(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機が地上にある状態で、航空機の回転翼ブレードの集合的整合を評価するための方法に関する。【解決手段】空気密度高度を判定することと、航空機回転翼ブレード２１５が、正常速度で動作され、かつ回転翼ブレードが、集合的コントローラ２３５を介して、地上動作のための完全下向き位置に設定されている状態で、航空機の各エンジン２２０のトルク値を判定することとを含む。当該方法は、トルク値を空気密度高度の所定のフラットピッチトルク整合限界と比較することによって、集合的状態を評価することと、集合的状態の指標を提供することとをさらに含む。【選択図】図２
2014012511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機が地上にある状態で、集合的状態を介して、航空機回転翼ブレードの整合を評価するための方法であって、
前記航空機の位置に基づき、空気密度高度を判定することと、
前記航空機回転翼ブレードが、正常速度で動作しており、かつ前記回転翼ブレードが、集合的コントローラを介して、完全下向き位置に設定されている状態で、前  記航空機の各エンジンのトルク値を判定することと、
前記トルク値を前記空気密度高度の少なくとも１つの所定のフラットピッチトルク整合限界と比較することによって、前記航空機回転翼ブレードの前記集合的状態を評価することと、
前記集合的状態の指標を提供することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記空気密度高度の前記少なくとも１つの所定のフラットピッチトルク整合は、トルク上限を含み、前記集合的状態を評価する前記ステップが、
前記空気密度高度の密度比を判定することと、
前記密度比を約２２で乗算することによって、前記整合上限を判定することと、
をさらに含み、
前記集合的状態の前記指標を提供する前記ステップは、前記トルク値対前記トルク上限の比較に基づき、前記集合的状態の前記指標を提供することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空気密度高度の前記少なくとも１つの所定のフラットピッチトルク整合は、トルク下限を含み、前記集合的状態を評価する前記ステップが、
前記空気密度高度の密度比を判定することと、
前記密度比を整数１７で乗算することによって、前記トルク下限を判定することと、
をさらに含み、
前記集合的状態の前記指標を提供する前記ステップは、前記トルク値対前記トルク下限の比較に基づき、前記集合的状態の前記指標を提供することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記集合的状態の前記指標を提供する前記ステップは、前記集合的状態を、航空機の操縦席内に提供される航空機のディスプレイ上に表示することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記集合的状態を評価する前記ステップの前に、航空機ペダルコントローラのニュートラル航空機ペダルコントローラ位置を測定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記航空機の外気温度を判定するステップと、
少なくとも一部において前記外気温度に基づき、空気密度比を判定するステップと、
前記密度比に基づき、前記トルク値を標準海面に対して正規化するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
航空機回転翼ブレードを集合的に評価するための方法であって、
自転試験飛行を介して、航空機の集合的状態を評価することと、
前記航空機が地上にあり、かつ前記航空機回転翼ブレードが正常速度である状態で、前記航空機の第１のエンジントルク値を判定することと、
前記第１のエンジントルク値を前記集合的状態と関連付けることと、
前記航空機が地上にあり、かつ前記航空機回転翼ブレードが正常速度で動作されている状態で、前記航空機の第２のエンジントルク値を判定することと、
前記第２のエンジントルク値が前記第１のトルク値と合致するか否かの前記集合的状態の指標を提供することと、
を含む、方法。
【請求項８】
前記集合的状態が、適切な集合的状態または不適切な集合的状態のいずれかである、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記航空機が地上にある状態で、航空機回転翼ブレードの集合的状態を評価するためのデバイスであって、
プロセッサと、
前記プロセッサが読み込み可能であり、前記プロセッサに、
前記航空機の位置に基づき、空気密度高度を判定させ、
前記航空機回転翼ブレードが正常速度で動作され、かつ前記航空機の集合的コントローラが地上動作のための完全下向き位置に設定されている状態で、前記航空機の各エンジンのトルク値を判定させ、
前記トルク値を前記空気密度高度の少なくとも１つの所定のフラットピッチトルク整合限界と比較することによって、前記航空機回転翼ブレードの前記集合的状態を評価させ、
前記集合的状態の指標を提供させる、
命令を含む、メモリと、
を備える、デバイス。
【請求項１０】
プロセッサが読み込み可能であり、前記プロセッサに、
地上の航空機の空気密度高度を判定させ、
前記航空機の回転翼ブレードが、正常速度で動作され、かつ集合的コントローラを介して、地上動作のための完全下向き位置に設定されている状態で、前記航空機の各エンジンのトルク値を判定させ、
前記トルク値および前記空気密度高度に基づき、集合的状態を評価させ、
前記集合的状態の指標を提供させる、
命令を含む、持続性記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転翼航空機整備の改善に関し、より具体的には、航空機回転翼ブレード整合を集合的に評価するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転翼航空機は、操縦士が主回転翼ブレードのピッチ角を集合的に増加または減少させることを可能にする、集合的コントローラを含む。この集合的コントローラは、すべての主回転翼ブレードのピッチ角、すなわち、ブレード角を、同時に均一量変化させる。ブレード角が集合的に変化する際、主回転翼から得られる全揚力は、増加または減少する。水平飛行では、これは、航空機を上昇または降下させ、航空機が前方にピッチングされる際、航空機は、加速または減速する。
【０００３】
様々な回転翼航空機構成要素の整備は、航空機の耐用期間を通して実施され、結果として、個々の主回転翼ブレードの整合に影響を及ぼす様々な調整、例えば、回転翼ブレードの振動を最小限にすることが行われる。これらの調整には、重量、ブレード角、ブレードタブ、ピッチロッド、および集合的制御の艤装の調整が挙げられる。これらの調整の総合的な影響は、回転翼ブレードの整合に影響を及ぼす可能性があり、その結果、航空機性能の低下または危険な航空機性能をもたらす可能性がある。
【０００４】
これらの調整の影響を監視し、回転翼ブレードのピッチ角が許容可能な整合許容範囲内であるか否かを判定するために、主回転翼ブレードの１分間当たりの回転数として測定される回転翼速度を判定する、特別飛行試験が実施される。例えば、この特別飛行試験は、安定した機首方位を維持し、指定される対気速度（例えば、最小下降の対気速度よりわずかに速い対気速度）が示す対気速度で安定させ、集合的コントローラが各回転翼ブレードをフラットピッチ角に調整するように位置付けられた状態での自転飛行、例えば、無動力飛行を伴う。飛行中、操縦士は、１分間当たりの主回転翼ブレード回転数（ＲＰＭ）、外気温度、気圧高度、および燃料重量等のパラメータを監視し、測定する。これらのパラメータから、航空機総重量および空気密度高度が計算される。次いで、操縦士は、航空機総重量に従う規定の許容範囲を用いて、チャートに従って、示される回転翼速度（ＲＰＭ）を空気密度高度（フィート）と比較することによって、回転翼ブレードが適切に整合しているか否かを判定する。当業者が容易に理解することができるように、この特別飛行試験は、高価であり、時間がかかり、複雑であり、環境大気条件（例えば、乱気流）および操縦士の技能に依存する。
【０００５】
したがって、特別飛行試験の必要性を排除するために、航空機が地上にある状態で、航空機回転翼ブレードの集合的状態（例えば、航空機回転翼ブレードの整合）を評価することができる、システムおよび方法の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、集合的航空機回転翼ブレード状態（例えば、整合状態／調整状態）を評価するためのシステムおよび方法を提供する。開示されるシステムおよび方法は、集合的回転翼ブレード調整を評価する、プロセス、デバイス、および処理アーキテクチャを提供する。
【０００７】
「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、記述される特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を指定すると解釈されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、もしくは構成要素、またはそのグループの存在を除外しない。
【０００８】
具体的に、本発明は、航空機が地上にある状態で、航空機回転翼ブレードの集合的調整状態を評価するための方法を提供する。本方法は、空気密度高度を判定することと、航空機回転翼ブレードが正常速度で動作され、かつ回転翼ブレードが、集合的コントローラを介して、完全下向き位置に設定されている状態で、航空機の各エンジンのトルク値を判定することとを含む。本方法は、トルク値を空気密度高度の所定のフラットピッチトルク整合限界と比較することによって、集合的状態を評価することと、集合的状態の指標を提供することとをさらに含む。
【０００９】
空気密度高度の少なくとも１つの所定のフラットピッチトルク整合は、トルク上限を含むことができ、集合的状態を評価するステップは、空気密度高度の密度比を判定するステップ、および密度比を約２２で乗算することによって高整合を判定するステップ等をさらに含むことができることが想定される。集合的状態の指標を提供するステップは、トルク値のトルク上限との比較に基づき、集合的状態の指標を提供することをさらに含むことができる。例えば、トルク値がトルク上限を上回ると判定される場合、集合的状態は、高集合的ブレードピッチを示し、または対照的に、トルク値がトルク上限を下回ると判定される場合、集合的状態は、適切な集合的ブレードピッチを示す。
【００１０】
逆にまた、空気密度高度の少なくとも１つの所定のフラットピッチトルク整合は、トルク下限を含むことができることが想定される。トルク下限を有する実施形態では、集合的状態を評価するステップは、空気密度高度の密度比を判定するステップ、および密度比を約１７で乗算することによって、トルク下限を判定するステップ等のステップをさらに含むことができる。集合的状態の指標を提供するステップは、トルク値のトルク下限との比較に基づき、集合的状態の指標を提供することをさらに含むことができる。
【００１１】
集合的状態の指標を提供することに関して、いくつかの実施形態では、このステップは、集合的状態を、航空機の操縦席内に提供される航空機のディスプレイ上に表示することを含むことができる。このようにして、操縦士は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）または多機能ディスプレイ（ＭＦＤ）等の操縦席のディスプレイから、集合的状態の指標を視覚的に見ることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、航空機ペダルコントローラは、尾部回転翼にトルクを伝達することができ、したがって、ペダル位置は、指標主回転翼ブレードトルクに影響を及ぼす可能性がある。これらの実施形態では、本方法は、集合的状態を評価するステップの前に、航空機ペダルコントローラのニュートラル航空機ペダルコントローラ位置を測定することをさらに含んでもよい。
【００１３】
加えて、空気密度比に基づき、トルク値を標準海面に対して正規化することができることが想定される。これらの実施形態では、本方法は、航空機の外気温度を判定することと、少なくとも一部において、外気温度に基づき、空気密度比を判定することと、空気密度比に基づき、トルク値を標準海面に対して正規化することとをさらに含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、本発明は、航空機回転翼ブレードの集合的整合を評価するための方法を提供し、自転試験飛行を介して、航空機の集合的状態を判定することと、航空機が地上にあり、かつ航空機回転翼ブレードが正常速度である状態で、航空機の第１のエンジントルク値を判定することとを含む。本方法は、第１のエンジントルク値を集合的状態と関連付けることと、航空機が地上にあり、かつ航空機回転翼ブレードが正常速度で動作されている状態で、航空機の第２のエンジントルク値を判定することと、エンジントルク値が第１のトルク値と合致するか否かの集合的状態の指標を提供することとをさらに含む。集合的整合の指標は、時に、適切な集合的状態または不適切な集合的状態である可能性がある。
【００１５】
他の実施形態では、本発明は、航空機が地上にある状態で、航空機回転翼ブレードの集合的整合を評価するためのデバイスをさらに提供する。デバイスは、プロセッサと、プロセッサが読み込み可能であり、プロセッサに、上述されるもの、および本開示を通して記載されるものの両方等の本方法を実施させることを可能にする命令を含む、メモリとを含む。
【００１６】
例えば、プロセッサが読み込み可能な命令は、プロセッサに、航空機の位置に基づき、空気密度高度を判定させ、航空機回転翼ブレードが正常速度で動作され、かつ航空機の集合的コントローラがフラットピッチ角に設定されている状態で、航空機の各エンジンのトルク値を判定させ、トルク値を空気密度高度の少なくとも１つの所定のフラットピッチトルク整合限界と比較することによって、航空機回転翼ブレードの集合的状態を評価させ、集合的状態の指標を提供させることができる。
【００１７】
さらに、他の実施形態では、本発明は、プロセッサが読み込み可能であり、プロセッサに、地上の航空機の空気密度高度を判定させ、航空機の回転翼ブレードが、正常速度で動作され、かつ集合的コントローラを介して、完全下向きに設定されている（例えば、地上動作のための最小集合的制御設定）状態で、航空機の各エンジンのトルク値を判定させる命令を含む、持続性記憶媒体を提供する。命令はさらに、プロセッサに、トルク値および空気密度高度に基づき、集合的状態を評価させ、集合的整合状態の指標を提供させる。
【００１８】
とりわけ、本明細書で使用される場合、「集合的状態」とは、すべての主回転翼ブレードの整合状態および／または調整状態を指すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
当業者が、本発明の新規のシステムおよび方法をどのように採用するかをより容易に理解することができるように、その実施形態が、図面を参照して、本明細書に以下に詳細に記載される。
【図１】安定化された自転飛行中の理想回転翼速度（Ｎｒ）と密度高度（ＤＡ）および総重量（ＧＷ）の組み合わせとの間の関係を例証する、グラフ表現である。
【図２】航空機回転翼ブレード整合システムの構成要素を図示する、典型的な回転翼航空機の斜視図である。
【図３】理想トルク−空気密度高度関係を明示する、グラフ表現である。
【図４】フラットピッチトルク限界の空気密度高度の関数としてのグラフ表現である。
【図５】航空機回転翼ブレードの集合的整合を評価するための本開示のシステムおよび方法を採用するためのデバイスの例示的なブロック図である。
【図６】集合的状態を評価するための例示的なプロセスを図示する、フロー図である。
【図７】集合的状態を評価するための例示的なプロセスを図示する、フロー図である。  本開示のシステムおよび方法のこれらならびに他の態様は、上述される図面と併せて、以下の発明を実施するための形態から、当業者により容易に明らかになるであろう。  広くは、２つ以上の図面に共通の構成要素または特徴は、図面のそれぞれにおいて、同一の参照番号で示される。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のデバイス、システム、および方法の具体的な実施形態の詳細な説明が本明細書に記載される。記載される実施形態は、本発明の特定の態様を実施することができる方法の実施例にすぎず、本発明を具現化し得る方法のすべての包括的リストを表すわけではないことが理解される。事実、本明細書に記載されるシステム、デバイス、および方法は、様々な、および代替の形態で具現化されてもよい。図は、必ずしも一定の縮尺ではなく、いくつかの特徴は、特定の構成要素の詳細を示すために、誇張または最小化されている場合がある。本開示を不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素、材料、または方法は、必ずしも極めて詳細には記載されていない。本明細書に開示されるいずれの具体的な構造的および機能的詳細も、制限として解釈されるべきでなく、単に、特許請求の範囲のための基盤として、および当業者が本発明を様々に採用するための教示のための代表的な基盤として解釈されるべきである。
【００２１】
構成要素を図示する図は、既知であり、当業者によって認識される、いくつかの機械的要素を示す。そのような要素の詳細な説明は、本発明の理解に必ずしも必要ではなく、したがって、本発明の新規の特徴の理解を促進するのに必要な程度においてのみ、本明細書に提示される。
【００２２】
図１を参照すると、安定化された自転飛行中の、総重量による、理想回転翼速度（Ｎｒ）と空気密度高度との間の関係が図示されている。上述されるように、従来の特別自転飛行方法を使用して、操縦士は、航空機を所与の高度まで飛行させ、自転飛行試験を実施する。この自転飛行試験中、操縦士は、密度高度および総重量に対する自転ＲＰＭを確認する。操縦士は、航空機回転翼ブレードが適切な集合的整合であるか否かを判定するために、図１に示される適切な総重量曲線をさらに識別する。例えば、１７，０００ｌｂの総重量を有する航空機では、３０００ｆｔの空気密度高度での理想回転翼ブレードＲＰＭは、製造業者の理想ＲＰＭ限界と比較して、１１３％である。典型的に、航空機総重量のＲＰＭ（ＮＲ）線が、図１に指定される理想回転翼ブレードＲＰＭの＋／−３％外れている場合、集合的回転翼ブレード整合または調整は、許容範囲外または不整合であると見なされ、最終的に、集合的艤装調整を必要とする。
【００２３】
本発明によって提供されるシステムおよび方法は、図２〜図７に図示される。開示されるシステムおよび方法は、特定の航空機または航空機構成に限定されず、代わりに、本開示の発明態様から逸脱することなく、シングルおよびデュアル主回転翼ブレード航空機、ならびにシングルまたはデュアルエンジン航空機を含む、種々の航空機および航空機構成に採用することができる。
【００２４】
図２は、航空機が地上にある状態で、主回転翼ブレードの集合的整合を評価するためのシステムを採用する、航空機回転翼ブレード整合システムの構成要素を図示する、典型的な回転翼航空機、すなわち、航空機２０５の斜視図を提供する。
【００２５】
具体的に、回転翼航空機２０５は、他の構成要素の中でも特に、２つのエンジン２２０と、単一の主回転翼シャフト２１０と、４つの主回転翼ブレード２１５と、２つのコントローラ、すなわち、サイクリックコントローラ２３０および集合的コントローラ２３５と、健康状態および使用整備システム（ＨＵＭＳ）２２５と、様々なセンサ２２７とを含む。
【００２６】
集合的コントローラ２３５は、上述されるように、主回転翼ブレード２１５のそれぞれのブレード角のすべてを、同一量同時に集合的に増加または減少させる。すべての主回転翼ブレードのピッチ角が集合的に変更される際、航空機の全揚力は、増加または減少する。前述されるように、水平飛行では、これは、航空機を上昇または降下させ、航空機が前方にピッチングされる際、航空機は、加速または減速する。
【００２７】
一実施形態では、ＨＵＭＳ２２５は、主回転翼ブレードの集合的整合を評価する。しかしながら、当業者によって理解されるように、集合的整合を評価することは、ＨＵＭＳ２２５によって採用されるものに限定されず、代わりに、ＨＵＭＳ２２５から独立したスタンドアロンシステムであってもよい。
【００２８】
ＨＵＭＳ２２５は、安全な飛行のために、センサ、例えば、センサ２２７から集められるデータを取得し、分析し、通信し、記憶し、航空機構成要素を監視する。ＨＵＭＳ２２５は、簡略化のために、航空機２０５の操縦席内のボックスとして表されているが、そのようなものに限定されない。ＨＵＭＳ２２５は、任意の数のセンサと、プロセッサと、データ集積手段と、航空機２０５に近接して位置付けられるルータとを含むことができる。ＨＵＭＳ２２５は、加速度、振動、気圧高度、エンジンおよびギアボックス性能、補助動力ユニット使用、外気温度（ＯＡＴ）、エンジントルク（単数または複数）（Ｑ）、および回転翼速度（ＲＰＭ）等であるが、これらに限定されない、データを取得し、分析し、通信し、記憶することができる。
【００２９】
本開示を通して使用される場合、エンジントルク（Ｑ）とは、エンジン出力シャフト上のトルクの測定を指す。出力シャフトは、続いて、回転翼ブレード２１５を回転させる主回転翼シャフト２１０に動力を提供する、航空機伝動システムに接続される。エンジントルク（Ｑ）は、典型的に、全自動デジタルエンジン制御システム等のエンジンシステムによって測定され、次いで、ＨＵＭＳ２２５に伝送される。エンジントルク（Ｑ）は、典型的に、エンジン製造業者によって確立されるエンジントルク限界の百分率として表される。
【００３０】
本願の発明者は、特定の動作状態下での航空機回転翼ブレードの適切な整合と航空機エンジントルクとの間の関係を見い出した。この関係は、従来の特別自転飛行試験を必要とすることなく、回転翼航空機の主回転翼ブレードの集合的整合を評価する、本開示のシステムおよび方法で使用される。
【００３１】
ここで、理想トルク％−空気密度高度関係を図示する、図３００を提供する、図３を参照する。図３００は、トルクと、空気密度高度と、主回転翼ブレード整合との間の関係の考察を容易かつ簡略にするために、収集されるデータの総量の要約版を図示する。データの総量は、３０機の航空機にわたり、適切な集合的状態および不適切な集合的状態の両方の１年間の期間にわたって収集された反復測定値を含んだ。この期間を通して、様々な航空機は、適切な航空機性能を保証するための定期的特別飛行試験、および集合的回転翼ブレードピッチ角を適切に整合することを含む定期的整備を受けた。
【００３２】
図３に図示されるデータ点および閾値限界（理想を含む）は、本開示の範囲を限定すると解釈されるべきでない。例えば、閾値限界は、−２，０００フィート〜５，０００フィートの空気密度高度尺度のため、直線として現れ、一方、図４では、閾値限界は、−４，０００フィート〜１０，０００フィートの空気密度高度尺度でわずかな湾曲を有するように現れる。さらに、試験データのうちのいくつかは、特定の航空機機体、すなわち、ＵＨ−６０の結果を表すが、本明細書に記載される本方法論は、３つを超えるエンジンを有する航空機、例えば、ＣＨ−５３シースタリオン、およびデュアル主回転翼シャフト、例えば、ＣＨ−４７チヌークを含む、複数の航空機機体に適用することができる。
【００３３】
図３００は、トルク上限、トルク下限等の閾値限界、および理想線を図示する。図３００は、上述されるように、暑い夏（三角）、穏やかな天気の日（円）、および寒い冬の日（四角）等の気象状態に従って変化する、異なる空気密度高度で試験された多数の航空機の要約された一式の試験データ点を提供する。
【００３４】
閾値限界は、航空機が地上にある状態で、集合的コントローラ、例えば、集合的コントローラ２３５が、フラットピッチ位置に定置される際のトルク測定値から確立される、フラットピッチトルク整合限界である。例えば、理想高閾値限界および低閾値限界は、典型的に、以下のように実施される：航空機が地上にある状態で、回転翼ブレードが正常速度（９９％Ｎｒ対１０２％Ｎｒ）に調整され、集合的コントローラが「完全下向き」位置に定置され、エンジントルク（単数または複数）、外気温度、および気圧高度が測定され、記録される、反復プロセスを通して確立される。各エンジントルク測定値の空気密度高度は、外気温度および気圧高度に基づいて判定される。エンジントルク測定値は、さらに、例えば、空気密度高度がゼロに等しい標準海面に対して正規化される。
【００３５】
標準海面に対して正規化される各エンジントルク測定値は、さらに、統計的分析のために、適切または不適切な集合的整合と関連付けられる。つまり、航空機は、さらに、利用可能な任意の手段（例えば、上述される自転特別飛行試験）を介して、適切な集合的整合または不適切な集合的整合のいずれかを有すると判定される。適切または不適切な集合的状態を判定することは、いつでも、例えば、エンジン上のトルクの測定および記録の前または後に実施することができる。
【００３６】
適切な整合と関連付けられるすべての正規化トルク測定値の統計的分析は、平均、分散、および標準偏差をもたらす。不適切な整合と関連付けられる正規化トルク測定値の統計的分析は、閾値限界、例えば、理想高閾値および低閾値を判定するために、次いで、適切な整合データ（平均および標準偏差を含む）に対して比較される。つまり、不適切な整合測定値は、許容可能または適切な集合的状態内である適切な正規化平均からの偏差の桁数を制限する役割を果たす。
【００３７】
他の実施形態では、上述されるプロセスは、トルク測定値を標準海面に対して正規化することを必要としない。代わりに、トルク測定値は、単に、現在の空気密度高度と関連付けられる。多数の空気密度高度の閾値限界を確立するために、このプロセスを、任意の数の空気密度高度に対して繰り返すことができる。各空気密度高度に従う各閾値限界の編集のための統計的分析は、図３００に提供されるものと同一の閾値限界線をもたらすことができる。
【００３８】
上述されるように、閾値限界を判定するためのデータには、エンジントルクデータ、外気温度データ、および気圧高度データが含まれる。各データサンプルを判定するために、典型的に、ある期間、例えば、６〜１０秒間のエンジントルク、外気温度、気圧高度、および総重量の正確な評価が測定され、以下により詳細に記載されるように、追加の環境因子による散乱を最小限にするように平均される。
【００３９】
標準海面のエンジントルクを正規化するために、各エンジントルク測定値は、特定のトルク測定値が取られた時点で測定された空気密度比またはシグマ（σ）で除算される、または単に：Ｑ標準海面＝（（Ｑａｔσ）／σ）である。空気密度比またはシグマ（σ）は、気温、すなわち、外気温度、および気圧高度の関数として、以下のように判定され、
【数１】
2014012511.tif 000003
式中、
σ＝空気密度比
Ｔ＝℃での気温
ｈｐ＝フィートでの気圧高度
である。
【００４０】
この正規化エンジントルクデータの平均値および標準偏差が判定される。この平均値は、上述されるように、「理想Ｑ」値と等しい。例えば、ＵＨ−６０航空機の収集されるデータによると、平均正規化エンジントルク値は、１９．４５％のエンジントルクと判定され、「理想Ｑ」と等しかった。さらに、収集されたほぼすべてのデータは、それぞれ、低および高正規化閾値エンジントルク値の基準としての役割を果たす、２つの標準偏差内、または１７．７％のエンジントルク〜２１．２％のエンジントルクであった。不適切な集合的ブレード整合を有する航空機によって測定されるエンジントルク値から、閾値限界としての役割を果たすのに適切な桁の偏差、ここでは２桁の選択がさらに検証された。試験は、不適切な集合的ブレード整合を有する航空機が、２つの標準偏差に近いが、その外側で開始されたことを示した。
【００４１】
エンジントルク値に影響を及ぼす可能性がある因子には、エンジンの数、風速、およびペダルコントローラ位置が挙げられるが、これらに限定されない。分析され、収集されたデータについて、航空機は、２つのエンジン構成を含む、例えば、ＵＨ−６０であり、測定された風速は、７ノット未満であり、ペダルコントローラ位置は、ニュートラル、例えば、完全左から４５％〜６０％であった。しかしながら、これらの因子は、考慮することができる。例えば、１つのエンジンで動作しているデュアルエンジン航空機では、測定されるエンジントルクを、２の係数で除算することができる、または代替的に、閾値限界を２の係数で乗算することができる。また、風の状況を考慮するために、エンジントルクデータも、重み付けすることができる。同様に、尾部回転翼へのエンジントルク伝達をもたらす、ペダルコントローラ位置を考慮するために、エンジントルクデータを重み付けすることができる、または代替的に、プロセスは、ペダルコントローラがニュートラル位置に位置付けられることを必要としてもよい。
【００４２】
図３００に図示される、様々な空気密度高度のエンジントルク下限、エンジントルク上限、および理想エンジントルク値を判定するために、１９．４％の理想エンジントルク値、１７．７％の低エンジントルク値、および２１．２％の高エンジントルク値等の正規化エンジントルク値が、さらに外挿される。当業者によって理解されるように、空気密度高度は、空気密度比、例えば、シグマ（σ）の関数として、以下のように変化し、
【数２】
2014012511.tif 000004
式中、
ｈｄは、空気密度高度であり、
σは、空気密度比である。
【００４３】
したがって、任意の所与の空気密度高度について、空気密度比を計算することができる。この関係から、表１等のルックアップテーブルを判定することができる。具体的に、表１は、特定の空気密度高度、すなわち、Ｈ（ジオポテンシャル高度）、および対応する空気密度比、すなわち、σを図示する。
【００４４】
当業者によってさらに理解されるように、エンジントルクは、空気密度比、すなわち、シグマ（σ）の関数として変化する。したがって、空気密度比を所望の正規化値で乗算することによって、任意の所与の空気密度高度（または任意の所与のシグマ）について、正規化理想エンジントルク、エンジントルク上限、およびエンジントルク下限を外挿することができる。例えば、表１を使用して、以下のように、５，０００フィートの空気密度のエンジントルク上限を計算することができる。
（５，０００フィートでのσ）×標準海面のトルク上限
０．８６１６６×２１．２％＝１８．２７％Ｑ
【００４５】
したがって、再び図３００を参照すると、任意の空気密度の理想エンジントルクおよび閾値、例えば、エンジントルク下限およびエンジントルク上限を判定することができる。図３００は、１７．７％の正規化エンジントルク下限および２１．２％の正規化エンジントルク上限を有するＵＨ−６０航空機の理想エンジントルク、および上述される限界に基づく閾値限界線を提供する。
【００４６】
収集された試験データおよび航空機の実際の飛行試験によると、２１．２％のエンジントルク上限および１７．７％のエンジントルク下限は、それぞれ、航空機が、自転の低Ｎｒ閾値に近似する際、および航空機を、正常な定格動力の最大水平速度での全動力で、水平飛行（Ｖｈ）で操作することができない際に対応する。つまり、エンジントルクが約２１．２％を超える際、航空機は、特別自転飛行試験方法論によって規定される下限（図１参照）を下回る、安定化された回転翼速度をもたらし、フラットピッチエンジントルクが約１７．７％を下回る際、操縦士は、全動力でＶｈで操作することができない。例えば、試験データは、１，４００フィートの空気密度で１６．５％のフラットピッチエンジントルク値を有する航空機は、不整合であることを示し、したがって、この航空機の続く飛行試験は、操縦士が、全動力でＶｈで操作できなかったことを立証した。集合的主回転翼ブレードの後続調整は、１，４００フィートの空気密度高度での１８．２％のフラットピッチエンジントルク値の増加をもたらした。続く飛行試験は、操縦士が、全動力でＶｈで操作することができたこと、さらに自転ＲＰＭが、調整されたエンジントルク値の適切な限界内であったことを立証した。エンジントルク上限を検証するために、同様の試験が実施された。例えば、エンジントルク上限を検証するために、エンジントルク上限より大きい元々のエンジントルク値を有する航空機で、特別自転飛行試験が実施され、特別飛行試験方法論によって規定されるより低い自転回転翼速度限界がもたらされた。続いて、回転翼ブレードの集合的ピッチ角の集合的調整が行われ、これによって、所与の空気密度高度のエンジントルク上限を下回る（ただし下限を上回る）エンジントルク値が測定された。後続自転飛行試験は、閾値限界内である際、自転回転翼ＲＰＭが規定の限界内であることを立証した。
【００４７】
当業者によって理解されるように、２１．２％のエンジントルク上限および１７．７％のエンジントルク下限は、絶対的なものではなく、上述される反復試験に従って調整することができる。このようにして、これらの限界を、例えば、１７％のエンジントルクおよび２２％のエンジントルクに拡大することができる。
【００４８】
ここで、より大きい尺度、すなわち、−４，０００〜１０，０００フィートの空気密度高度、ならびに対応するエンジントルク上限、エンジントルク下限、および理想エンジントルク値をグラフで図示する図、すなわち、図４００を提供する図４を参照する。操縦士または他の航空機乗組員は、エンジントルク値および空気密度高度に従って手動整合監視を実施することを所望する際に、図４００を使用することができる。
【００４９】
図５は、本開示の主回転翼ブレードの集合的整合を評価するシステムおよび方法を採用するためのデバイス５００のブロック図である。デバイス５００は、ＨＵＭＳ２２５の一部として、または代替的に、別個のスタンドアロンデバイスとして採用することができる。
【００５０】
デバイス５００は、インターフェース５０７を介して、航空機センサ、例えば、センサ２２７に連結される。インターフェース５０７は、航空機センサとデータを通信するための機械的、電気的、および信号伝達回路を含む。デバイス５００は、プログラムモジュール５２０を有するメモリ５１０と通信しているプロセッサ５０５をさらに含む。プロセッサ５０５は、１つ以上のプログラマブルプロセッサ、例えば、マイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラ、または固定論理プロセッサを含むことができる。プログラマブルプロセッサの場合では、任意の関連メモリ、例えば、メモリ５１０は、プログラムモジュール５２０を実現することができる命令が符号化される、または命令を記憶する、例えば、ランダムアクセス、読み込み専用等の任意のタイプの有形プロセッサ読み込み可能メモリであってもよい。また、プロセッサ５０５は、プロセッサに、本明細書に記載される機能を実施させることができる命令もしくは論理で構成される、ファームウェアを用いて構成される、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはデジタル信号プロセッサ等の固定論理処理デバイスも含むことができる。したがって、実行されるプログラムモジュール５２０は、固定論理またはプログラマブル論理、例えば、プロセッサによって実行されるソフトウェア／コンピュータ命令等を用いて、１つ以上の有形コンピュータ読み込み可能記憶媒体に符号化されてもよく、任意のプロセッサは、プログラマブルプロセッサ、プログラマブルデジタル論理、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、もしくは固定デジタル論理で構成されるＡＳＩＣ、またはそれらの組み合わせであってもよい。広くは、任意のプロセス論理は、プロセッサ、またはプロセッサによって実行される際、プロセッサに、本明細書に記載される機能を実施させるように動作可能である、プロセッサによって実行される命令が符号化されるコンピュータ読み込み可能媒体内に具現化されてもよい。さらに、プログラムモジュール５２０は、以下に記載される図７〜図９でさらに説明される、集合的整合を評価するための命令を含むようにプログラムされる。
【００５１】
図６〜図７は、集合的状態を評価するためのプロセスを図示する図である。具体的に、図６は、デバイス５００（ＨＵＭＳ２２７の一部として、または独立した航空機システム管理コンピュータとしての）によってステップ６０５で開始することができる、プロセス６００を提供する。
【００５２】
ステップ６１０で、航空機がエンジントルク測定に適切な状態であることを保証するために、航空機からのセンサデータが記録される。例えば、航空機は、集合的完全下向き、または集合的フラットピッチブレード角位置、例えば、集合的コントローラが完全下向き位置から５％未満である状態で、地上にある。完全下向き位置は、「フラットピッチ」ブレード角位置と称され、それによって、集合的ブレード角は、地面に対して９０度に調整される。加えて、接地検出（Ｗｅｉｇｈｔ  ｏｎ  Ｗｈｅｅｌｓ：ＷＯＷ）が「オン」であり、航空機が地上にあることを示す。典型的に、回転翼速度は、航空機の公称動作ＲＰＭ（通常、航空機製造業者によって確立される）の百分率として測定される。とりわけ、回転翼速度は、１００％を超えることができる。加えて、典型的に、回転翼速度（Ｎｒ）は、「正常」つまり理想回転翼速度の約９８％〜約１０３％であり、ペダルコントローラ位置は、ニュートラル位置、例えば、完全左から約４５％〜約６０％であり、対地速度は、約５ノット未満で測定される。当業者が理解することができるように、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、これらの基準のそれぞれをわずかに修正することができる。
【００５３】
ステップ６１５で、ある期間、例えば、６秒間のすべてのパラメータデータが記録され、ステップ６２０で、収集されるすべてのパラメータデータの平均および標準偏差が判定される。このパラメータデータには、気圧高度、外気温度、および各航空機エンジンのエンジントルク値（Ｑ）が挙げられるが、これらに限定されない。パラメータデータが記録される具体的な時間量は、環境因子による散乱または分散が最小限になるように調整される。つまり、非常に短い時間間隔で、環境因子（例えば、上述される強風）は、エンジントルク値に影響を及ぼす可能性がある。これらの環境因子の影響を最小限にするために、時間量を増加もしくは減少させることができる、または代替的に、時間量を、データが記録されない時間間隔が続く、データが記録される時間間隔に分割することができる。例えば、総時間量は、１分間であり、１０秒毎に１秒間のパラメータデータが記録されてもよい。
【００５４】
ステップ６２５で、平均気圧高度（ｈｐ）および平均外気温度（ＯＡＴ）に基づき、空気密度比（σ）が判定され、ステップ６３０で、空気密度比に基づき、正規化エンジントルク値が判定される。また、この正規化エンジントルク値は、航空機エンジンの数も考慮する。例えば、各エンジンの平均エンジントルク値を平均することによって、例えば、各エンジンの平均エンジントルク値を加算し、エンジンの数で除算し、続いて、結果としてもたらされる値を空気密度比で除算することによって、正規化エンジントルク値が判定される。ステップ６３５では、この正規化エンジントルク値は、さらなる分析、例えば、閾値限界との比較、または長期航空機監視のために、続いて記憶される。
【００５５】
ここで、集合的状態を評価するための代替のプロセス７００を表示する、図７を参照する。プロセス７００は、デバイス６００（ＨＵＭＳ２２７の一部として、または独立した航空機システム管理コンピュータとしての）によって、「開始」で開始することができる。プロセス７００は、「開始」からステップ７０５に進む。ステップ７０５で、気温および気圧高度（上述される）の関数として、空気密度比が判定される。ステップ７１０で、各航空機エンジンが、正常な動作回転翼速度、例えば、約９８％〜約１０３％の回転翼速度を維持するように動力を提供している状態で、各航空機エンジンのエンジントルク値が判定される。加えて、回転翼ブレードは、集合的フラットピッチ角に位置付けられている。ステップ７１５で、ステップ７０５で判定される密度比に基づき、エンジントルク値が標準海面に対して正規化される。ステップ７２０で、正規化エンジントルク値を所定の整合限界と比較することによって、集合的状態が評価される。これらの整合限界には、図３〜図４を参照して記載されるように、エンジントルク下限、エンジントルク上限、およびさらには理想的整合を含むことができる。ステップ７２５で、集合的状態の指標が提供される。この指標を、操縦士、整備乗組員、または地上の管制塔等の航空機要員に提供することができる。指標は、集合的状態、例えば、整合もしくは不整合、または適切もしくは不適切を、操縦席のディスプレイ等の電子ディスプレイ上に表示することをさらに含むことができる。
【００５６】
代替的に、図３００および図４００等ではあるが、これらに限定されない図は、集合的状態を示す、エンジントルクの空気密度高度との手動比較を提供することができる。いくつかの実施形態では、地上の管制塔または他の情報源によって、空気密度高度を判定することができる。したがって、空気密度高度を判定するステップは、地上の管制塔または他の情報源から空気密度高度を受信することを含むことができる。他の実施形態では、整合限界、例えば、エンジントルク限界（理想を含む）を、厳密な集合的状態のより細かい詳細を提供するように拡張することができる。例えば、特定の航空機性能特性と関連付けることができる、複数のエンジントルク上限または下限が存在してもよい。
【００５７】
最終的に、ピッチブレード角が不整合であることを示す集合的状態は、是正措置を必要とする。この是正措置には、各回転翼ブレードを航空機スワッシュプレートに接続するピッチ制御ロッドを調整することを含むことができる。航空機スワッシュプレートは、ヘリコプター飛行制御、例えば、サイクリックコントローラ２３０および集合的コントローラ２３５（図２参照）を介した入力を、一連のプッシュロッドまたはピッチロッドを介した主回転翼ブレードの動きに変換する。各ピッチロッドは、典型的に、主回転翼ブレードの集合的ピッチ角を調整するように時計回りまたは反時計回りに回すことができる、調整制御特徴を含む。調整特徴を回すことによって、主回転翼ブレードの集合的ピッチ角が修正され、これは、エンジントルクを調整する。是正措置には、各ピッチロッドの調整特徴を、測定されるエンジントルクが所定の限界内となるまで回すことを含むことができる。加えて、集合的コントローラの留め具を調整することができる（これはまた、集合的制御艤装も調整する）。
【００５８】
本開示は、回転翼航空機の集合的状態を評価するためのシステムおよびプロセスの適用を強調する。これらのシステムおよびプロセスは、上述されるように、様々な航空機のそれぞれに固有の閾値を判定することによって、様々な航空機構成に適応させることができる。これらのシステムおよび方法は、いかなる特別飛行試験も必要とすることのない、例えば、航空機が地上にある状態での、集合的回転翼ブレード整合の簡単な検出を提供する。
【００５９】
開示される実施形態は、開示されるシステムおよび方法の特定の態様を実現することができる方法の実施例にすぎず、本発明が具現化され得る方法のすべての包括的リストを表すわけではない。事実、本明細書に記載されるシステム、デバイス、および方法は、様々な、および代替の形態で具現化されてもよいことが理解される。上述される図は、必ずしも一定の尺度ではなく、いくつかの特徴は、特定の構成要素の詳細を示すために、誇張または最小化されている場合がある。本開示を不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素、材料、または方法は、必ずしも極めて詳細には記載されていない。さらに、図は、既知であり、当業者によって認識される、いくつかの要素を図示する。そのような要素の詳細な説明は、本開示の理解に必ずしも必要ではなく、したがって、本開示の新規の特徴の理解を促進するのに必要な程度においてのみ提示される。
【００６０】
本開示のシステムおよび方法は、上記の例示的な実施形態に関して記載されてきたが、当業者は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、変更ならびに修正を行ってもよいことを容易に理解するであろう。
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2014012511000001.pdf