用于診斷水平穩(wěn)定器故障的方法
【專利說(shuō)明】用于診斷水平穩(wěn)定器故障的方法
【背景技術(shù)】
[0001] 當(dāng)代飛機(jī)包括水平穩(wěn)定器以控制飛機(jī)頭的升降或俯仰運(yùn)動(dòng)。水平穩(wěn)定器上的升降 舵移動(dòng)并且改進(jìn)尾翼面生成的力量。升降舵用于生成和控制飛機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)。目前，航空 公司和維護(hù)人員等待系統(tǒng)出現(xiàn)故障或問(wèn)題，而然后在計(jì)劃維護(hù)或更可能的非計(jì)劃維護(hù)期間 嘗試識(shí)別原因并且解決它。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種診斷飛機(jī)中水平穩(wěn)定器系統(tǒng)故障的方法，包括 接收與飛機(jī)在飛行期間的俯仰的特性有關(guān)的數(shù)據(jù)，比較收到的數(shù)據(jù)和參考俯仰特性，基于 比較，診斷水平穩(wěn)定器系統(tǒng)中的故障，以及提供診斷的故障的指示。
【附圖說(shuō)明】
[0003] 在圖中： 圖1是其中可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的飛機(jī)和地面站的透視圖；以及 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，診斷飛機(jī)中水平穩(wěn)定器故障的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0004] 圖1以示意圖方式示出可執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的飛機(jī)10的一部分，并且可包括耦 合到機(jī)身14的一個(gè)或更多個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)12、定位在機(jī)身14中的駕駛艙16和從機(jī)身14向 外延伸的機(jī)翼組合件18。水平穩(wěn)定器系統(tǒng)20包括在飛機(jī)10中，并且包括水平穩(wěn)定器21， 水平穩(wěn)定器21是從機(jī)身后部延伸的固定機(jī)翼部分。每個(gè)水平穩(wěn)定器21有一個(gè)升降舵22， 它可包括水平穩(wěn)定器21后部的移動(dòng)部分。升降舵22可通過(guò)樞紐（hinge)或其它機(jī)構(gòu)可操 作地耦合到固定水平穩(wěn)定器21。
[0005] 諸如配平桿等控制機(jī)構(gòu)24可包括在駕駛艙16中，并且可由飛行員操作以設(shè)置升 降舵22的位置?？刂茩C(jī)構(gòu)24可提供輸入到驅(qū)動(dòng)器25,驅(qū)動(dòng)器25可用于將升降舵22移到 控制機(jī)構(gòu)24設(shè)置的位置。術(shù)語(yǔ)配平桿在此描述中使用時(shí)不限于實(shí)體桿，相反，它涉及用于 設(shè)置升降舵的位置的控制裝置。在整個(gè)早期航空中，此控制裝置是手桿，并且術(shù)語(yǔ)襟翼手柄 現(xiàn)在變成對(duì)用于設(shè)置升降舵位置的控制裝置是通用的，而無(wú)論控制裝置是實(shí)際手桿還是觸 摸屏用戶界面上的按鈕。包括襟翼手柄的其它控制機(jī)構(gòu)也可包括在內(nèi)，但為清晰起見(jiàn)而未 示出。此外，諸如控制機(jī)構(gòu)傳感器26的傳感器或其它適合機(jī)構(gòu)可用于確定控制機(jī)構(gòu)24的 位置。此外，一個(gè)或更多個(gè)傳感器28可包括在水平穩(wěn)定器系統(tǒng)20中，并且每個(gè)傳感器可輸 出與飛機(jī)10在飛行期間的俯仰的特性有關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，傳感器28之一可包括傾斜傳感 器以確定飛機(jī)10的俯仰。
[0006] 允許適當(dāng)操作飛機(jī)10的多個(gè)另外的飛機(jī)系統(tǒng)29及控制器30和具有無(wú)線通信鏈 路32的通信系統(tǒng)也可包括在飛機(jī)10中?？刂破?0可可操作地耦合到包括水平穩(wěn)定器系 統(tǒng)20的多個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)29。例如，水平穩(wěn)定器驅(qū)動(dòng)器25、控制機(jī)構(gòu)24、控制機(jī)構(gòu)傳感器26和 一個(gè)或更多個(gè)傳感器28可可操作地耦合到控制器30。
[0007] 控制器30也可連接到飛機(jī)10的其它控制器?？刂破?0可包括存儲(chǔ)器34,存儲(chǔ)器 34可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)、只讀存儲(chǔ)器（R0M)、閃存存儲(chǔ)器或一個(gè)或更多個(gè)不同類型 的便攜式電子存儲(chǔ)器，如盤、DVD、CD-ROM等或這些類型的存儲(chǔ)器的任何適合組合?？刂破?30可包括可在運(yùn)行任何適合程序的一個(gè)或更多個(gè)處理器36。控制器30可以是FMS的一部 分，或者可可操作地耦合到FMS。
[0008] 信息的計(jì)算機(jī)可搜索數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中，并且可由處理器36訪問(wèn)。處 理器36可運(yùn)行可執(zhí)行指令集以顯示數(shù)據(jù)庫(kù)或訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。備選，控制器30可可操作地耦 合到信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，此類數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)在備選計(jì)算機(jī)或控制器上。將理解的是，數(shù)據(jù) 庫(kù)可以是任何適合數(shù)據(jù)庫(kù)，包括具有多個(gè)數(shù)據(jù)集的單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、鏈接在一起的多個(gè)離散數(shù) 據(jù)庫(kù)或甚至數(shù)據(jù)的單個(gè)表格。可預(yù)見(jiàn)的是，數(shù)據(jù)庫(kù)可包含多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，或者數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)際上 是多個(gè)單獨(dú)數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0009] 數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可包括與參考俯仰特性有關(guān)的歷史數(shù)據(jù)及用于飛機(jī)10 并且與機(jī)群有關(guān)的歷史水平穩(wěn)定器數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)也可包括參考值，包括用于飛機(jī)的配平速 率和用于那些配平速率的俯仰的預(yù)期變化。
[0010] 備選，可預(yù)見(jiàn)的是，數(shù)據(jù)庫(kù)可與控制器30分開(kāi)，但可與控制器30進(jìn)行通信使得它 可由控制器30訪問(wèn)。例如，可預(yù)見(jiàn)的是，數(shù)據(jù)庫(kù)可包含在便攜式存儲(chǔ)器裝置中，并且在此類 情況下，飛機(jī)10可包括用于接受便攜式存儲(chǔ)器裝置的端口，并且此類端口將在與控制器30 進(jìn)行電子通信，使得控制器30可以能夠讀取便攜式存儲(chǔ)器裝置的內(nèi)容。也可預(yù)見(jiàn)的是，數(shù) 據(jù)庫(kù)可通過(guò)無(wú)線通信鏈路32進(jìn)行更新，并且以此方式，諸如有關(guān)歷史機(jī)群廣范圍數(shù)據(jù)的信 息的實(shí)時(shí)信息可包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中并且可由控制器30訪問(wèn)。
[0011] 此外，可預(yù)見(jiàn)的是，此類數(shù)據(jù)庫(kù)可位于飛機(jī)10外的某個(gè)位置，如航空公司運(yùn)營(yíng)中 心、航務(wù)部控制（flight operations department control)或另一位置?？刂破?0可可 操作地耦合到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可將數(shù)據(jù)庫(kù)信息提供到控制器30。
[0012] 雖然示出的是商用飛機(jī)，但可預(yù)見(jiàn)的是，本發(fā)明的實(shí)施例的部分可在任何位置實(shí) 現(xiàn)，包括在地面系統(tǒng)42的計(jì)算機(jī)40中。此外，如上所述的數(shù)據(jù)庫(kù)也可位于目的地服務(wù)器或 計(jì)算機(jī)40中，而目的地服務(wù)器或計(jì)算機(jī)40可位于和包括指定的地面系統(tǒng)42。備選，數(shù)據(jù)庫(kù) 可位于備選地面位置。地面系統(tǒng)42可經(jīng)無(wú)線通信鏈路44與其它裝置進(jìn)行通信，包括位置 遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)40的控制器30和數(shù)據(jù)庫(kù)。地面系統(tǒng)42可以是任何類型的通信地面系統(tǒng)42,如 航空控制部或航務(wù)部。
[0013] 控制器30和計(jì)算機(jī)40之一可包括具有用于診斷飛機(jī)10中水平穩(wěn)定器故障的可 執(zhí)行指令集的計(jì)算機(jī)程序的所有或一部分。此類故障可包括組件的不當(dāng)操作和組件的失 效。無(wú)論是控制器30還是計(jì)算機(jī)40運(yùn)行用于診斷故障的程序，程序可包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括用于攜帶或上面存儲(chǔ)有機(jī)器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的機(jī)器可讀 介質(zhì)。此類機(jī)器可讀介質(zhì)可以是通過(guò)通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或帶有處理器的其它機(jī)器能夠訪問(wèn) 的任何可用介質(zhì)。通常，此類計(jì)算機(jī)程序包括具有執(zhí)行特殊任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特殊的抽象數(shù)據(jù)類 型的技術(shù)效應(yīng)的例程、程序、對(duì)象（object)、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等。機(jī)器可執(zhí)行指令、相關(guān) 聯(lián)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及程序模塊表示用于執(zhí)行如本文中公開(kāi)的信息交換的程序代碼的示例。機(jī)器可 執(zhí)行指令例如可包括促使通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚頇C(jī)器執(zhí)行某些功能或功能組 的指令和數(shù)據(jù)。
[0014] 將理解的是，飛機(jī)10和計(jì)算機(jī)40只表示可配置成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例或其部分 實(shí)施例的兩個(gè)示范實(shí)施例。在操作期間，飛機(jī)10和/或計(jì)算機(jī)40可診斷水平穩(wěn)定器故障。 作為非限制性示例，在操作飛機(jī)10時(shí)，可利用控制機(jī)構(gòu)24通過(guò)使升降舵22的位置向上配 平或向下配平而設(shè)置升降舵22的位置?？刂茩C(jī)構(gòu)傳感器26可輸出指示控制機(jī)構(gòu)24的位 置以及它是被引導(dǎo)而使飛機(jī)向上配平還是向下配平的信號(hào)。此外，傳感器28可輸出與飛機(jī) 10在飛行期間的俯仰的特性有關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0015] 控制器30和/或計(jì)算機(jī)40可利用來(lái)自控制機(jī)構(gòu)傳感器26、傳感器28和數(shù)據(jù)庫(kù)的 輸入和/或來(lái)自航線控制或航務(wù)部的信息來(lái)診斷水平穩(wěn)定器故障。除其它事情外，控制器 30和/或計(jì)算機(jī)40可分析控制機(jī)構(gòu)傳感器26和一個(gè)或更多個(gè)傳感器28輸出的數(shù)據(jù)?？?制器30和/或計(jì)算機(jī)40也可分析水平穩(wěn)定器數(shù)據(jù)以確定在俯仰的預(yù)期變化與俯仰的實(shí)際 變化之間的差別。一旦已診斷水平穩(wěn)定器故障，便可在飛機(jī)10上和/或在地面系統(tǒng)42提 供指示?？深A(yù)見(jiàn)的是，水平穩(wěn)定器故障的診斷可在飛行期間進(jìn)行，在飛行后進(jìn)行，或者在任 何次數(shù)的飛行后進(jìn)行。無(wú)線通信鏈路32和無(wú)線通信鏈路44可均用于傳送數(shù)據(jù)，使得故障 可由控制器30和/或計(jì)算機(jī)40診斷。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，圖2示出可用于診斷水平穩(wěn)定器故障的方法100,故障可 包括失效。方法100在102以接收與飛機(jī)10在飛行期間的俯仰的特性有關(guān)的數(shù)據(jù)開(kāi)始。這 可包括接收來(lái)自可操作地耦合到水平穩(wěn)定器系統(tǒng)20的一個(gè)或更多個(gè)傳感器28的數(shù)據(jù)。
[0017] 可預(yù)見(jiàn)的是，收到的數(shù)據(jù)可以是原始飛機(jī)數(shù)據(jù)，從中可推導(dǎo)或以其它方式提取各 種其它信息。例如，可收到的原始數(shù)據(jù)可由日期時(shí)間、高度、襟翼手柄位置、俯仰配平位置、 地面/空中信息、手動(dòng)配平命令及自動(dòng)駕駛儀配平命令等組成。從此數(shù)據(jù)中，可確定諸如俯 仰的變化速率的信息。將理解的是，無(wú)論數(shù)據(jù)是直接收到還是從收到的數(shù)據(jù)推導(dǎo)出，該數(shù)據(jù) 可仍被視為收到的數(shù)據(jù)。
[0018] 收到的數(shù)據(jù)可包括飛機(jī)的俯仰的變化速率、飛機(jī)的中值俯仰、飛機(jī)的中值俯仰配 平速率、飛機(jī)的最小俯仰配平速率、飛機(jī)的中值俯仰配平位置、俯仰配平異常的計(jì)數(shù)。飛機(jī) 向上配平或向下配平的次數(shù)可以是升降舵22如何執(zhí)行的間接指示。在此類情況下，收到的 數(shù)據(jù)可包括自動(dòng)駕駛儀向上配平和向下配平命令的差別、手動(dòng)向上配平和向下配平命令的 差別及飛機(jī)的實(shí)際和預(yù)期俯仰的差別。數(shù)據(jù)可在多個(gè)不同狀態(tài)（regime)期間收到。例如， 數(shù)據(jù)可在整個(gè)飛行期間，在最長(zhǎng)"巡航"期間、在所