УСТРОЙСТВО И СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОТКАЗА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА
DEVICE AND METHOD TO SIMULATE POWER SUPPLY SYSTEM FAILURE AT AIR CRAFT

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству и способу моделирования отказа системы электропитания в воздушном судне. При возникновении такого отказа системы электропитания должно быть отображено предупреждение, в ответ на которое должны быть в автоматическом или в ручном режиме отключены устройства воздушного судна и/или должна быть автоматически осуществлена блокировка их включения.
Уровень техники
При нормальной летной эксплуатации электроэнергию для средства управления воздушным судном и средства обеспечения удобства полета для пассажиров вырабатывают два генератора, каждый из которых связан с одним двигателем воздушного судна, причем по соображениям безопасности обеспечивается резервирование электропитания. В случае отказа одного генератора другой генератор обеспечивает электроэнергией все системы воздушного судна, но не обеспечивает резервирование. При этом отображается предупреждение, и некоторые устройства в воздушном судне могут быть отключены. В частности, при отказе генератора одного двигателя некоторые системы воздушного судна, например развлекательная система воздушного судна, должны быть автоматически отключены, и/или должно быть предотвращено их включение. Отключение таких систем обеспечивает безопасность полета, так как отказ генератора одного двигателя уменьшает располагаемую мощность, а отключение определенных систем уменьшает общее потребление электроэнергии. В частности, воздушное судно относится к третьей категории, если предусмотрен резервный источник электропитания. Третья категория позволяет осуществлять автоматический заход на посадку и посадку. При отказе одного генератора у воздушного судна больше нет резервного источника электропитания, и соответственно категория воздушного судна понижается до второй. Вторая категория предупреждает пилота о том, что при дальнейшем отказе в системе воздушного судна пилот будет вынужден управлять воздушным судном в ручном режиме. Если воздушному судну присвоена вторая категория, по соображениям безопасности пилоту запрещено использовать автопилот для автоматической посадки, поэтому автопилот должен быть выключен при посадке, и включать его запрещено. В случае отказа обоих генераторов вспомогательный источник электропитания, например выдвижная внешняя турбина, обеспечивает аварийное электропитание воздушного судна, при этом отображается предупреждение, и устройства, ненужные в аварийном режиме работы, могут быть автоматически отключены.
При проведении наземных испытаний для проверки отключения и/или невозможности включения некоторых систем воздушного судна при возникновении отказа системы электропитания, например, развлекательной системы или кухонь, необходимо моделировать отказ первого генератора, приводимого во вращение первым двигателем, или второго генератора, приводимого во вращение вторым двигателем, и отказ обоих генераторов, приводящий к включению аварийного источника электропитания. Кроме того, для пилота должно быть отображено предупреждение, чтобы указать, что определенные системы, например автопилот, не следует и/или нельзя использовать.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является предложение простого для осуществления способа моделирования отказа генератора, приводимого во вращение двигателем, для выполнения тестирования.
Цель изобретения достигается с помощью способа проверки по меньшей мере одного средства управления полетом и подключенной к нему электропроводки, причем средство управления полетом выполнено с возможностью подачи предупреждения, отключения средства воздушного судна и/или блокировки его включения при возникновении определенного состояния по меньшей мере одного источника электропитания в воздушном судне. Способ включает следующие шаги. Устанавливают переключающее средство в линии указания электропитания, подключенной к первому средству управления полетом, причем линия указания электропитания передает сигнал, указывающий на состояние источника электропитания. Изменяют сигнал в линии указания электропитания путем активации переключающего средства. Проверяют реакцию средства управления полетом.
Средство управления полетом может представлять собой компьютер управления полетом и наведения или навигационный компьютер. Средство управления полетом может осуществлять управление по меньшей мере одним средством воздушного судна. Указанное средство воздушного судна может представлять собой любое устройство в воздушном судне, например развлекательную систему воздушного судна, систему кондиционирования воздуха, кухню и т.п., независимо от того, нужна ли этому устройству электроэнергия. Переключающее средство могут устанавливать в линии указания электропитания с использованием адаптера-соединителя. Активация переключающего средства приводит к изменению сигнала в линии указания электропитания, что указывает на, то есть моделирует, искажение или отказ источника электропитания системы управления полетом или другого компонента воздушного судна. Реакция средства управления полетом может быть проверена по сигналам, подаваемым средством управления полетом, например на устройстве индикации, или по отключению и/или невозможности включения средства воздушного судна. В другом варианте сигналы, подаваемые средством управления полетом, могут быть измерены. Линии указания электропитания не передают электроэнергию в какие-либо устройства воздушного судна. Точнее, линии указания электропитания передают сигнал, указывающий на состояние источника электропитания. При работе в системе управления полетом имеется резервный источник электропитания, поэтому она не может определить отказ системы питания без внешней информации. Термин «электропроводка» может включать кабельный жгут и силовую шину, а также их части.
Преимуществом настоящего изобретения является то, что тестирование других компонентов воздушного судна может быть продолжено в ходе проверки реакции средства управления полетом на отказ системы электропитания. В традиционных способах тестирования отключают источник питания и тестируют реакцию средства управления полетом. В предлагаемом способе тестирования реакции средства управления полетом на отказ системы электропитания лишь изменяют сигнал в линии указания электропитания и не отключают источник питания, благодаря чему может быть продолжено тестирование других компонентов воздушного судна независимо от реакции средства управления полетом на отказ системы электропитания.
Сигнал линии указания электропитания может указывать на резервный источник питания из нескольких источников питания. Если воздушное судно содержит несколько источников питания, сигнал в линии указания электропитания может указывать на то, что для множества средств управления полетом имеется резервный источник питания. Если для множества средств управления полетом имеется такой резервный источник питания, воздушному судну присваивается третья категория, позволяющая осуществлять автоматическую посадку.
Сигнал в линии указания электропитания может передаваться во множество средств управления полетом.
Шаг изменения сигнала в линии указания электропитания может включать шаг моделирования прерывания источника электропитания, например электрического пробоя, короткого замыкания или состояния перегрузки. Шаг установки переключающего средства в линии указания электропитания может включать установку переключающего средства во множестве линий указания электропитания и/или установку множества переключающих средств во множестве линий указания электропитания, подключенных ко множеству средств управления полетом, а шаг изменения сигнала в линии указания электропитания включает шаг изменения множества сигналов во множестве линий указания электропитания. Таким образом, путем выполнения простых и безошибочных действий можно протестировать правильность подключения электропроводки сложного кабельного жгута воздушного судна и работу средства управления полетом.
Цель настоящего изобретения также достигается с помощью устройства для проверки работы средства управления полетом, выполненного с возможностью проверки по меньшей мере одного средства управления полетом и подключенной к нему электропроводки; причем средство управления полетом выполнено с возможностью подачи предупреждения, отключения средства воздушного судна и/или блокировки его включения в ответ на состояние отказа (источника) электропитания. Устройство для проверки работы средства управления полетом содержит первое соединительное средство, выполненное с возможностью установки в первой линии указания электропитания, подключенной к первому средству управления полетом, причем первая линия указания электропитания передает сигнал, указывающий на состояние первого источника электропитания, и дополнительно содержит первое переключающее средство, подключенное при работе таким образом, чтобы обеспечить коммутацию сигнала первой линии указания электропитания, соединенной с первым средством управления полетом.
Как указано выше, средство управления полетом может представлять собой компьютер управления полетом и наведения или навигационный компьютер. Средство управления полетом может осуществлять управление по меньшей мере одним средством воздушного судна. Указанное средство воздушного судна может представлять собой любое устройство в воздушном судне, например развлекательную систему воздушного судна, систему кондиционирования воздуха, кухню и т.п., независимо от того, нужна ли этому устройству электроэнергия. Соединительное средство может представлять собой адаптер-соединитель, который может быть подключен к подходящему соединителю кабельного жгута воздушного судна и/или соединителю устройства воздушного судна.
Активация переключающего средства приводит к изменению сигнала в линии указания электропитания, что указывает на искажение или отказ источника питания воздушного судна и/или его части. Реакция средства управления полетом может быть проверена по сигналу, подаваемому средством управления полетом, например на устройстве индикации, или по отключению и/или невозможности включения средства воздушного судна.
Устройство для проверки работы средства управления полетом может содержать второе переключающее средство, подключенное при работе таким образом, чтобы обеспечить коммутацию сигнала второй линии указания электропитания, соединенной со вторым средством управления полетом. Второе средство управления полетом может представлять собой средство управления полетом, резервное для первого средства управления полетом, что является необходимым условием для работы воздушного судна в третьей категории, например для автоматического захода на посадку и посадки.
Устройство для проверки работы средства управления полетом может дополнительно содержать второе соединительное средство, выполненное с возможностью установки в третьей и четвертой линиях указания электропитания, подключенных к первому и второму средствам управления полетом соответственно, причем третья и четвертая линии указания электропитания передают сигнал, указывающий на состояние второго источника электропитания, и третье переключающее средство, подключенное при работе таким образом, чтобы обеспечить коммутацию сигнала третьей линии указания электропитания, соединенной с первым средством управления полетом, и четвертое переключающее средство, подключенное при работе таким образом, чтобы обеспечить коммутацию сигнала четвертой линии указания электропитания, соединенной со вторым средством управления полетом. Сигнал, указывающий на состояние первого и/или второго источника питания, может указывать на такое состояние источника питания, как нормальный режим работы, низкое напряжение, отказ источника питания, состояние перегрузки и т.п. При нормальной работе второй источник электропитания обеспечивает электропитание второго средства управления полетом, что обеспечивает резервный источник электропитания для второго средства управления полетом, причем такой резервный источник электропитания для второго средства управления полетом необходим, как указано выше, для осуществления полета в третьей категории.
С помощью устройства для проверки работы средства управления полетом могут быть проверены системы безопасности воздушного судна, обеспечивающие резервный источник электропитания. Два источника электропитания и два средства управления полетом воздушного судна обеспечивают двойное резервирование, что создает очень сложную систему жгутов и очень сложное управляющее средство для связанной с ней силовой шины. Однако устройство для проверки работы средства управления полетом в соответствии с настоящим изобретением выполнено с возможностью проверки такой сложной системы кабельных жгутов, ее монтажа в воздушном судне, связанной с ней силовой шины и/или управляющего устройства силовой шины.
Устройство для проверки работы средства управления полетом может дополнительно содержать третье соединительное средство, выполненное с возможностью установки в пятой и шестой линиях указания электропитания, подключенных к первому и второму средствам управления полетом соответственно, причем пятая и шестая линии указания электропитания передают сигнал, указывающий на состояние третьего источника электропитания, и пятое переключающее средство, подключенное при работе таким образом, чтобы обеспечить коммутацию сигнала пятой линии указания электропитания, соединенной с первым средством управления полетом, и шестое переключающее средство, подключенное при работе таким образом, чтобы обеспечить коммутацию сигнала шестой линии указания электропитания, соединенной со вторым средством управления полетом. Первый источник электропитания может представлять собой первый генератор, приводимый по вращение первым двигателем воздушного судна, второй источник электропитания может представлять собой второй генератор, приводимый по вращение вторым двигателем воздушного судна, а третий источник электропитания может представлять собой аварийный источник электропитания для воздушного судна, например аккумуляторную батарею или выдвижную вспомогательную турбину, которая включается или выдвигается соответственно в случае отказа обоих генераторов. Термин «источник электропитания» также может включать силовую шину и ее часть.
При отказе как первого, так и второго источников электропитания средство управления полетом может отключить систему обеспечения удобства полета воздушного судна, например систему кондиционирования воздуха, развлекательную систему воздушного судна и т.п., для экономии электроэнергии аккумуляторной батареи воздушного судна. Кроме того, как указано выше, должно быть отображено предупреждение.
Специалисту в данной области техники понятно, что кабельные жгуты и связанная с ними силовая шина, обеспечивающие такой высокий уровень резервирования и аварийного восстановления, имеют сложную конструкцию. Однако, как указано выше, устройство для проверки работы средства управления полетом выполнено с возможностью проверки такой сложной системы кабельных жгутов и силовой шины. Использовать устройство для проверки работы средства управления полетом просто, и поэтому возникновение ошибки в работе крайне маловероятно.
Указанное выше устройство может использоваться для проверки средства управления полетом, кабельных жгутов и/или силовой шины. Устройство для проверки работы средства управления полетом может представлять собой устройство для моделирования отказа системы электропитания и может использоваться для моделирования любого состояния отказа системы электропитания в воздушном судне.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой наглядный вид устройства для проверки работы средства управления полетом в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 представляет собой пример схемы резервного источника электропитания двух средств управления полетом в воздушном судне;
фиг.3 представляет собой схему устройства для проверки работы средства управления полетом в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано устройство 1 для проверки работы средства управления полетом, содержащее шесть переключателей 14, 16, 18, 20, 22, 24. Первое соединительное средство содержит штекерный соединитель 2 и гнездовой соединитель 4, второе соединительное средство содержит штекерный соединитель 8 и гнездовой соединитель 6, а третье соединительное средство содержит штекерный соединитель 12 и гнездовой соединитель 10. Устройство 1 для проверки работы средства управления полетом дополнительно содержит кабель 26 для соединения множества соединителей и переключателей.
Как показано на фиг.2, воздушное судно содержит первый генератор 30, второй генератор 34 и аварийный источник 32 электропитания, который может представлять собой аккумуляторную батарею или выдвижную внешнюю турбину. Первое средство 36 управления полетом и/или второе средство 38 управления полетом отображают сообщения на устройстве 40 индикации и могут дополнительно осуществлять управление системой 42 кондиционирования воздуха и развлекательной системой 68. Силовая шина 46 распределяет электрическую энергию от первого генератора 30, аварийного источника 32 электропитания и второго генератора 34 в первое средство 36 управления полетом и/или второе средство 38 управления полетом в зависимости от состояния источников 30, 32, 34 электропитания. Управляющее устройство 48 силовой шины определяет при помощи множества линий 50 рабочие состояния первого генератора 30, аварийного источника 32 электропитания и второго генератора. Управляющее устройство 48 силовой шины передает по множеству линий 52, 54 указания электропитания сигналы в первое средство 36 управления полетом и второе средство 38 управления полетом соответственно.
При нормальной летной эксплуатации первый генератор 30 обеспечивает электропитание первого средства 36 управления полетом, а второй генератор 34 обеспечивает электропитание второго средства 38 управления полетом. Если управляющим устройством 48 силовой шины обнаружен отказ системы электропитания в первом генераторе 30, управляющее устройство 48 силовой шины размыкает ключ 56 и замыкает ключ 58, так что второй генератор 34 обеспечивает электропитание первого средства 36 управления полетом и второго средства 38 управления полетом. Однако в таком случае для первого и второго средств 36, 38 управления полетом нет резервного источника электропитания, и категория воздушного судна понижается с третьей до второй. Во второй категории автоматическая посадка запрещена, и, кроме того, по соображения безопасности должны быть отключены определенные устройства, например развлекательная система 68. Соответственно, средства 36, 38 управления полетом отображают предупреждение на устройстве 40 индикации и могут дополнительно отключить развлекательную систему 68 и/или заблокировать включение развлекательной системы 68.
Если обнаружен другой отказ системы электропитания, управляющее устройство 48 силовой шины может переключить дополнительные ключи 60, 62, 64, 66 в силовой шине во втором генераторе 34 и/или аварийном источнике 32 электропитания так же, как ключи 56 и 58, как описано выше, для того, чтобы обеспечить электропитание первого и второго средств управления 36, 38 полетом без резервирования, и может передать тип отказа системы электропитания по множеству линий 52 указания электропитания в первое средство 36 управления полетом и по второму множеству линий 54 указания электропитания во второе средство 38 управления полетом. Однако на фиг.2 показана лишь упрощенная схема, предназначенная для объяснения изобретения. Кабельный жгут, силовая шина и управляющее устройство силовой шины в воздушном судне являются очень сложными и распределены по всему воздушному судну, поэтому тестирование и полная проверка работы являются сложной задачей.
На фиг.3 показана схема устройства 1 для проверки работы средства управления полетом, подключенного к первому средству 36 управления полетом и второму средству 38 управления полетом, например через силовую шину, кабельный жгут и т.п., в режиме тестирования. Для упрощения описания силовая шина 46 и кабельный жгут воздушного судна на фиг.3 не показаны. Как указано выше, устройство 1 для проверки работы средства управления полетом содержит переключатели 14, 20, 16, 22, 18, 24. Каждый переключатель содержит основное переключающее средство, обозначенное буквой «а», и дополнительное переключающее средство, обозначенное буквой «b», причем оба переключающих средства переключаются одновременно при активации соответствующего переключателя.
Для моделирования нормальной работы первое переключающее средство 14а, второе переключающее средство 20а, третье переключающее средство 18а, четвертое переключающее средство 24а, пятое переключающее средство 16а и шестое переключающее средство 22а замыкают, чтобы подать в первое средство 36 управления полетом и второе средство 38 управления полетом сигнал Vnorm, сигнализирующий о том, что доступен указанный выше резервный источник электропитания из первого источника 30 электропитания и второго источника 34 электропитания. Предупреждающее сообщение первым и вторым средствами 36, 38 управления полетом не подается. Сигнал Vnorm обычно представляет собой напряжение земли и указывает на отсутствие состояния отказа системы электропитания, подлежащего сигнализации. При активации переключателя 14 первое переключающее средство 14а размыкается, и сигнал Vnorm не подается к первой линии 74 указания электропитания, и соответственно подается сигнал о ненормальном состоянии электропитания в первое средство 36 управления полетом. Первое средство 36 управления полетом отображает предупреждение, отключает такое средство воздушного судна, как развлекательная система 68, и/или блокирует его включение. При активации второго переключателя 20 второе переключающее средство 20а размыкается, и сигнал Vnorm не подается ко второй линии 76 указания электропитания, в результате чего осуществляется сигнализация о ненормальном состоянии электропитания во второе средство 38 управления полетом. Второе средство 38 управления полетом также отображает предупреждение, отключает средство воздушного судна и/или блокирует его включение.
При активации третьего переключателя 18 третье переключающее средство 18а размыкается, и соответственно сигнал Vnorm не подается по третьей линии 82 указания электропитания, и следовательно подается сигнал о ненормальном состоянии электропитания в первое средство 36 управления полетом, что приводит к описанной выше реакции первого средства 36 управления полетом. При активации четвертого переключателя 24 четвертое переключающее средство 24а размыкается, и сигнал Vnorm не подается по четвертой линии 84 указания электропитания во второе средство 38 управления полетом, что приводит к описанной выше реакции второго средства 38 управления полетом.
При активации пятого переключателя 16 пятое переключающее средство 16а размыкается, и соответственно сигнал Vnorm не подается по пятой линии 78 указания электропитания, что является для первого средства 36 управления полетом показателем ненормального состояния электропитания и приводит к описанной выше реакции первого средства 36 управления полетом. При активации шестого переключателя 22 шестое переключающее средство 22а размыкается, и, следовательно, сигнал Vnorm не подается по шестой линии 80 указания электропитания. Соответственно, подается сигнал о ненормальном состоянии электропитания во второе средство 38 управления полетом, которое реагирует, как описано выше.
Первый переключатель 14 и второй переключатель 20 моделируют ошибку в первом генераторе, приводимом во вращение первым двигателем. Третий переключатель 18 и четвертый переключатель 24 моделируют ошибку во втором генераторе, приводимом во вращение вторым двигателем. Пятый переключатель 16 и шестой переключатель 22 моделируют включение аварийного источника электропитания, например аккумуляторной батареи или выдвижного вспомогательного источника электропитания. К первому средству 36 управления полетом 38 и второму средству управления полетом подключены множество линий 74, 78, 82 и 76, 80, 84 указания электропитания соответственно. Однако специалисту в данной области техники понятно, что сигналы, указывающие на множество состояний ошибки, могут передаваться по одной линии указания электропитания.
При нормальной летной эксплуатации функция первого и второго переключателей 14 и 20 выполняется первым реле, функция третьего и четвертого переключателей 18 и 24 выполняется вторым реле, а функция пятого и шестого переключателей 16 и 22 выполняется третьим реле. При возникновении состояния отказа системы электропитания во время нормальной работы в полете первое, второе и третье реле запитываются, чтобы подать сигнал о состоянии отказа системы электропитания в первое и второе средства 36, 38 управления полетом. Таким образом, если всего одна из линий 74, 76, 78, 80, 82, 84 указания не подает сигнал Vnorm в первое средство 36 управления полетом или второе средство 38 управления полетом, на устройстве 40 индикации отображается сообщение, и средство воздушного судна, например развлекательная система 68, отключается. Тестирование такой сложной конструкции, включающей множественное резервирование, представляет собой сложную задачу и не исключает возникновения ошибок.
Если смоделированный сигнал ошибки системы электропитания подавать в систему при тестировании со стороны генератора, запитываются первое, второе и третье реле, и из-за множественного резервирования невозможно выполнить тестирование.
Кроме того, при включении первого реле в режиме тестирования сигнал отказа системы электропитания передается в первое и второе средства 36, 38 управления полетом по первой линии 74 указания электропитания и второй линии 76 указания электропитания. Обе системы 36, 38 управления полетом отобразят предупреждение и отключат какое-либо устройство воздушного судна. Из-за наличия резервирования ошибка по первой линии 74 указания электропитания и/или ошибка первого средства 36 управления полетом не определяется, так как вторая линия 76 указания электропитания не подает сигнал Vnorm во второе средство 38 управления полетом, и таким образом второе средство 38 управления полетом отображает предупреждение на устройстве 40 индикации и/или отключает развлекательную систему 68. Сигнал Vnorm обычно представляет собой напряжение земли. Если первая 74 линия указания электропитания случайно соединена с землей, первая линия 74 указания электропитания не может сигнализировать о состоянии отказа системы электропитания в первое средство 36 управления полетом.
Без устройства и способа в соответствии с настоящим изобретением многоуровневое резервирование в соответствии с настоящим изобретением может быть проверено только путем проверки целостности каждой линии и подачи сигналов, указывающих на состояние отказа системы электропитания, непосредственно в первое и второе средства 36, 38 управления полетом.
Дополнительные переключающие средства 14b, 20b, 16b, 22b, 18b и 24b могут использоваться для дополнительного тестирования и индикации. Эти дополнительные переключающие средства 14b, 20b, 16b, 22b, 18b и 24b подключены к устройству, отображающему в кабине воздушного судна упрощенную схему фактического состояния системы электропитания на данный момент. Упрощенная схема фактического состояния системы электропитания включает фактическое состояние генераторов 30, 34, силовой шины и кабельного жгута. Данная упрощенная схема доступна пилотам и специалистам, осуществляющим тестирование.
Предлагаемое устройство 1 для проверки работы средства управления полетом легко подключается к силовой шине и/или кабельному жгуту в большом коммерческом воздушном судне, так как оно содержит лишь несколько соединителей. Кроме того, удобное в работе устройство для проверки средства управления полетом позволяет выполнять тестирование сложной схемы распределения электропитания с множественным резервированием. Ошибка в работе маловероятна, так как предлагаемое устройство 1 для проверки работы средства управления полетом содержит лишь шесть переключателей. При выполнении указанных выше тестов электропитание не отключается, поэтому другие тесты воздушного судна не прерываются.