[发明专利]对飞机发动机进监控以对维护操作进行预测

说明书

发明领域

本发明涉及的领域为对飞机发动机进行监控。特别地，本发明涉及对飞机发动机的维护操作进行预测的监控方法和系统。

在每次飞行期间，飞机使用称为ACARS（飞机通信寻址与报告系统）的消息系统来对其运行相关信息进行记录和发送。这些数据由地面站实时撷取，在存在明显异常的情况下立即处理，否则则同所有的机队数据存档在一起。其它的数据也是可用的，可以在飞行过程中记录在机载计算机上并定期下载，以丰富发动机相关信息。

这些数据接下来由专家观察，以监控发动机的平稳运转。更具体地，专家分析从连续飞行所获得的轴旋转速度N2，燃油流量（液体流量）FF以及排气温度（EGT）的时程曲线的形状，以诊断发动机的状况。

所使用的工具需要对数据进行人工解读，以及发动机专家之间专业知识的传递。这需要很长的分析时间，此外，已知给定的发动机在任务飞行期间绝不会在完全相同的状况下运行，很难对所有上下文的所有数据进行分析。数据获取条件有系统性的差异：它们取决于领航，天气，轨迹，发动机磨损，等等。举例来说，从飞跃海洋的飞机上导出的数据相对应的曲线的形状与根据飞跃旱地的飞机上导出的数据所创建的形状是不同的。但是，专家通常专门研究一直执行相同任务的飞机机队的特定发动机。因此，对专家来说很难使用所有的可能相关的数据来监控发动机。

因此，本发明的目的是基于对发动机的测量值的结构的非监督式分析来对发动机的正确运行以及发动机状况的变化进行监控，以做出预测，并非常精确地对维护操作进行规划，而不具有以上提到的缺点。

发明目的和内容

本发明涉及监控飞机发动机的方法，其包括以下步骤：

-在每次获取期间，收集与当前发动机及其环境相关的变量的时程测量值，包括对发动机的行为进行描述的内生变量的第一组测量值，以及对获取上下文进行描述的外生变量的第二组测量值；

-对于每次获取，考虑到与外生变量相关的测量值使与内生变量相关的测量值标准化，以在多维空间中形成入口点（entry point），该入口点对应于所述当前发动机的状况；

-使用确定的压缩技术将多维空间中的每个入口点投射到先前构造的映射上的像点上，以在所述映射上形成一系列的像点，所述像点反映了在多维空间中入口点的分布，所述像点形成当前轨迹，该当前轨迹代表所述当前发动机的状况的变化；

-将所述当前轨迹的末端的一部分同保存在数据库中的飞机发动机轨迹的先前记录部分相比较，以搜寻相似的轨迹；以及

-根据所述相似的轨迹对当前轨迹的所述末端的统计学变化进行分析，以预测所述当前发动机上的维护操作。

该方法可以用来对用于处理发动机的状况而与上下文无关的数据进行映射，搜寻在过去有相似行为的发动机，以及统计性地分析在找到的发动机上发生的事件，以改善对维护操作的规划并更好地观察当前发动机的潜在退化和故障。该方法还可以用来对事件规律的分布进行建模，并获得条件状态变化可能性，以改善对设计和替换零件可用性后勤保证体系的规划。

所述映射是根据所述确定的压缩技术在初步学习阶段构建，压缩技术从一组标准化的学习数据所确定。

有利地，所述确定的压缩技术为Kohonen自组织映射技术。

有利地，该方法还包括在至少一个二维映射上对像点进行显示。

有利地，该方法包括在多个二维映射背景上对所述当前轨迹进行显示，每个二维映射背景代表所述内生变量中的一个。

有利地，该方法包括在多个二维映射背景上对当前轨迹的所述末端和依照相似度进行分类的第一相似轨迹进行显示。

有利地，该方法包括映射背景显示，该映射背景显示对应于将代表内生变量的不同映射背景层次分类到同质区域中。

有利地，该方法包括在多个2D映射背景上对多个发动机的当前状况进行显示，每个2D映射背景代表所述内生变量中的一个。

根据本发明的一个特征，该方法包括考虑到所述入口点来随时间推移对所述映射进行转换的适应步骤。因此，新的点被考虑，以进一步改善映射，由此获得更好的维护操作预测。

根据本发明的一个方面，标准化步骤包括使用上下文变量的空间的回归模型使内生变量标准化的步骤，该上下文变量的空间由外生变量的分析组合产生。该预处理包括在创建映射之前使用附加上下文变量的回归模型（例如，由初始外生变量的多项式转换，指数转换以及对数转换所构建的）来有效地消除获取上下文（即，环境效应和设定值）对描述发动机状态的外生变量的影响，而不消除任何对维护和诊断有用的信息。