种计算机程序可包括例程、程序、对象、构件、数据结构、算法等，它们具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果。机器可执行指令、相关联的数据结构、和程序代表用于执行如在本文中公开的信息交换的程序代码的实例。例如，机器可执行指令可包括导致通用计算机、专用计算机、或专用处理机器执行某个功能或一组功能的指令和数据。将理解的是，无线通信链路42和无线通路链路54 二者可用于传输数据，使得颗粒可由控制器40和/或计算机50检测到。
[0016]应当理解的是，飞行器30和计算机50仅代表可构造成实现本发明的实施例或实施例的部分的两个示范实施例。在操作期间，飞行器30和/或计算机50可将颗粒值与颗粒基准值相比较，以确定是否应提供指示。作为非限制性实例，当飞行器30正在操作时，颗粒传感器28可提供与核心内的颗粒有关的电子输出。来自颗粒传感器28的输出可被数字地处理，以确定摄入的颗粒的相对密度和总量。控制器40和/或计算机50也可利用来自多种附加的飞行器系统38、数据库、和/或来自航线控制或航程运营部门的信息的输入。作为非限制性实例，控制器40和/或计算机50可分析从IRS和/或GPS输出的数据，且基于其来确定颗粒基准值。构想颗粒基准值可以以任何适合的方式确定，包括它们可通过产品设计来限定，或可基于与飞行器的确定位置有关的历史值。此外，控制器40和/或计算机50可分析由颗粒传感器28输出的数据。基于颗粒值与颗粒基准值的比较，可提供指示，以警告飞行员和/或航线运营控制部门注意来自火山灰云、尘暴或附近的空气传播的构造碎片的可能有害的浓度。备选地，此种数据可记录和储存在飞行器的远程诊断储存系统上，以用于立即使用和/或将来使用。以此方式，对发动机的环境影响可量化为逐次航程的颗粒数据，且可收集和使用。
[0017]根据本发明的实施例，图3示出了可用于检测颗粒的方法100。方法100在102处通过感测喷气发动机组件10的核心12内的颗粒开始。这可包括从颗粒传感器28中的一个或更多个接收数据。将理解的是，感测可利用静电、激光、雷达或光学传感器，或构造成输出指示核心12的有限部分中的感测到的颗粒的信号的其他适合的颗粒传感器28来进行。数据可在多个不同时段期间感测。例如，数据可在整个航程期间感测，或在航程的片段期间感测，诸如，在滑行、巡航、起飞、下降、着陆等期间。构想感测数据可为未加工的飞行器数据，可从该未加工的飞行器数据导出或以其他方式提取多种其他信息。将理解的是，不管 数据是直接地感测的还是从感测数据导出的，数据都仍可认作是感测数据。在102处，可基于感测到的颗粒来确定和提供对应的颗粒值。构想颗粒传感器28可构造成提供颗粒值，且控制器40和/或计算机50可构造成基于来自颗粒传感器28的输出来提供颗粒值。
[0018]在104处，可确定与颗粒的感测对应的飞行器30地理位置和海拔高度中的至少一者。这可包括控制器40和/或计算机50在感测到颗粒时至少确定飞行器的地理位置。此种信息可基于IRS、GPS等来确定。例如，GPS坐标可从位于飞行器30上的GPS装置来记录，且控制器40和/或计算机50可基于其来确定地理位置。备选地，这可包括控制器40和/或计算机50在感测到颗粒时确定飞行器的海拔高度或地理位置和海拔高度二者。在此种确定二者的情况下，确定地理位置可包括控制器40和/或计算机50从飞行器30上的GPS装置来确定GPS坐标，且控制器40和/或计算机50确定海拔高度可包括从飞行器30上的高度计或从IRS确定海拔高度。
[0〇19] 在106处，颗粒基准值可由控制器40和/或计算机50选择。颗粒基准值可基于在104处确定的地理位置和/或海拔高度来选择。基准值还可为用于任意地理位置的最大可容许值。基准值还可基于季节或其他天气变化来选择。选择颗粒基准值可以以多种方式完成，包括通过控制器40和/或计算机50进行基准值数据库的查询。这可包括控制器40和/或计算机50查询在飞行器30上的计算机或其他装置上的数据库，或查询地面系统52处的数据库。以此方式，可确定与感测到颗粒的位置相关的颗粒基准值。还构想颗粒基准值可为确定的地理位置和/或确定的海拔高度的预定数目的先前颗粒值的移动平均(running average) 0
[0020]在108处，可将颗粒值与颗粒基准值相比较。例如，比较可包括取得颗粒值与颗粒基准值之间的差值。还可确定是否已满足比较极限。比较极限可为绝对的，或可基于确定的地理位置和/或确定的海拔高度来变化。比较极限值还可通过控制器40和/或计算机50进行基准值数据库的查询来获得。用语“满足”极限在本文中意思是差异比较满足预定极限，诸如等于、小于或大于极限值。将理解的是，此种确定可容易变更，以通过正/负比较或真/伪比较来满足。例如，小于极限值可通过当数据数值地反演(numerically inverted)时应用大于测试来容易地满足。在比较可包括取得颗粒值与颗粒基准值之间的差值的情况中，满足比较极限可包括差的绝对值等于或大于比较极限。
[0021]在实现方式中，颗粒基准值和比较可转换成算法。此种算法可转换成包括一组可执行指令的计算机程序，其可由控制器40和/或计算机50执行。以此方式，控制器40和/或计算机50可确定比较的结果是否是可接受的，以及是否应提供基于感测到的颗粒的指示。
[0022]在110处，可基于比较来提供指示。关于例示的方法100，这可包括可在比较指示满足比较极限时提供指示。例如，控制器40和/或计算机50可提供感测到的颗粒已超过相关极限的指示。指示可以以任何适合的方式提供在任何适合的位置处，包括在飞行器30的飞行甲板上，诸如在主飞行显示器上、和/或在地面系统52处的显示器上。例如，如果控制器40运行程序，则适合的指示可提供在飞行器30上并且/或者可上载到地面系统52。备选地，如果计算机50运行程序，则指示可上载或以其他方式传递至飞行器30。备选地，指示可传达，使得其可在另一位置处提供，诸如航线控制或航程运营部门。
[0023]将理解的是，例示的颗粒检测方法100仅用于例示目的。例如，绘出的步骤的顺序仅用于例示目的，且不意图以任何方式限制方法100，因为应理解的是，步骤可以以不同的逻辑顺序进行，或可包括附加或介入的步骤，而不有损于本发明的实施例。作为非限制性实例，方法100可备选地包括将颗粒值与颗粒基准值相比较，且如果颗粒值满足颗粒基准值，则可提供指示。将理解的是，各种极限都可是可配置的。
[0024]此外，还可能的是控制器40和/或计算机50从颗粒数据来确定多种事件。例如，颗粒传感器28可兼作冰雹和/或雨水检测器，以用于改善发动机可操作性和性能，尤其是在一些航空发动机必须现时假定存在雨水和/或冰雹的下降时。颗粒值可提供任何数目的事件的指示，且允许季节变化、瞬变事件、灰云、雨水、冰雹、机场建筑、污染物等的更好的确定。来自颗粒传感器28的传感器信号可与其他飞行器数据一起由控制器40和/或计算机50分析，以对传感器信号给出情境，以允许控制器40和/或计算机50将事件区分开。此外，传感器信号自身中的某些特性可提供辅助将事件区分开的特性。还构想可与此种确定的灰云、冰和/或尘暴有关地提供各种指示。例如，颗粒数据可链接至海拔高度数据，且控制器40和/或计算机50可基于颗粒数据和飞行器30正在飞行的高度来确定灰云，且可基于其来提供适当的指示。冰雹和/或雨水的指示或指示的缺失可与其他关键传感器和算法一起由发动机控制系统利用，以改善关键的航程操作期间的发动机可操作性，以达到改善的性能、安全性和燃料消耗。
[0025]上述实施例的技术效果包括在航程期间由飞行器收集的数据可用于检测摄入发动机中的颗粒物质，且可允许确定摄入的颗粒的尺寸和量。此种信息对于进一步理解和最终减小恶劣环境对航空发动机的影响而言可能是无价的。颗粒信息可允许利用长期和短期的颗粒传感器数据二者来改善健康管理能力。允许改善的维护和清洁可导致更好的T0W、更少的计划外发动机移除、和更好的机修车间计划。这允许了通过减少维护成本、重新计划成本、和使操作影响最小化(包括使飞行器停飞的时间最小化)来节省成本。相比于位于空气绕过核心的区域中的传感器，上述实施例还可提供与发动机中的颗粒摄入有关的更准确的颗粒信息。此种信息可用于改变飞行器的计划，包括在可能发生维护和/或检查时。
[0026]本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何装置或系统，并执行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于具有喷气发动机的飞行器的颗粒检测方法，所述喷气发动机包括具有压缩机和燃烧室的核心，所述方法包括: 感测所述核心内的颗粒且提供用于感测到的颗粒的对应颗粒值； 确定与颗粒的感测对应的所述飞行器的地理位置和海拔高度中的至少一者； 针对地理位置和海拔高度中的确定的至少一者来选择颗粒基准值； 将所述颗粒值与所述颗粒基准值相比较;和 基于比较来提供指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中，颗粒感测发生在所述压缩机的前级内。3.根据权利要求2所述的方法，其中，颗粒感测是利用单个颗粒传感器来进行的。4.根据权利要求1所述的方法，其中，颗粒感测是利用静电传感器来进行的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定地理位置和海拔高度中的至少一者包括至少确定地理位置。6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定地理位置和海拔高度中的至少一者包括确定地理位置和海拔高度二者。7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定地理位置包括从所述飞行器上的GPS装置来确定GPS坐标，且确定海拔高度包括从所述飞行器上的高度计来确定海拔高度。8.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述颗粒基准值包括在所述飞行器上的计算机上进行基准值数据库的查询。9.根据权利要求8所述的方法，其中，提供指示包括在所述飞行器的飞行甲板上提供警生口 ο10.根据权利要求1所述的方法，其中，比较包括取得所述颗粒值与所述颗粒基准值之间的差值。11.根据权利要求10所述的方法，其中，当比较指示满足比较极限时，提供指示。12.根据权利要求11所述的方法，其中，满足所述比较极限包括差值的绝对值等于或大于所述比较极限。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述颗粒基准值为预定数目的先前颗粒值的移动平均。14.一种飞行器，包括: 喷气发动机组件，包括: 核心，其具有压缩机和在所述压缩机下游的燃烧室;和 单按钮颗粒传感器，其位于所述核心内且构造成输出指示所述核心的有限部分中的感测到的颗粒的信号;和 控制器，其具有处理器，以处理指示感测到的颗粒的传感器信号，且确定用于感测到的颗粒的对应颗粒值，且构造成提供与感测到的颗粒有关的指示。15.根据权利要求14所述的喷气发动机，其中，所述控制器还构造成确定与颗粒的感测对应的所述飞行器的地理位置和海拔高度中的至少一者，针对地理位置和海拔高度中的确定的至少一者来选择颗粒基准值，将所述颗粒值与所述颗粒基准值相比较，和当比较指示满足比较极限时提供指示。
【专利摘要】一种包括喷气发动机的飞行器，喷气发动机包括具有压缩机和燃烧室的核心，和位于核心内的颗粒传感器，和一种用于具有喷气发动机的飞行器的颗粒检测方法，其中该方法包括感测核心内的颗粒，和提供感测到的颗粒的对应值和提供与其相关的指示。
【IPC分类】F02C7/055, F02C7/052, F02C9/00, B64D33/02, F02C7/05, B64D45/00, G01M15/14, G01N15/06
【公开号】CN105492324
【申请号】CN201380079384
【发明人】A.J.克诺布罗赫, A.S.克西, J.B.斯特夫勒, B.J.罗亚尔
【申请人】通用电气航空系统有限责任公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2013年9月6日
【公告号】CA2922462A1, EP3041743A1, US20160202168, WO2015034513A1
【专利说明】
【背景技术】
[0001]当代的飞行器可包括发动机以为飞行器提供推进力。此种发动机可摄入各种类型的颗粒物质，诸如灰、沙、灰尘、污垢、砂砾和污染物，它们可不利地影响发动机性能，发动机在飞行器机翼上的时间(T0W)，和随后的检修成本。例如，中东、非洲、印度和中国的严苛环境可能对发动机T0W和硬件报废/维修率具有显著的影响。
【发明内容】
[0002]—方面，本发明的实施例涉及一种用于具有喷气发动机的飞行器的颗粒检测方法，该喷气发动机包括核心，该方法包括感测摄入核心中的颗粒且提供感测到的颗粒的对应颗粒值、选择颗粒基准值、将颗粒值与颗粒基准值相比较、和基于比较来提供指示。
[0003]另一方面，本发明的实施例涉及一种具有喷气发动机的飞行器，喷气发动机具有:核心，其具有压缩机和在压缩机下游的燃烧室;单按钮(single button)颗粒传感器，其位于核心内且构造成输出指示核心的有限部分中的感测到的颗粒的信号；和控制器，其具有处理器，以处理指示感测到的颗粒的传感器信号且确定感测到的颗粒的对应颗粒值且构造成提供与感测到的颗粒有关的指示。
【附图说明】
[0004]在附图中:
图1为喷气发动机组件的示意图；
图2为本发明的实施例可在其中实现的包括图1所示的多个喷气发动机的飞行器、和地面系统的透视图；且
图3为流程图，其示出根据本发明的实施例的方法或颗粒检测。
【具体实施方式】
[0005]图1示意性地绘出了具有核心12的喷气发动机组件10，核心的部分可由机舱14包绕。核心12不包括喷气发动机组件10的机舱14和风扇16。核心12尤其可包括进气口 18、压缩机20、和在压缩机20下游的燃烧室22。空气可进入进气口 18，且可在压缩机20中得到压缩。空气然后被迫进入燃烧室22中，在该处，燃料喷射到其中，且空气和燃料的混合物被点燃。形成的气体快速膨胀，且通过燃烧室22的后部排放。此种发动机流动路径以箭头26示出。
[0006]颗粒传感器28可位于核心12内，且可构造成输出指示核心12的有限部分中的感测到的微粒或颗粒的信号。颗粒传感器28可在发动机流动路径中在可检测到到来的颗粒的位置中位于核心12的任何适合的部分内。例如，颗粒传感器28可在进气口附近位于壁上、核心
12的增压器区段上，或在压缩机20的低压或高压部分内，可能在压缩机20的前级内。颗粒传感器28可为任何适合类型的传感器，包括静电传感器、激光雷达传感器(lidar sensor)、光学传感器等。一个传感器能够与其他互换，以提供用于检测世界不同地区中的不同颗粒的多个选项。作为非限制性实例，颗粒传感器28可为插塞或单按钮类型的传感器、埋入的环、或贴片传感器。此外，备选的电磁传感器类型可用于测量颗粒物质上的电荷。颗粒传感器28可提供输出，该输出指示由喷气发动机组件摄入的颗粒的相对密度和总量。
[0007]图2示出了飞行器30，其可执行本发明的实施例且可包括如上所述的一个或更多个喷气发动机组件10。机身32可形成飞行器30的一部分。驾驶舱34可定位在机身32中，且机翼组件36可从机身32向外延伸。允许飞行器30的正确操作的多个附加的飞行器系统38也可包括在飞行器30以及计算机或控制器40中，以及具有无线通信链路42的通信系统中。附加的飞行器系统38可包括各种导航工具，导航工具包括惯性参考系(IRS)、高度计和/或全球定位系统(GPShIRS可为机载系统，其感测飞行器30的移动，且连续地计算飞行器的位置、海拔高度、速度等。GPS可安装在飞行器30上，且通过卫星和/或蜂窝网络给出位置报告，包括诸如速度、方位和海拔高度的信息的报告。
[0008]控制器40可以可操作地联接到包括喷气发动机组件10和颗粒传感器28的多个飞行器系统38。控制器40还可与飞行器30的其他控制器连接。控制器40可包括存储器44，存储器44可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、闪速存储器，或一个或更多个不同类型的便携式电子存储器，诸如盘、DVD、C0-R0M等，或这些类型的存储器的任何适合的组合。控制器40可包括可运行任何适合的程序的一个或更多个处理器46。
[0009]计算机可检索的信息数据库可储存在存储器44中，且可由处理器46访问。处理器46可运行一组可执行指令，以显示数据库或访问数据库。备选地，控制器40可以可操作地联接到信息数据库。例如，此种数据库可储存在备选的计算机或控制器上。将理解的是，数据库可为任何适合的数据库，包括具有多组数据的单个数据库、链接在一起的多个离散的数据库、或甚至是简单的数据表格。构想数据库可包括多个数据库，或者数据库可实际上为多个分开的数据库。
[0010]备选地，构想数据库可与控制器40分开，但可与控制器40通信，使得其可由控制器40访问或查询。例如，构想数据库可容纳在便携式存储器装置上，且在此种情况下，飞行器30可包括用于收纳该便携式存储器装置的端口，且此种端口将与控制器40电子地通信，使得控制器40可能能够读取便携式存储器装置的内容。还构想数据库可通过无线通信链路42来更新，且以此方式，实时信息诸如与历史机队范围数据有关的信息可包括在数据库中，且可由控制器40访问。
[0011 ]此外，构想此种数据库可在诸如航线运营中心、航程运营部门或另一位置的位置处与飞行器30相隔地定位。控制器40可以可操作地联接到无线网络，数据库信息可通过该无线网络提供至控制器40。
[0012]数据库可储存数据，数据可包括地理位置数据、海拔高度数据等。数据库还可包括基准值，包括颗粒基准值，包括与地理位置和/或海拔高度位置有关的颗粒基准值和与颗粒基准值有关的比较极限值。
[0013]将理解的是，尽管控制器40已示为在飞行器30的驾驶舱34附近，但控制器40可备选地位于喷气发动机组件10上，或可为发动机的全权数字发动机控制器的一部分或健康管理系统的一部分。在此情况中，与控制器40位于何处或其为哪些系统的一部分无关，来自附加的飞行器系统38和数据库的情况信息可由控制器40利用。
[0014]此外，尽管已示出了商用飞行器，但构想本发明的实施例的全部或部分可在非商用飞行器上实施或不在飞行器中实施，包括在地面系统52处的计算机50中。此外，如上所述的数据库还可位于目的地服务器或计算机50中，目的地服务器或计算机50可位于指定地面系统52处且包括该指定地面系统52。备选地，数据库可位于备选的地面位置处。地面系统52可经由无线通信链路54与包括控制器40和远离计算机50地定位的数据库的其他装置通信。地面系统52可为任何类型的通信地面系统52，诸如，航线控制或航程运营部门。
[0015]例如，控制器40和/或计算机50可包括具有可执行指令组的计算机程序中的全部或一部分，以用于基于感测到的颗粒来提供颗粒值，且确定此种颗粒值是否满足颗粒基准值，使得可基于其来提供指示。不管控制器40和/或计算机50是否运行程序，程序都可包括计算机程序产品，该计算机程序产品可包括机器可读介质，以用于承载机器可执行的指令或数据结构或使它们储存在其上。此种机器可读介质可为可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用的介质。一般来说，此种计算机程序可包括例程、程序、对象、构件、数据结构、算法等，它们具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果。机器可执行指令、相关联的数据结构、和程序代表用于执行如在本文中公开的信息交换的程序代码的实例。例如，机器可执行指令可包括导致通用计算机、专用计算机、或专用处理机器执行某个功能或一组功能的指令和数据。将理解的是，无线通信链路42和无线通路链路54 二者可用于传输数据，使得颗粒可由控制器40和/或计算机50检测到。
[0016]应当理解的是，飞行器30和计算机50仅代表可构造成实现本发明的实施例或实施例的部分的两个示范实施例。在操作期间，飞行器30和/或计算机50可将颗粒值与颗粒基准值相比较，以确定是否应提供指示。作为非限制性实例，当飞行器30正在操作时，颗粒传感器28可提供与核心内的颗粒有关的电子输出。来自颗粒传感器28的输出可被数字地处理，以确定摄入的颗粒的相对密度和总量。控制器40和/或计算机50也可利用来自多种附加的飞行器系统38、数据库、和/或来自航线控制或航程运营部门的信息的输入。作为非限制性实例，控制器40和/或计算机50可分析从IRS和/或GPS输出的数据，且基于其来确定颗粒基准值。构想颗粒基准值可以以任何适合的方式确定，包括它们可通过产品设计来限定，或可基于与飞行器的确定位置有关的历史值。此外，控制器40和/或计算机50可分析由颗粒传感器28输出的数据。基于颗粒值与颗粒基准值的比较，可提供指示，以警告飞行员和/或航线运营控制部门注意来自火山灰云、尘暴或附近的空气传播的构造碎片的可能有害的浓度。备选地，此种数据可记录和储存在飞行器的远程诊断储存系统上，以用于立即使用和/或将来使用。以此方式，对发动机的环境影响可量化为逐次航程的颗粒数据，且可收集和使用。
[0017]根据本发明的实施例，图3示出了可用于检测颗粒的方法100。方法100在102处通过感测喷气发动机组件10的核心12内的颗粒开始。这可包括从颗粒传感器28中的一个或更多个接收数据。将理解的是，感测可利用静电、激光、雷达或光学传感器，或构造成输出指示核心12的有限部分中的感测到的颗粒的信号的其他适合的颗粒传感器28来进行。数据可在多个不同时段期间感测。例如，数据可在整个航程期间感测，或在航程的片段期间感测，诸如，在滑行、巡航、起飞、下降、着陆等期间。构想感测数据可为未加工的飞行器数据，可从该未加工的飞行器数据导出或以其他方式提取多种其他信息。将理解的是，不管 数据是直接地感测的还是从感测数据导出的，数据都仍可认作是感测数据。在102处，可基于感测到的颗粒来确定和提供对应的颗粒值。构想颗粒传感器28可构造成提供颗粒值，且控制器40和/或计算机50可构造成基于来自颗粒传感器28的输出来提供颗粒值。
[0018]在104处，可确定与颗粒的感测对应的飞行器30地理位置和海拔高度中的至少一者。这可包括控制器40和/或计算机50在感测到颗粒时至少确定飞行器的地理位置。此种信息可基于IRS、GPS等来确定。例如，GPS坐标可从位于飞行器30上的GPS装置来记录，且控制器40和/或计算机50可基于其来确定地理位置。备选地，这可包括控制器40和/或计算机50在感测到颗粒时确定飞行器的海拔高度或地理位置和海拔高度二者。在此种确定二者的情况下，确定地理位置可包括控制器40和/或计算机50从飞行器30上的GPS装置来确定GPS坐标，且控制器40和/或计算机50确定海拔高度可包括从飞行器30上的高度计或从IRS确定海拔高度。
[0〇19] 在106处，颗粒基准值可由控制器40和/或计算机50选择。颗粒基准值可基于在104处确定的地理位置和/或海拔高度来选择。基准值还可为用于任意地理位置的最大可容许值。基准值还可基于季节或其他天气变化来选择。选择颗粒基准值可以以多种方式完成，包括通过控制器40和/或计算机50进行基准值数据库的查询。这可包括控制器40和/或计算机50查询在飞行器30上的计算机或其他装置上的数据库，或查询地面系统52处的数据库。以此方式，可确定与感测到颗粒的位置相关的颗粒基准值。还构想颗粒基准值可为确定的地理位置和/或确定的海拔高度的预定数目的先前颗粒值的移动平均(running average) 0
[0020]在108处，可将颗粒值与颗粒基准值相比较。例如，比较可包括取得颗粒值与颗粒基准值之间的差值。还可确定是否已满足比较极限。比较极限可为绝对的，或可基于确定的地理位置和/或确定的海拔高度来变化。比较极限值还可通过控制器40和/或计算机50进行基准值数据库的查询来获得。用语“满足”极限在本文中意思是差异比较满足预定极限，诸如等于、小于或大于极限值。将理解的是，此种确定可容易变更，以通过正/负比较或真/伪比较来满足。例如，小于极限值可通过当数据数值地反演(numerically inverted)时应用大于测试来容易地满足。在比较可包括取得颗粒值与颗粒基准值之间的差值的情况中，满足比较极限可包括差的绝对值等于或大于比较极限。
[0021]在实现方式中，颗粒基准值和比较可转换成算法。此种算法可转换成包括一组可执行指令的计算机程序，其可由控制器40和/或计算机50执行。以此方式，控制器40和/或计算机50可确定比较的结果是否是可接受的，以及是否应提供基于感测到的颗粒的指示。
[0022]在110处，可基于比较来提供指示。关于例示的方法100，这可包括可在比较指示满足比较极限时提供指示。例如，控制器40和/或计算机50可提供感测到的颗粒已超过相关极限的指示。指示可以以任何适合的方式提供在任何适合的位置处，包括在飞行器30的飞行甲板上，诸如在主飞行显示器上、和/或在地面系统52处的显示器上。例如，如果控制器40运行程序，则适合的指示可提供在飞行器30上并且/或者可上载到地面系统52。备选地，如果计算机50运行程序，则指示可上载或以其他方式传递至飞行器30。备选地，指示可传达，使得其可在另一位置处提供，诸如航线控制或航程运营部门。
[0023]将理解的是，例示的颗粒检测方法100仅用于例示目的。例如，绘出的步骤的顺序仅用于例示目的，且不意图以任何方式限制方法100，因为应理解的是，步骤可以以不同的逻辑顺序进行，或可包括附加或介入的步骤，而不有损于本发明的实施例。作为非限制性实例，方法100可备选地包括将颗粒值与颗粒基准值相比较，且如果颗粒值满足颗粒基准值，则可提供指示。将理解的是，各种极限都可是可配置的。
[0024]此外，还可能的是控制器40和/或计算机50从颗粒数据来确定多种事件。例如，颗粒传感器28可兼作冰雹和/或雨水检测器，以用于改善发动机可操作性和性能，尤其是在一些航空发动机必须现时假定存在雨水和/或冰雹的下降时。颗粒值可提供任何数目的事件的指示，且允许季节变化、瞬变事件、灰云、雨水、冰雹、机场建筑、污染物等的更好的确定。来自颗粒传感器28的传感器信号可与其他飞行器数据一起由控制器40和/或计算机50分析，以对传感器信号给出情境，以允许控制器40和/或计算机50将事件区分开。此外，传感器信号自身中的某些特性可提供辅助将事件区分开的特性。还构想可与此种确定的灰云、冰和/或尘暴有关地提供各种指示。例如，颗粒数据可链接至海拔高度数据，且控制器40和/或计算机50可基于颗粒数据和飞行器30正在飞行的高度来确定灰云，且可基于其来提供适当的指示。冰雹和/或雨水的指示或指示的缺失可与其他关键传感器和算法一起由发动机控制系统利用，以改善关键的航程操作期间的发动机可操作性，以达到改善的性能、安全性和燃料消耗。
[0025]上述实施例的技术效果包括在航程期间由飞行器收集的数据可用于检测摄入发动机中的颗粒物质，且可允许确定摄入的颗粒的尺寸和量。此种信息对于进一步理解和最终减小恶劣环境对航空发动机的影响而言可能是无价的。颗粒信息可允许利用长期和短期的颗粒传感器数据二者来改善健康管理能力。允许改善的维护和清洁可导致更好的T0W、更少的计划外发动机移除、和更好的机修车间计划。这允许了通过减少维护成本、重新计划成本、和使操作影响最小化(包括使飞行器停飞的时间最小化)来节省成本。相比于位于空气绕过核心的区域中的传感器，上述实施例还可提供与发动机中的颗粒摄入有关的更准确的颗粒信息。此种信息可用于改变飞行器的计划，包括在可能发生维护和/或检查时。
[0026]本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何装置或系统，并执行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于具有喷气发动机的飞行器的颗粒检测方法，所述喷气发动机包括具有压缩机和燃烧室的核心，所述方法包括: 感测所述核心内的颗粒且提供用于感测到的颗粒的对应颗粒值； 确定与颗粒的感测对应的所述飞行器的地理位置和海拔高度中的至少一者； 针对地理位置和海拔高度中的确定的至少一者来选择颗粒基准值； 将所述颗粒值与所述颗粒基准值相比较;和 基于比较来提供指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中，颗粒感测发生在所述压缩机的前级内。3.根据权利要求2所述的方法，其中，颗粒感测是利用单个颗粒传感器来进行的。4.根据权利要求1所述的方法，其中，颗粒感测是利用静电传感器来进行的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定地理位置和海拔高度中的至少一者包括至少确定地理位置。6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定地理位置和海拔高度中的至少一者包括确定地理位置和海拔高度二者。7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定地理位置包括从所述飞行器上的GPS装置来确定GPS坐标，且确定海拔高度包括从所述飞行器上的高度计来确定海拔高度。8.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述颗粒基准值包括在所述飞行器上的计算机上进行基准值数据库的查询。9.根据权利要求8所述的方法，其中，提供指示包括在所述飞行器的飞行甲板上提供警生口 ο10.根据权利要求1所述的方法，其中，比较包括取得所述颗粒值与所述颗粒基准值之间的差值。11.根据权利要求10所述的方法，其中，当比较指示满足比较极限时，提供指示。12.根据权利要求11所述的方法，其中，满足所述比较极限包括差值的绝对值等于或大于所述比较极限。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述颗粒基准值为预定数目的先前颗粒值的移动平均。14.一种飞行器，包括: 喷气发动机组件，包括: 核心，其具有压缩机和在所述压缩机下游的燃烧室;和 单按钮颗粒传感器，其位于所述核心内且构造成输出指示所述核心的有限部分中的感测到的颗粒的信号;和 控制器，其具有处理器，以处理指示感测到的颗粒的传感器信号，且确定用于感测到的颗粒的对应颗粒值，且构造成提供与感测到的颗粒有关的指示。15.根据权利要求14所述的喷气发动机，其中，所述控制器还构造成确定与颗粒的感测对应的所述飞行器的地理位置和海拔高度中的至少一者，针对地理位置和海拔高度中的确定的至少一者来选择颗粒基准值，将所述颗粒值与所述颗粒基准值相比较，和当比较指示满足比较极限时提供指示。
【专利摘要】一种包括喷气发动机的飞行器，喷气发动机包括具有压缩机和燃烧室的核心，和位于核心内的颗粒传感器，和一种用于具有喷气发动机的飞行器的颗粒检测方法，其中该方法包括感测核心内的颗粒，和提供感测到的颗粒的对应值和提供与其相关的指示。
【IPC分类】F02C7/055, F02C7/052, F02C9/00, B64D33/02, F02C7/05, B64D45/00, G01M15/14, G01N15/06
【公开号】CN105492324
【申请号】CN201380079384
【发明人】A.J.克诺布罗赫, A.S.克西, J.B.斯特夫勒, B.J.罗亚尔
【申请人】通用电气航空系统有限责任公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2013年9月6日
【公告号】CA2922462A1, EP3041743A1, US20160202168, WO2015034513A1
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