(57)【要約】【課題】航空機のための防氷システムを提供する。【解決手段】本システムは、航空機の近傍にある浮遊粒子のサイズ、形状、密度及びタイプのうちの１つ又は複数を示すデータを生成するように構成された１つ又は複数のセンサーを含む。１つ又は複数のセンサーは、処理のためのデータを準備するように構成されたデータ調整器に結合される。データ調整器は、データから、機体、少なくとも１つのエンジン及び少なくとも１つのエアデータプローブへの着氷脅威の重大度を決定するように構成された、推論器に結合される。１つ又は複数のコントローラは、推論器に結合される。１つ又は複数のコントローラは、推論器によって決定された着氷脅威に応じて、少なくとも１つのエンジン、機体、及び少なくとも１つのエアデータプローブのうちの少なくとも１つのための防氷機構を自動的に動作させる。【選択図】図１
2019026245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のための防氷システム（１００）であって、
単独で又は組み合わせて、前記航空機の近傍にある浮遊粒子のサイズ、形状、密度及びタイプのうちの１つ又は複数を示すデータを生成するように構成された１つ又は複数のセンサー（１０２−１〜１０２−Ｎ）と、
前記１つ又は複数のセンサーに結合されたデータ調整器（１０４）であって、処理のために前記データを準備するように構成された、データ調整器（１０４）と、
前記データ調整器に結合された推論器（１０６）であって、前記データ調整器からの前記データから、機体（１１８）、少なくとも１つのエンジン（１２０）及び少なくとも１つのエアデータプローブへの着氷脅威の重大度を決定するように構成された、推論器（１０６）と、
前記推論器に応答する１つ又は複数のコントローラ（１１０、１０３）であって、前記推論器によって決定された前記着氷脅威に応じて、前記少なくとも１つのエンジン、前記機体、及び前記少なくとも１つのエアデータプローブのうちの少なくとも１つのための防氷機構を自動的に動作させる、１つ又は複数のコントローラ（１１０、１０３）と
を含む、防氷システム（１００）。
【請求項２】
前記１つ又は複数のコントローラが、前記推論器に応答するブリードエアコントローラ（１１０）とバルブ（１１４）とを含み、前記ブリードエアコントローラが、前記推論器によって決定された前記着氷脅威に応じて、前記少なくとも１つのエンジン、前記機体又はその両方にブリードエア（１１６）を選択的に適用するように、前記バルブを自動的に動作させる、請求項１に記載の防氷システム。
【請求項３】
前記１つ又は複数のコントローラが、前記推論器に応答するエアデータプローブヒーターコントローラ（１０３）をさらに含み、前記エアデータプローブヒーターコントローラが、１つ又は複数のエアデータプローブヒーター（１０７）に適用される電力の量を制御するように構成された、請求項２に記載の防氷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、着氷脅威に対する応答の管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0001]長年にわたって、機体着氷の脅威は、著しい航空危険であった。航空機が着氷条件に遭遇したとき、氷の抑制されていない蓄積が、増加された空気抵抗、揚力の損失及び増加された重みを招くことがある。これらの要因は、航空機性能全体を低減し、詳細には、より高い失速速度を生じる。曝露が延長された場合、氷蓄積は著しくなることがあり、航空機は、安定した飛行を続ける能力を失うことがある。
【０００３】
[0002]統計的に、機体着氷事故は、総航空事故の小さい割合を占めるにすぎないが、それらは、１９８２年から２０００年までの１９年間に５８３件の事故と８００人以上の死者を生じた。Ｋｅｖｉｎ  Ｒ．Ｐｅｔｔｙ及びＣａｒｏｌ  Ｄ．Ｊ．Ｆｌｏｙｄ、「Ａ  ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｉｃｉｎｇ  Ａｃｃｉｄｅｎｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＵＳ（米国における航空機体着氷事故の統計的検討）」、国家運輸安全委員会（ＮＴＳＢ）、ワシントン、ＤＣ。
【０００４】
[0003]この期間にわたる国家運輸安全委員会（ＮＴＳＢ）からのデータは、機体着氷事故の４０％が、飛行機が、パイロット作業負荷が比較的低く、着氷を監視し、それに応答する機会が高くなるべきである期間である、巡航中であったときに発生したことを示す。着氷事故の、次の最大の割合は、エンジンが通常最大出力において動作しており、パイロット作業負荷が高い、離陸中に発生した。事故データのさらなる調査は、経験を積んだパイロットと経験のないパイロットの両方が機体着氷危険を受けやすいことを示す。また、過冷却液滴（ＳＬＤ：ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｄｒｏｐｌｅｔ）など、いくつかのタイプの着氷条件は、異なる氷蓄積パターンにつながることがあることを示す。「かなりの量の．．．過冷却大型液滴（ＳＬＤ：ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｅｄ  ｌａｒｇｅ  ｄｒｏｐｌｅｔ）に対する注意が発生され、そのとき、ＡＴＲ−７２が．．．制御された飛行からの指令のない離脱に遭遇し、インディアナ州Ｒｏｓｅｌａｗｎの近くで墜落した（１９９４）。除氷ブーツの後ろに付着した氷の突起部が、予期されない補助翼ヒンジ瞬間反転及び制御の急激な喪失の原因となった。」ＳＬＤによって提示される脅威の理解の増加に加えて、今では、技術基準書ＴＳＯ−Ｃ１６ａ、認定要件において現在定義されているものよりも粗い氷形状及び大きい氷サイズが、大きい空気力学的ペナルティを生じることがあると認識されている。すべての機体着氷脅威が等しく引き起こされるとは限らない。
【０００５】
[0004]飛行機旅行に対する着氷条件の脅威は、機体着氷に限定されず、エンジン事故及びエアデータ計器故障の脅威もある。Ｍａｓｏｎらによれば、１９９０年代から２００６年までに、２４０件以上の着氷関係事故があり、それらのうち６２件が、氷粒子着氷による可能性があるターボファン出力損失に分類された。Ｊｅａｎｎｅ  Ｇ．Ｍａｓｏｎ、Ｗａｌｔｅｒ  Ｓｔｒａｐｐ及びＰｈｉｌｉｐ  Ｃｈｏｗ、「Ｔｈｅ  Ｉｃｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｔｈｒｅａｔ  ｔｏ  Ｅｎｇｉｎｅｓ  ｉｎ  Ｆｌｉｇｈｔ（飛行中のエンジンへの氷粒子脅威）」、第４４回アメリカ航空宇宙学会航空宇宙会議、２００６年１月、リノ、ネバダ。
【０００６】
[0005]過去に、氷粒子は、凍結した粒子が、冷たい翼又はエンジンコンポーネント表面に跳ね返ることにより、機体及びエンジンに無害であり、いかなる付着をも生じないと考えられた。しかしながら、機体及びエンジン製造業者によって行われた最近の調査及び分析は、エンジンロールバックの原因が、エンジンコア通路内の第２の段上の氷の蓄積であったことを証明した。大きい輸送機事故の大部分が、過冷却液体水を含んでいる雲のための、ＴＳＯ−Ｃｌ６ａ、付録Ｃ着氷エンベロープの極値における、２２０００フィート超であったことに留意することが重要である。「パイロット報告は、航空機が、通常、雲中にあった（ＩＭＣ条件）ことを示すが、それらは、航空機表面上の氷蓄積をめったに報告せず、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ氷検出器が設置され、報告が利用可能であった場合、それは、氷付着のいかなる指示も決して与えなかった（６つの事例）。パイロットは、「どの段においても、風防、ワイパ、又は小翼の周りに着氷の認識できる（ｖｉｓｉｂｌｅ）兆候はなかった」、及び「ずっと雲中にいたが、着氷は観測されなかった」など、コメントを行った。これらの発見は、すべて、エンジン事故についての原因（ｃｕｌｐｒｉｔ）としてのこれまで認められていない氷晶の存在を補強する。発見はまた、多くの通常使用される氷検出器が着氷条件に反応しなかったことを示した。これの理由は、氷晶が冷たい機体表面に付着せず、むしろ跳ね返ることである。しかしながら、結晶は、部分的に溶融し、エアデータプローブ及びエンジンコア表面など、比較的暖かい表面にくっつくことができる。したがって、機体に無害であり、通例の検出から隠された環境は、エンジン又はエアデータプローブにとって極めて有害であり得る。
【０００７】
[0006]最近、ドラフトＥＵＲＯＣＡＥドキュメント、ＥＤ−１０３、「Ｍｉｎｉｍｕｍ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｉｎｆｌｉｇｈｔ  ｉｃｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ（飛行中着氷検出システムのための最小動作性能仕様）」が、５つの異なる着氷条件、すなわち、３つの液体水（ＬＷ）滴着氷条件（ＬＷ−Ｃ、ＬＷ−ＦＺＤＺ、ＬＷ−ＦＺＲＡ）及び２つの氷水粒子（ＩＣ：完全に氷層でおおわれた氷晶、ＭＰ：混相）を定義した。それらは、さらに、飛行中着氷検出システムのための意図された機能を、これらの条件のうちの１つ又は複数を検出し、弁別する能力を含むものとして定義する。しかしながら、この検出及び弁別能力が、すべての異なる着氷条件にわたって利用可能であった場合でも、現在の制御システムは、その情報を使用する能力がない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｋｅｖｉｎ  Ｒ．Ｐｅｔｔｙ及びＣａｒｏｌ  Ｄ．Ｊ．Ｆｌｏｙｄ、「Ａ  ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｉｃｉｎｇ  Ａｃｃｉｄｅｎｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＵＳ（米国における航空機体着氷事故の統計的検討）」、国家運輸安全委員会（ＮＴＳＢ）、ワシントン、ＤＣ
【非特許文献２】技術基準書ＴＳＯ−Ｃ１６ａ
【非特許文献３】Ｊｅａｎｎｅ  Ｇ．Ｍａｓｏｎ、Ｗａｌｔｅｒ  Ｓｔｒａｐｐ及びＰｈｉｌｉｐ  Ｃｈｏｗ、「Ｔｈｅ  Ｉｃｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｔｈｒｅａｔ  ｔｏ  Ｅｎｇｉｎｅｓ  ｉｎ  Ｆｌｉｇｈｔ（飛行中のエンジンへの氷粒子脅威）」、第４４回アメリカ航空宇宙学会航空宇宙会議、２００６年１月、リノ、ネバダ
【非特許文献４】ＴＳＯ−Ｃｌ６ａ、付録Ｃ
【非特許文献５】ドラフトＥＵＲＯＣＡＥドキュメント、ＥＤ−１０３、「Ｍｉｎｉｍｕｍ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｉｎｆｌｉｇｈｔ  ｉｃｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ（飛行中着氷検出システムのための最小動作性能仕様）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
航空機のための防氷システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[0007]一実施形態では、航空機のための防氷システムが提供される。本システムは、航空機の近傍にある浮遊粒子のサイズ、形状、密度及びタイプのうちの１つ又は複数を示すデータを生成するように構成された１つ又は複数のセンサーを含む。１つ又は複数のセンサーは、処理のためのデータを準備するように構成されたデータ調整器に結合される。データ調整器は、データから、機体、少なくとも１つのエンジン及び少なくとも１つのエアデータプローブへの着氷脅威の重大度を決定するように構成された、推論器に結合される。１つ又は複数のコントローラは、推論器に結合される。１つ又は複数のコントローラは、推論器によって決定された着氷脅威に応じて、少なくとも１つのエンジン、機体、及び少なくとも１つのエアデータプローブのうちの少なくとも１つのための防氷機構を自動的に動作させる。
【００１１】
[0008]好ましい実施形態の説明及び以下の図に鑑みて考慮されると、本発明の実施形態がより容易に理解され、さらなる利点及びそれの使用がより直ちに明らかになり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0009]限定はしないが、航空機の機体、エアデータプローブ及びエンジンを含む、航空機の様々な特徴によって直面される異なる着氷脅威を識別し、弁別し、管理するためのシステムのブロック図である。
【図２】[0010]限定はしないが、航空機の機体、エアデータプローブ及びエンジンを含む、航空機の様々な特徴への異なる着氷脅威を識別し、弁別し、管理するための方法のフローチャートである。
【図３】[0011]限定はしないが、航空機の機体、エアデータプローブ及びエンジンを含む、航空機の様々な特徴への異なる着氷脅威を識別し、弁別し、管理するための別の方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0012]慣例によれば、様々な説明される特徴は、一定の縮尺で描かれておらず、本発明に関連する特徴を強調するように描かれている。参照符号は、図面及びテキスト全体にわたって同じ要素を示す。
【００１４】
[0013]以下の発明を実施するための形態では、本出願の一部を形成する添付の図面への参照が行われ、それらの図面には、本発明が実施され得る特定の例示的な実施形態として示される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように十分に詳しく説明され、他の実施形態が利用され得ることと、論理的、機械的及び電気的変更が本発明の範囲から逸脱することなく行われ得ることとを理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は限定的な意味にとられるべきではない。
【００１５】
[0014]上記で詳述されたように、航空機着氷脅威をより効果的に検出し、弁別する必要がある。しかしながら、現代の航空機は、現在、氷、氷晶、混相水状態又は超大型液滴を見分けるための十分正確な水及び氷測定デバイスを有しない。これらの限定のために、航空機製造業者は、航空機の乗員の安全性を保証するための保守的手法を規定する。また、事業者及びパイロットは、安全性を保証するために、防氷及び除氷の使用において保守的である傾向がある。本発明の実施形態は、ブリードエア加熱が除氷のために使用される、航空機の機体及びエンジンへの異なる着氷脅威を識別し、弁別し、管理するための手法を提供する。この手法の実装形態は、安全性と動作効率の両方を向上させるための利益を提供することが意図される。
【００１６】
[0015]図１は、航空機への着氷脅威に対する応答を検出し、弁別し、管理するように設計された、１００において概略的に示される、システムの構成要素を示す高レベル機能ブロック図である。システム１００は、一実施形態では、既存のエンジンブリードエア制御に対するスレーブ又は拡張であり得ることが予期される。
【００１７】
[0016]システム１００は、航空機の近傍にある浮遊粒子を示すデータを測定する。一実施形態では、システム１００は、氷と水とを含む浮遊粒子のサイズ、直径、形状、及びタイプを正確に検出し、測定するための１つ又は複数のセンサー１０２−１〜１０２−Ｎを採用する。たとえば、偏光検出を伴う後方散乱雲プローブ（ＢＣＰＤ：Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ  Ｃｌｏｕｄ  Ｐｒｏｂｅ  ｗｉｔｈ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）プローブなどの単一のセンサー（１０２−１）が、それ自体によって使用され得る。代替的に、ＢＣＰＤは、他の実施形態では、全空気温度（たとえば、全空気温度（ＴＡＴ：ｔｏｔａｌ  ａｉｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）プローブ又は他の温度センサー）、高度、速度並びに／又は航空機の近傍にある浮遊粒子のサイズ、形状及びタイプを決定する際に有用であり得る他のデータをキャプチャする、他のセンサー（１０２−２〜１０２−Ｎ）によってサポートされる。
【００１８】
[0017]システム１００はまた、データ調整器１０４を含む。データ調整器１０４はセンサー１０２−１〜１０２−Ｎに結合される。データ調整器１０４は、たとえば、センサー１０２−１〜１０２−Ｎからのデータの特徴セットに対するトレンディング、平滑化、データ誤り検出及び他の信号処理向上を与える。
【００１９】
[0018]複数のセンサー１０２が使用される場合、検出及び弁別段にロバストネスを追加するために、データ融合器１０５によってデータ融合技法が採用される。データ融合は、改善された精度、及びデータの単一のソースのみから取得され得るものよりもより具体的な推測を達成するための、複数のソースからのデータの統合及びアグリゲーションである。データ／情報融合概念の下にある基本原理は、システムの診断能力、信頼性、及び精度を向上させるために、たとえば、フォールスアラームの数を低減するために、すべての利用可能な情報を活用することである。
【００２０】
[0019]システム１００は推論器１０６をも含む。推論器１０６は、データ融合が使用される場合、データ融合器１０５を介してデータ調整器１０４から、調整されたデータを受信し、他の場合、推論器１０６は、データ調整器１０４から直接、調整されたデータを受信し得る。推論器１０６は、航空機の機体とエンジンの両方に関する着氷脅威の重大度を決定するために、暗黙的又は明示的知識ベースとともに着信データを使用する。一実施形態では、推論器１０６は、データ調整器１０４からのリアルタイムデータ特徴を、着氷脅威の重大度及びロケーション（エンジン、機体、エアデータプローブ）を表す２次元空間の領域に割り当てるための分類器をトレーニングすることによって実装される。
【００２１】
[0020]着氷脅威の管理を向上させるために、分類メトリック（重大度及びロケーション）が、推論器１０６によってコックピットアラートパネル１０８に与えられることになる。たとえば、コックピットアラートパネルは、図示のように航空機の機体、エンジン、及びエアデータプローブの各々について高い及び低い脅威の視覚インジケータを与え得る。さらに、コックピットアラートパネルはまた、機体、エンジン及びエアデータプローブについて検出された各条件についての可聴指示を含み得る。本明細書で説明される実施形態は、氷防止システムの自動化と、低減されたパイロット作業負荷及び改善された安全性に役立つ自動アラーティングの両方を提供する。推論器１０６はまた、検出された脅威に関するデータを、１つ又は複数のコントローラ、たとえば、ブリードエアコントローラ１１０及びエアデータプローブヒーターコントローラ１０３に与える。コントローラは、検出された着氷脅威に対する適切な応答を作成するために、推論器１０６の出力を使用する。
【００２２】
[0021]一実施形態では、コントローラはブリードエアコントローラ１１０を含む。ブリードエアコントローラ１１０は、航空機のいくつかの特徴、たとえば、エンジン、及び機体、への検出された脅威に対する航空機の除氷機器の応答を管理するために、推論器１０６からのデータを使用する。ブリードエアコントローラ１１０は、一実施形態では、従来の航空機において使用される既存の除氷手法を補完するように設計される。この実施形態では、ブリードエアコントローラ１１０は、コックピット防氷制御スイッチ１１２に応答する。スイッチ１１２は、一実施形態では、３つの設定、すなわち、オフ、自動及びオーバーライドを有する。オフ位置では、スイッチ１１２は、ブリードエアコントローラ１１０が、航空機の任意の部分、たとえば、エンジン又は機体にブリードエアを与えるための何らかのアクションをとることを防ぐ。自動位置では、スイッチ１１２は、推論器１０６の出力に基づいて、ブリードエアバルブ１１４を介してブリードエア供給１１６から機体着氷ロケーション１１８及び／又はエンジン着氷ロケーション１２０にブリードエアを与えるように、ブリードエアコントローラに命令する。このようにして、推論器１０６は、任意の検出された着氷脅威の重大度に基づいて、機体着氷ロケーション１１８、エンジン着氷ロケーション１２０、又はその両方のいずれかに適切な量のブリードエアを与えるように、ブリードエアコントローラ１１０に指示する。これは、ブリードエアレベルが、条件の重大度に基づいて低減され、それらが最も必要とされる航空機の領域に送出されることを可能にする。オーバーライド位置では、スイッチ１１２は、任意の自動的に制御される機能をバイパスするようにブリードエアコントローラ１１０に命令し、システムは、それの現在の調節されていない又はロケーション非弁別の構成において氷防止システムを動作させることになる。この条件（オーバーライド）は、推論器１０６の出力をオーバーライドすることによって従来のブリードエアシステムをオンにすることに対応する。
【００２３】
[0022]別の実施形態では、コントローラは、エアデータプローブヒーターコントローラ１０３を含む。エアデータプローブヒーターコントローラ１０３は、航空機のエアデータプローブのための除氷応答を制御するために、推論器１０６からのデータに基づいてエアデータプローブヒーター１０７に与えられた電力の量を制御する。他の実施形態では、電気ヒーターが、航空機の他の部分上の着氷脅威に応答するために使用される。ブリードエアコントローラ１１０の場合と同様に、エアデータプローブヒーターコントローラ１０３はスイッチ１１２に応答する。上記で説明されたように、スイッチ１１２は、３つの設定、すなわち、オフ、自動及びオーバーライドを有する。オフ位置では、スイッチ１１２は、エアデータプローブヒーターコントローラ１０３が、航空機の任意の部分、たとえば、エアデータプローブヒーター１０７に電力を与えるための何らかのアクションをとることを防ぐ。自動位置では、スイッチ１１２は、推論器１０６の出力に基づいてエアデータプローブヒーター１０７に電力を与えるようにエアデータプローブヒーターコントローラ１０３に命令する。このようにして、推論器１０６は、エアデータプローブへの任意の検出された着氷脅威の重大度に基づいて、適切な電力の量をエアデータプローブヒーター１０７に与えるように、エアデータプローブヒーターコントローラ１０３に指示する。これは、電力レベルが、条件の重大度に基づいて低減され、適切なヒーターに送出されることを可能にする。オーバーライド位置では、スイッチ１１２は、任意の自動制御された機能をバイパスするようにエアデータプローブヒーターコントローラ１０３に命令し、システムは、それの現在の調節されていない又はロケーション非弁別の構成において氷防止システムを動作させることになる。この条件（オーバーライド）は、推論器１０６の出力をオーバーライドすることと、エアデータプローブヒーター１０７にフル電力を与えることとによって、従来のエアデータプローブ制御システムをオンにすることに対応する。
【００２４】
[0023]他の実施形態では、ブリードエア及び出力制御の様々な組合せが、推論器１０６によって検出された着氷脅威に対する応答を制御するために使用される。
[0024]上記で説明されたように、システム１００の実施形態は、パイロット作業負荷の低減を可能にし、航空機を動作させることにおける安全性を改善する。さらに、本発明の実施形態はまた、航空機の動作効率の著しい改善を提供し得る。ブリードエア構成は、プラットフォームによって変動するが、離陸、上昇及び巡航中に、キャビンブリード需要は、約１パーセントのエンジンコアフロー、１パーセントのナセル、約５〜７パーセントの翼前縁除氷用途である。より低い出力設定では、ブリードエア割合は、所与の（一定の）ブリードエア需要を満たすように上がる。ブリードエアが使用されるとき、エンジン効率が低減し、タービン温度が押し上げられる。したがって、補償するために、エンジンは、カットバックされ、より低い出力において動作することを強制される。ブリードエアの使用はまた、エンジン燃料消費を増加させる。防氷システムは、スラスト及び燃料消費に対する悪影響のために、必要とされるときのみオンにされる。いくつかの防氷バルブ設計は、オン又はオフのいずれかであり、段階的ではない。したがって、それらがオンにされると、バルブは、保守的ワーストケース需要プロファイルのためにブリードエアを供給する。この供給されたブリードエア供給が真の必要性よりも大きい場合、エンジンスラスト及び効率が不必要に低減される。本発明の実施形態は、ブリードフローの量を低減し、したがって、調節され得るバルブを必要とし、それは、不要な負荷（過剰なブリードエア）が除去されるのでエンジン効率を改善する。
【００２５】
[0025]図２は、たとえば、図１のシステム１００を使用して、航空機への着氷脅威に対する応答を管理するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。方法は、ブロック２０２において開始し、航空機の近傍にある浮遊粒子を示すデータを生成する。たとえば、このデータは、複数のセンサー、たとえば、たとえばＢＣＰＤセンサーを含む、図１のセンサー１０２−１〜１０２−Ｎを用いて生成される。ブロック２０４において、方法は、浮遊粒子に関するデータを調整する。たとえば、方法は、データの特徴セットに対するトレンディング、平滑化、データ誤り検出及び他の信号処理向上など、調整を行う。さらに、いくつかの実施形態では、方法はまた、ブロック２０４において、複数のセンサーからのデータを融合させる。
【００２６】
[0026]ブロック２０６において、方法は、着氷脅威に対する応答を管理するために、調整されたデータ（及び存在するときは融合されたデータ）を使用する。方法は、航空機のための着氷脅威のロケーション及び重大度を決定する。脅威がエンジンへのものである場合、方法は、ブロック２０８において、ブリードエアをエンジンに適用する。脅威が機体へのものである場合、方法は、ブロック２１０において、ブリードエアを機体に適用する。しかしながら、方法が、着氷脅威がエンジンと機体の両方へのものであると決定した場合、ブロック２１２において、ブリードエアは機体とエンジンの両方に適用される。ブロック２０８、２１０、及び２１２の各々において、一実施形態では、エンジン及び／又は機体に与えられるブリードエアの量は、ブロック２０６において決定された着氷脅威の重大度に依存する。
【００２７】
[0027]さらに、ブロック２０６において、方法が、着氷脅威がエアデータプローブへのものであると決定した場合、方法は、ブロック２１４において、電力をエアデータプローブヒーターに適用する。ブリードエアの適用の場合と同様に、エアデータプローブヒーターに適用される電力の量は、ブロック２０６において決定された着氷脅威の重大度に依存する。
【００２８】
[0028]図１は、航空機上の着氷脅威を管理するためのシステム１００の一般的高レベル機能図を示す。特定の実装形態は、プラットフォーム固有設計考慮事項を考慮する必要があるであろう。また、考慮されるべき規制上の問題がある。エンジン出力設定は、エンジンがエンジン限界内で動作していることを保証するために、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ：ｅｎｇｉｎｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）１１３によって調節される。エンジン制御ユニット１１３は、限定はしないが、対気速度、高度、エンジンスロットル位置、及び周囲温度を含む、ブリード構成を定義する航空機信号を受信する。提示された、キャビンブリード、ナセル防氷、及び翼防氷構成の組合せに基づいて、エンジン制御ユニット１１３は、あらかじめ定義された量によってエンジン出力設定を調節する。報告されたブリードフローに連続的に応答することになる出力設定を有するように設計されたエンジンは、著しい規制認定課題に直面することになる可能性がある。しかしながら、２つ（オン／オフ）よりも多い離散的な状態を用いた報告されたブリード負荷構成が利益を提供し得る、いくつかの動作環境がある。
【００２９】
[0029]図３は、図１のブリードエアコントローラ１１０のためのインデックス付き設定点を実装するプロセスフローの一実施形態を示す。この実施形態では、システム１００は、３つの設定点を使用する。パイロットがオーバーライドし得る中間設定点は、より良い性能において動作しながら依然としてブリードエアを動作させることを可能にするであろう。この中間設定点は、エンジン、機体又はその両方への低レベル着氷脅威を緩和し得、完全オン設定点は、最高脅威レベルのために使用されることになる。他の実施形態では、追加のインデックス付き設定点が、エンジン出力設定のさらなる細分を可能にする。
【００３０】
[0030]図３の方法は、ブロック３０２において開始し、着氷脅威のロケーションを決定する。ブロック３０４において、方法は、着氷脅威の重大度を決定する。決定されたロケーション及び脅威レベルに基づいて、プロセスは、ブロック３０５において、適切な出力レベルを決定する。一実施形態では、部分ブリード負荷設定点（たとえば、３つの設定点の中間設定点）が、エンジン及び／又は機体への低い脅威レベルのために使用される。しかしながら、この部分ブリード負荷設定点は、たとえば、図１のスイッチ１１２を使用して、パイロットによってオーバーライドされ得る。
【００３１】
[0031]ブロック３０６において、方法は、ブロック３０５において部分ブリード負荷設定点が決定されたかどうかを決定する。部分ブリード負荷設定点が決定されない場合、方法は、ブロック３０８において、決定されたロケーション及び脅威レベルに基づいてブリードエア制御を設定し、ブロック３１０において、ブリードエアはそのレベルにおいて適用される。しかしながら、ブロック３０６において部分ブリード負荷設定点が決定された場合、方法は、パイロットが、たとえば、スイッチ１１２を介して部分ブリード負荷設定点をオーバーライドするように指示したかどうかを決定する。パイロットが、部分ブリード負荷設定点をオーバーライドすることを選択した場合、方法は、ブロック３０８に進み、上記で説明されたように設定を適用する。しかしながら、パイロットが、部分ブリード負荷設定点をオーバーライドすることを選定しなかった場合、方法は、ブロック３１４に進み、決定されたロケーション及び決定された脅威レベルに基づいて、部分ブリード負荷設定点においてブリードエア制御を設定し、ブロック３１０において、ブリードエアを適用する。
【００３２】
[0032]有利なことに、本発明の実施形態は、航空機への着氷脅威に対する応答を管理することにおいて、従来のシステムよりも効果的であり拡張的である。本発明の実施形態は、着氷脅威の重大度を考慮し、最も必要とされるロケーションにブリードエアを向ける。例示的な実施形態
[0033]例１は、航空機のための防氷システムであって、防氷システムが、単独で又は組み合わせて、航空機の近傍にある浮遊粒子のサイズ、形状、密度及びタイプのうちの１つ又は複数を示すデータを生成するように構成された１つ又は複数のセンサーと、１つ又は複数のセンサーに結合されたデータ調整器であって、処理のためにデータを準備するように構成された、データ調整器と、データ調整器に結合された推論器であって、データ調整器からのデータから、機体、少なくとも１つのエンジン及び少なくとも１つのエアデータプローブへの着氷脅威の重大度を決定するように構成された、推論器と、推論器に応答する１つ又は複数のコントローラであって、推論器によって決定された着氷脅威に応じて、少なくとも１つのエンジン、機体、及び少なくとも１つのエアデータプローブのうちの少なくとも１つのための防氷機構を自動的に動作させる、１つ又は複数のコントローラとを含む、防氷システムを含む。
【００３３】
[0034]例２は、１つ又は複数のセンサーが、複数のセンサーを含み、データ調整器が、１つ又は複数のセンサーからのデータを融合させるように構成されたデータ融合器に結合された、例１の防氷システムを含む。
【００３４】
[0035]例３は、例１〜例２のうちのいずれかの防氷システムを含み、機体への着氷脅威、少なくとも１つのエンジンへの着氷脅威、及び少なくとも１つのエアデータプローブへの着氷脅威を示すための、推論器に結合されたコックピットアラートパネルをさらに含む。
【００３５】
[0036]例４は、１つ又は複数のコントローラが、推論器に応答するブリードエアコントローラとバルブとを含み、ブリードエアコントローラが、推論器によって決定された着氷脅威に応じて、少なくとも１つのエンジン、機体又はその両方にブリードエアを選択的に適用するように、バルブを自動的に動作させる、例１〜例３のうちのいずれかの防氷システムを含む。
【００３６】
[0037]例５は、１つ又は複数のコントローラが、推論器に応答するエアデータプローブヒーターコントローラをさらに含み、エアデータプローブヒーターコントローラが、１つ又は複数のエアデータプローブヒーターに適用される電力の量を制御するように構成された、例４の防氷システムを含む。
【００３７】
[0038]例６は、例４〜例５のうちのいずれかの防氷システムを含み、ユーザが１つ又は複数のコントローラの自動動作をオーバーライドすることを可能にするように構成されたコックピット防氷制御スイッチをさらに含む。
【００３８】
[0039]例７は、１つ又は複数のセンサーが、偏光検出を伴う後方散乱雲プローブ（ＢＣＰＤ）プローブを含む、例１〜例６のうちのいずれかの防氷システムを含む。
[0040]例８は、１つ又は複数のセンサーが、全空気温度、高度及び／又は速度をキャプチャするセンサーをさらに含む、例７の防氷システムを含む。
【００３９】
[0041]例９は、データ調整器が、データが推論器に送出される前に、１つ又は複数のセンサーからのデータに対するトレンディング、平滑化、データ誤り検出及び他の信号処理向上を与えるように構成された、例１〜例８のうちのいずれかの防氷システムを含む。
【００４０】
[0042]例１０は、ブリードエアコントローラが、３つのブリード負荷設定点、すなわち、０ブリードエア設定点、最大ブリードエア設定点及び中間ブリードエア設定点のうちの１つにおいて動作し、中間ブリードエア設定点は、中間設定点が、コックピット防氷制御スイッチによってオーバーライドされない限り、推論器が少なくとも１つのエンジン、機体又はその両方への低レベル脅威を決定したとき、ブリードエアコントローラによって選択される、例６〜例９のうちのいずれかの防氷システムを含む。
【００４１】
[0043]例１１は、データ融合器が、精度、及びデータの単一のソースのみから取得され得るよりもより具体的な推測を改善するための、１つ又は複数のセンサーからのデータの統合及びアグリゲーションを行うように構成された、例２〜例１０のうちのいずれかの防氷システムを含む。
【００４２】
[0044]例１２は、航空機への着氷脅威に対する応答を管理するための方法であって、方法が、航空機の近傍にある浮遊粒子のサイズ、形状及びタイプを示すデータを生成することと、処理のためにデータを調整することと、調整されたデータから着氷脅威の重大度及びロケーションを決定することと、重大度レベルに基づいて決定された量における防氷応答を決定されたロケーションに適用することとを含む、方法を含む。
【００４３】
[0045]例１３は、データを生成することが、偏光検出を伴う後方散乱雲プローブ（ＢＣＰＤ）プローブを用いてデータを生成することを含む、例１２の方法を含む。
[0046]例１４は、防氷応答を適用することが、エンジン着氷ロケーション又は機体着氷ロケーションにブリードエアを適用することあるいはエアデータプローブヒーターに電力を適用することのいずれかを含む、例１２及び例１３のうちのいずれかの方法を含む。
【００４４】
[0047]例１５は、航空機への着氷脅威に対する応答を管理するための方法であって、方法は、航空機についての着氷脅威のロケーションを決定することと、決定された着氷脅威の重大度を決定することと、決定された重大度に対する応答が部分ブリード負荷設定点であるかどうかを決定することと、応答が部分ブリード負荷設定点であるとき、手動オーバーライドがアクティブ化されたかどうかを決定することと、手動オーバーライドがアクティブ化されたとき又は応答が部分ブリード負荷設定点でないとき、決定されたロケーション及び最大脅威レベルに基づいて、ブリードエア制御を設定することと、手動オーバーライドがアクティブ化されなかったとき、決定されたロケーション及び決定された脅威レベルに基づいて、ブリードエア制御を設定することとを含む、方法を含む。
【００４５】
[0048]例１６は、着氷脅威のロケーションを決定することが、航空機の機体についての着氷脅威があるのか航空機の少なくとも１つのエンジンについての着氷脅威があるのかを決定することを含む、例１５の方法を含む。
【００４６】
[0049]例１７は、決定された着氷脅威の重大度を決定することが、低い脅威レベルを高い脅威レベルと区別することを含む、例１５〜例１６のうちのいずれかの方法を含む。
[0050]例１８は、応答が部分ブリード負荷設定点であるかどうかを決定することが、重大度レベルが低い脅威レベルにあるかどうかを決定することを含む、例１７の方法を含む。
【００４７】
[0051]例１９は、ロケーションを決定することと、着氷脅威の重大度を決定することとが、航空機の近傍にある浮遊粒子のサイズ、形状及びタイプを決定する１つ又は複数のセンサーによって集められたデータに基づく、例１５〜例１８のうちのいずれかの方法を含む。
【００４８】
[0052]例２０は、応答が部分ブリード負荷設定点であるかどうかを決定することが、応答が３つの潜在的設定点のうちの中間設定点であるかどうかを決定することを含む、例１５〜例１９のうちのいずれかの方法を含む。
【００４９】
[0053]例２１は、エアデータプローブへの着氷脅威に対する応答を管理するための方法であって、方法は、決定された着氷脅威の重大度を決定することと、決定された重大度に対する応答が部分ヒーター電力であるかどうかを決定することと、応答が部分ヒーター電力であるとき、手動オーバーライドがアクティブ化されたかどうかを決定することと、手動オーバーライドがアクティブ化されたか又は応答が部分ヒーター電力でないとき、最大脅威レベルに基づいて電力を設定することと、手動オーバーライドがアクティブ化されなかったとき、決定された脅威レベルに基づいてヒーター電力レベルを設定することとを含む、方法を含む。
【００５０】
[0054]本明細書では特定の実施形態が例示され、説明されたが、同じ目的を達成するために計算される任意の構成が、特定の図示の実施形態の代わりに使用され得ることが、当業者によって諒解されよう。本出願は、本発明の任意の適応形態又は変形形態を包含するものとする。したがって、本発明は、特許請求の範囲及びそれの等価物のみによって制限されることが明白に意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１００  システム
１００  防氷システム
１０２−１〜１０２−Ｎ  センサー
１０３  エアデータプローブヒーターコントローラ
１０４  データ調整器
１０５  データ融合器
１０６  推論器
１０７  エアデータプローブヒーター
１０８  コックピットアラートパネル
１１０  ブリードエアコントローラ
１１２  コックピット防氷制御スイッチ
１１２  スイッチ
１１３  エンジン制御ユニット
１１４  ブリードエアバルブ
１１６  ブリードエア供給
１１８  機体着氷ロケーション
１２０  エンジン着氷ロケーション
【図１】
2019026245.tif 000003
【図２】
2019026245.tif 000004
【図３】
2019026245.tif 000005
【外国語明細書】
2019026245000001.pdf