СПОСОБ ЗАПУСКА ТЕСТИРОВАНИЯ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРА
METHOD FOR STARTING FAN TESTING OPERATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к охлаждению вычислительных устройств турбореактивного двигателя летательного аппарата и, в частности, к способу тестирования работы вентиляторов, обеспечивающих такое охлаждение.
Уровень техники
Каждый турбореактивный двигатель летательного аппарата содержит по меньшей мере одно вычислительное устройство, как правило, по меньшей мере два вычислительных устройства, предназначенных для управления турбореактивным двигателем и для анализа его нормальной работы. Чтобы оставаться в интервале температуры, обеспечивающем его нормальную работу, такое вычислительное устройство иногда нуждается в активном охлаждении, например, когда летательный аппарат летит в теплой атмосфере или в фазах работы на стоянке или на низкой скорости, например, при длительном рулении на земле.
Такое охлаждение может быть обеспечено одним или несколькими вентиляторами ("blower"), используемыми для нагнетания наружного воздуха на теплоотвод, прилегающий к вычислительному устройству.
В зависимости от условий окружающей среды, в которой летит летательный аппарат, эти вентиляторы могут быть не задействованы в течение относительно длительного периода, например, во время нескольких последовательных полетов. Чтобы гарантировать нормальную работу вентилятора, когда вычислительное устройство потребует активного охлаждения, на вентиляторах проводят тестирование работы. Во время такого тестирования вентилятор приводят в действие принудительно, несмотря на отсутствие потребности в охлаждении, чтобы проверить, что вентилятор исправен, и чтобы ограничить риск наличия скрытой неисправности.
Обычно используемый способ тестирования предусматривает тестирование работы при каждом полете. Это позволяет убедиться в отсутствии неисправностей вентилятора или вентиляторов.
Однако такой способ тестирования вынуждает тестируемый вентилятор осуществлять рабочий цикл при каждом полете и, следовательно, ускоряет износ устройства, что приводит к сокращению его срока службы. Кроме того, во время запуска тестирования летательный аппарат может находиться в холодных условиях окружающей среды, в частности, в воздухе при отрицательной температуре. При этом вентиляторы имеют ограниченный рабочий диапазон по температуре и могут плохо переносить необходимость нагнетания очень холодного воздуха. Следовательно, работа такого вентилятора в холодной атмосфере может привести к снижению характеристик устройства. Принудительное осуществление тестирования работы может заставить тестируемый или тестируемые вентиляторы работать за пределами их рабочего диапазона и привести к их поломке.
Поэтому существует потребность в способе тестирования работы, гарантирующем высокую готовность устройств и имеющем минимальное влияние на срок их службы, одновременно ограничивая вероятность работы в условиях окружающей среды, которые могут стать причиной поломки устройства.
Раскрытие сущности изобретения
В связи с этим первым объектом изобретения является способ запуска тестирования работы по меньшей мере одного вентилятора, выполненного с возможностью охлаждения по меньшей мере одного вычислительного устройства турбореактивного двигателя летательного аппарата, при этом указанный способ содержит следующие этапы, осуществляемые модулем обработки данных:
- сравнивают число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, с первым порогом,
- сравнивают число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, с вторым порогом, при этом указанный второй порог превышает или равен первому порогу,
- замеряют параметр окружающей среды и проверяют соответствие параметра с предельным условием окружающей среды работы вентилятора,
- подают команду на запуск указанного тестирования работы вентилятора,
если число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, превышает или равно указанному первому порогу, меньше указанного второго порога и если измеренный параметр отвечает указанному предельному условию окружающей среды.
Такой способ тестирования позволяет проверять нормальную работу вентиляторов регулярно, но не обязательно при каждом полете, что позволяет увеличить их срок службы. Этот способ позволяет также избежать тестирования в условиях окружающей среды, которые могут привести к снижению характеристик вентиляторов, пока не будет достигнуто число полетов, при котором такой тест становится обязательным.
Кроме того, модуль обработки может подать команду на запуск указанного тестирования работы вентилятора, если число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, превышает или равно второму порогу.
Это позволяет принудительно осуществить тестирование, начиная с определенного числа последовательных полетов без тестирования, независимо от условий окружающей среды в момент осуществления такого принудительного тестирования.
Параметр окружающей среды может представлять собой температуру, степень влажности или степень загрязнения воздуха.
Таким образом, указанный способ позволяет задержать осуществление тестирования работы, если окружающая температура является, например, отрицательной или если воздух является слишком влажным или слишком загрязненным, поскольку такие условия окружающей среды могут привести к снижению характеристик вентиляторов.
Второй порог может характеризовать максимально допустимое число полетов без осуществления тестирования, чтобы соблюдать требования допустимой степени неисправностей.
Это позволяет ограничить частоту поломок системы активного охлаждения, являющихся причиной задержек и отмен полетов, за счет тестирования нормальной работы вентиляторов, по меньшей мере когда число последовательных полетов без тестирования достигает этого второго порога.
Второй порог может зависеть от надежности и от числа допустимых неисправностей вентилятора.
Это позволяет поддерживать степень отказа вентилятора ниже максимально допустимого значения.
В первом варианте осуществления первый порог равен 0.
Такое фиксирование первого порога позволяет свести к минимуму вероятность осуществления тестирования в условиях окружающей среды, которые могут привести к снижению характеристик вентилятора.
Во втором варианте осуществления первый порог равен второму порогу.
Такой второй вариант позволяет свести к минимуму число рабочих циклов вентилятора, поскольку тестирование осуществляют, когда число полетов без тестирования достигает второго порога, независимо от условий окружающей среды.
В третьем варианте осуществления первый порог определяют таким образом, чтобы свести к минимуму число осуществляемых тестов, одновременно ограничивая работу вентилятора за пределами предельного условия.
Выбор промежуточного значения для первого порога между нулем и вторым порогом позволяет найти оптимальный компромисс между минимизацией числа циклов и снижением вероятности работы в условиях окружающей среды, которые могут привести к снижению характеристик вентилятора.
Вторым объектом изобретения является компьютерный программный продукт, содержащий командные коды для исполнения заявленного способа запуска тестирования работы по меньшей мере одного вентилятора, когда эту программу исполняет процессор.
Третьим объектом изобретения является модуль обработки данных, предназначенный для системы охлаждения по меньшей мере одного вычислительного устройства турбореактивного двигателя летательного аппарата и выполненный с возможностью:
- сравнивать число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, с первым порогом,
- сравнивать число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, с вторым порогом, при этом указанный второй порог превышает или равен первому порогу,
- замерять параметр окружающей среды и проверять соответствие параметра с предельным условием окружающей среды работы вентилятора,
- подавать команду на запуск указанного тестирования работы вентилятора,
если число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, превышает или равно указанному первому порогу, меньше указанного второго порога и если измеренный параметр отвечает указанному предельному условию окружающей среды.
Такой компьютерный программный продукт и такой модуль обработки имеют те же преимущества, которые были упомянутым в связи с заявленным способом.
Четвертым объектом изобретения является система охлаждения по меньшей мере двух вычислительных устройств турбореактивного двигателя летательного аппарата, содержащая по меньшей мере два вентилятора, вычислительное устройство самолета и указанные по меньшей мере два вычислительных устройства турбореактивного двигателя, при этом каждое из вычислительных устройств турбореактивного двигателя содержит заявленный модуль обработки данных и выполнено с возможностью, когда его модуль обработки подает команду на запуск тестирования работы вентиляторов, подавать команду в вычислительное устройство самолета для активации всех указанных вентиляторов через сеть авионики.
Такая компоновка позволяет управлять тестированием работы всех вентиляторов при помощи одного вычислительного устройства двигателя без участия другого вычислительного устройства двигателя.
Пятым объектом изобретения является система охлаждения по меньшей мере двух вычислительных устройств турбореактивного двигателя летательного аппарата, содержащая по меньшей мере два вентилятора и указанные по меньшей мере два вычислительных устройства, при этом каждое из вычислительных устройств турбореактивного двигателя содержит заявленный модуль обработки данных и выполнено с возможностью приведения в действие вентилятора, когда его модуль обработки подает команду на запуск тестирования работы вентилятора.
Такая компоновка позволяет предусмотреть другую логику тестирования, например, другие пороги для каждого из вентиляторов.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания варианта осуществления изобретения. Это описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана система охлаждения по меньшей мере одного вычислительного устройства турбореактивного двигателя летательного аппарата согласно первому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 показана система охлаждения по меньшей мере одного вычислительного устройства турбореактивного двигателя летательного аппарата согласно второму варианту осуществления изобретения;
на фиг. 3 показан воздушный контур системы охлаждения по меньшей мере одного вычислительного устройства турбореактивного двигателя летательного аппарата согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 4 представлена блок-схема осуществления заявленного способа запуска тестирования работы по меньшей мере одного вентилятора.
Осуществление изобретения
Представленный на фиг. 1 и 2 вариант осуществления изобретения относится к системе охлаждения по меньшей мере одного вычислительного устройства турбореактивного двигателя летательного аппарата, при этом указанная система охлаждения содержит указанное по меньшей мере одно вычислительное устройство, по меньшей мере один вентилятор и по меньшей мере один модуль обработки данных МТ.
Указанное вычислительное устройство может быть вычислительным устройством EEC ("electronic engine controller") системы FADEC летательного аппарата, предназначенным для управления турбореактивным двигателем и для анализа его работы. Для удаления тепла, выделяемого схемами вычислительного устройства, оно может находится в корпусе, имеющем теплоотвод, например, в виде охлаждающих ребер. Для обеспечения охлаждения вычислительного устройства указанный по меньшей мере один вентилятор системы охлаждения выполнен с возможностью нагнетания на этот теплоотвод воздуха, отбираемого из наружной атмосферы.
Согласно варианту осуществления, вычислительное устройство имеет так называемый двойной кожух, и в этом случае над теплоотводом корпуса находится пластина, позволяющая направлять через теплоотвод воздух, нагнетаемый указанным по меньшей мере одним вентилятором.
Указанный по меньшей мере один вентилятор может быть электрическим вентилятором, питаемым от электрической сети самолета. Указанный вентилятор выполнен с возможностью передачи в вычислительное устройство сигнала-указателя скорости, указывающего на его приведение во вращение, например, в виде булева сигнала.
Указанный по меньшей мере один модуль обработки данных МТ содержит память, средства вычисления и соединен с указанным по меньшей мере одним вентилятором с целью получения сигнала, указывающего на его работу. Такой модуль обработки может быть включен в указанное по меньшей мере одно вычислительное устройство турбореактивного двигателя.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2, система охлаждения может содержать по меньшей мере два вентилятора и по меньшей мере два вычислительных устройства, чтобы обеспечивать избыточность средств вычисления и их охлаждения для повышения безопасности работы. В этом случае каждое вычислительное устройство может содержать свой собственный модуль обработки.
Воздушный контур, показанный на фиг. 3, содержит общий наружный воздухозаборник, через который вентиляторы всасывают наружный воздух. Затем вентиляторы направляют этот наружный воздух в указанные по меньшей мере два вычислительных устройства через общий канал. Таким образом, для охлаждения двух вычислительных устройств может быть достаточно одного вентилятора. Предпочтительно каждый вентилятор выполнен с возможностью обеспечения общего расхода воздуха, достаточного для охлаждения всех вычислительных устройств.
В первом варианте осуществления, показанном на фиг. 1, каждое из вычислительных устройств выполнено с возможностью подачи команды на активацию всех указанных вентиляторов через сеть авионики (ARINC), когда его модуль обработки данных подает команду на запуск тестирования работы вентилятора. Для этого, как показано на фиг. 1, вычислительные устройства или каждое из вычислительных устройств (EEC) может быть соединено через сеть авионики с вычислительным устройством, находящимся в самолете, например, с ЕIU ("Engine Interface Unit") или DPC ("Digital Processing Computer"), которое выполнено с возможностью управления трехфазным реле, действующим как выключатель между двумя вентиляторами и электрической сетью самолета.
Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 2, каждое вычислительное устройство выполнено с возможностью подачи команды на активацию только одного вентилятора, когда его модуль обработки данных подает команду на запуск тестирования работы вентилятора. Для этого каждое вычислительное устройство соединено с источником электрического питания вентилятора и действует на выключатель, чтобы подавать или не подавать питание на вентилятор и, таким образом, подавать или не подавать команду на его работу.
Чтобы определить, нужно ли производить тестирование работы по меньшей мере одного вентилятора, принадлежащего к системе охлаждения по меньшей мере одного вычислительного устройства турбореактивного двигателя, модуль обработки проверяет, что число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, превышает или равно первому порогу, меньше второго порога и что считанный им параметр окружающей среды удовлетворяет предельному условию окружающей среды для работы вентилятора.
В частности, как показано на фиг. 4, иллюстрирующей осуществление заявленного способа, на первом этапе сравнения Е1 модуль обработки данных сравнивает число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, с первым порогом у. Таким образом, этот первый порог у соответствует числу полетов, начиная от которого можно осуществлять тестирование работы вентиляторов.
Если число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, меньше этого первого порога у, модуль обработки не подает команду на запуск тестирования на втором этапе Е2 без тестирования. Это позволяет не осуществлять тестирование при каждом полете и ограничить число рабочих циклов вентиляторов, чтобы сохранить их срок службы.
Если число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, превышает или равно первому порогу у, на третьем этапе Е3 сравнения модуль обработки данных сравнивает число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, с вторым порогом х, при этом второй порог превышает или равен первому порогу у.
Если число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, превышает или равно этому второму порогу х, модуль обработки подает команду на запуск тестирования работы вентиляторов на четвертом этапе Е4 тестирования. Таким образом, этот второй порог х характеризует максимально допустимое число полетов без осуществления тестирования, чтобы соблюдать требования допустимой степени неисправностей системы охлаждения. Сверх этого второго порога необходимо произвести тестирование, чтобы гарантировать степень неисправностей ниже допустимой степени неисправностей. После тестирования вентиляторов число полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора возвращают на 0 на пятом этапе Е5 повторной инициализации. Таким образом, тестирование вентиляторов можно после этого производить только после у дополнительных полетов без тестирования, что позволяет избегать многократной работы вентиляторов и их износа. Второй порог х можно определить на основании требуемой степени надежности вентилятора. Его можно также определить на основании степени задержки и отмены полетов, устанавливаемой производителем для вентилятора. Эта степень задержки и отмены соответствует числу полетов, задержанных или отмененных по причине вентилятора на всей совокупности осуществленных полетов.
Если число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, меньше второго порога х на третьем этапе Е3, модуль обработки данных считывает параметр Т окружающей среды. Этим параметром Т окружающей среды может быть, например, температура, степень влажности, степень загрязнения воздуха… Этот параметр окружающей среды можно измерять при помощи датчиков, находящихся на вычислительных устройствах или соединенных с этими вычислительными устройствами. В этом случае во время шестого этапа Е6 проверки модуль обработки проверяет, что измеренный параметр удовлетворяет предельному условию окружающей среды работы вентилятора. Например, модуль обработки может проверять, что температура вентиляторов не опускается ниже определенной предельной температуры, указанной в спецификациях. Так, спецификации могут предписывать, чтобы вентиляторы не работали при температуре ниже 0 градусов, или, например, от -5 до -10 градусов, поскольку вентиляторы являются чувствительными к заиндевению или к обледенению. Действительно, ниже определенной температуры смазка подшипников вентиляторов может застыть и помешать двигателю приводить вентилятор во вращение, что может привести к выходу из строя вычислительного устройства или вычислительных устройств. Этот этап Е6 проверки позволяет избегать тестирования не в рамках спецификаций и, следовательно, повреждения вентиляторов. Таким образом, если параметр окружающей среды не соответствует указанному предельному условию окружающей среды с точки зрения работы вентилятора, например, если температура ниже 0, модуль обработки данных не подает команду на запуск тестирования работы вентиляторов во время седьмого этапа Е7 без тестирования.
Напротив, если число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, превышает или равно указанному первому порогу у, меньше указанного второго порога х и если измеренный параметр Т удовлетворяет указанному предельному условию окружающей среды, модуль обработки данных подает команду на запуск указанного тестирования работы вентилятора на восьмом этапе Е8 тестирования.
Таким образом, число рабочих циклов, связанных с тестированием вентиляторов, уменьшается, что позволяет увеличить их срок службы и одновременно регулярно проверять нормальную работу вентиляторов. Кроме того, снижается вероятность осуществления тестирования в условиях, не соответствующих спецификациям. Действительно, ни одно тестирование в условиях за пределами спецификаций не производится, пока число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, остается меньше х полетов.
После тестирования вентиляторов число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, переустанавливают на 0. Таким образом, после этого тестирование вентиляторов можно производить только после минимального числа у полетов, что позволяет избегать многократной работы вентиляторов и снижения их характеристик.
При каждой работе вентилятором число N полетов, осуществленных указанным летательным аппаратом после последней работы вентилятора, тоже можно переустановить на 0. Действительно, во время работы вентиляторов вычислительные устройства проверяют хороший прием сигнала, указывающего на работу вентиляторов, и обнаруживают их возможные неисправности, осуществляя эквивалент тестирования работы этих вентиляторов.
Первый порог у, а также второй порог х можно параметрировать в зависимости от задач, решаемых пользователем системы, или посредством самообучения.
Чтобы максимально ограничить число рабочих циклов вентиляторов и максимально продлить срок их службы, первый порог у можно зафиксировать на таком же значении, что и второй порог х. При этом тестирование производят только через каждые х полетов, то есть когда число полетов, осуществленных без тестирования, становится критическим с точки зрения допустимой степени неисправностей.
Напротив, чтобы максимально ограничить работу вентиляторов в условиях, не соответствующих спецификациям, например, в холодных условиях, первый порог у можно зафиксировать на 0. При этом тестирование можно производить, как только достигаются условия, отвечающие спецификациям, возможно, при каждом полете.
Наконец, можно также зафиксировать первый порог у в промежуточном значении, чтобы свести к минимуму число осуществляемых тестов и одновременно ограничить работу вентилятора за пределами предельного условия. Этот оптимальный первый порог может быть получен посредством самообучения. Его можно также получить посредством определения среднего значения интервалов тестирования различных турбореактивных двигателей, показавших приемлемый срок службы.
Это решение можно применять для любых двигателей и устройств, требующих осуществления тестирования работы, которые могут подвергаться действию условий окружающей среды, могущих стать причиной неисправности этих устройств или двигателей. В частности, это решение можно применять для вентиляторов двигателей LEAP-1A ("Leading Edge Aviation Propulsion"), LEAP-1B и LEAP-1C.