СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КЛАПАНАМИ
METHOD AND APPARATUS FOR TESTING VALVE CONTROL SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для тестирования системы управления клапанами в топливной системе воздушного судна.
Уровень техники
Топливные системы больших коммерческих воздушных судов обычно включают несколько отдельных топливных баков, с каждым из которых соединены различные линии заправки/слива, перепускные линии, нагнетательные линии и вентиляционные линии. Кроме того, каждая из этих линий, связанных с отдельными топливными баками, управляется по меньшей мере одним регулирующим клапаном. Таким образом, топливная система представляет собой сложную конструкцию из соединенных друг с другом топливных баков и линий, и управление работой множества отдельных клапанов обычно осуществляется компьютерной системой управления клапанами. Такая система управления включает по меньшей мере одно вычислительное устройство, которое генерирует сигналы управления, подаваемые к клапанам, и осуществляет контроль обратной связи от датчиков и самих клапанов для управления работой топливной системы.
Наземные испытания, проводимые на воздушном судне, например, при сборке или вводе в эксплуатацию нового воздушного судна, требуют выполнения ряда тестов, чтобы проверить, правильно ли вычислительное устройство интерпретирует сигналы от клапанов. Большая составляющая традиционных методов осуществления таких тестов требует вмешательства человека, что делает такие методы трудоемкими, что, в свою очередь, увеличивает время и стоимость изготовления.
Раскрытие изобретения
Соответственно, целью настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства для тестирования системы управления клапанами в топливной системе воздушного судна, в частности, для проверки функционирования и рабочих характеристик вычислительного устройства компьютера в системе управления клапанами, простого в реализации и оптимизированного с точки зрения как трудоемкости, так и затрат.
В соответствии с одним аспектом в настоящем изобретении предлагается способ тестирования системы управления клапанами в топливной системе воздушного судна, имеющей множество регулирующих клапанов, причем система управления включает вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема сигналов обратной связи от каждого из множества регулирующих клапанов, содержащий следующие шаги:
- подключают устройство для тестирования к системе управления таким образом, чтобы устройство для тестирования было подключено к вычислительному устройству с возможностью передачи сигнала;
- подают в вычислительное устройство сигнал, имитирующий сигнал обратной связи по меньшей мере от одного из регулирующих клапанов;
- обнаруживают сигнал управления, поданный вычислительным устройством по меньшей мере к указанному одному из регулирующих клапанов; и
идентифицируют обнаруженный сигнал управления, поданный вычислительным устройством к регулирующему клапану.
В предпочтительном варианте изобретения способ включает подачу в вычислительное устройство нескольких сигналов, имитирующих разные сигналы обратной связи от одного клапана. Таким образом, способ может включать обнаружение разных сигналов управления, подаваемых вычислительным устройством к одному конкретному регулирующему клапану.
В предпочтительном варианте изобретения каждый сигнал, подаваемый в вычислительное устройство, имитирует сигнал обратной связи, идентифицирующий конкретное состояние (например, открытое или закрытое состояние) одного из регулирующих клапанов. Поэтому в одном варианте шаг подачи сигнала в вычислительное устройство в предлагаемом способе включает выбор сигнала, идентифицирующего либо открытое, либо закрытое состояние клапана. Соответственно, оператор может проверить сигнал управления, подаваемый вычислительным устройством, чтобы определить, регистрирует ли вычислительное устройство правильное состояние клапана (например, открыт или закрыт).
В одном варианте изобретения каждый из множества регулирующих клапанов выполнен с возможностью приведения в действие независимо двумя исполнительными двигателями, а вычислительное устройство выполнено с возможностью приема сигналов обратной связи от каждого исполнительного двигателя множества регулирующих клапанов. Таким образом, шаг подачи сигнала в вычислительное устройство в предлагаемом способе включает подачу сигнала, имитирующего сигнал обратной связи от одного из исполнительных двигателей клапана. Таким образом, можно оценить способность вычислительного устройства распознавать отдельное состояние каждого отдельного исполнительного двигателя, то есть распознавать, указывает ли каждый из отдельных исполнительных двигателей конкретного клапана на открытое состояние клапана, закрытое состояние клапана, или имеют ли отдельные исполнительные двигатели разные рабочие состояния.
В предпочтительном варианте изобретения шаг идентификации каждого из определенных сигналов управления, подаваемых вычислительным устройством к регулирующему клапану, включает отображение соответствующей информации для визуального наблюдения. Это предоставляет оператору, выполняющему тестирование, непосредственную информацию о результатах тестирования и, таким образом, о рабочих характеристиках вычислительного устройства. Однако способ также может включать шаг записи данных о результатах тестирования в запоминающем устройстве для последующего извлечения и анализа.
В предпочтительном варианте изобретения способ включает подачу в вычислительное устройство множества сигналов, имитирующих сигналы обратной связи от разных регулирующих клапанов. Таким образом, способ предпочтительно включает шаг идентификации регулирующего клапана, для которого вычислительное устройство подает сигнал управления.
В соответствии с предлагаемым способом устройство для тестирования предпочтительно подключают с возможностью обмена сигналами с релейным устройством системы управления клапанами, посредством которого передаются сигналы между вычислительным устройством и регулирующими клапанами. Соединение между устройством для тестирования и вычислительным устройством выполняют так, что один или несколько сигналов, имитирующих обратную связь от регулирующего клапана(ов), передаются в вычислительное устройство посредством релейного устройства. Это соединение улучшает производительность вычислительного устройства, подлежащего тестированию, по отношению к множеству клапанов.
Таким образом, в настоящем изобретении предлагается новый способ и устройство для тестирования, существенно улучшенные по сравнению с традиционными методами. В частности, способ в соответствии с изобретением позволяет относительно быстро проверять рабочие характеристики вычислительного устройства в отношении нескольких клапанов во всей топливной системе. Существенным преимуществом изобретения является экономия времени и усилий благодаря использованию упрощенного подхода. Несмотря на то, что согласно способу может быть установлено несколько соединений с вычислительным устройством, эти соединения устанавливаются быстро и легко, что экономит время на проверку характеристик и работоспособности вычислительного устройства системы управления.
В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предлагается устройство для тестирования системы управления клапанами в топливной системе воздушного судна, имеющей множество регулирующих клапанов, причем система управления включает вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема сигналов обратной связи от каждого из множества регулирующих клапанов, содержащее:
соединительное средство для подключения к системе управления, обеспечивающее обмен сигналами между устройством для тестирования и вычислительным устройством;
сигнальное средство, выполненное с возможностью подачи в вычислительное устройство сигнала, имитирующего сигнал обратной связи от одного или нескольких из множества регулирующих клапанов;
средство обнаружения для обнаружения сигнала управления, поданного вычислительным устройством к указанному одному или нескольким из множества регулирующих клапанов; и
индикаторное средство для идентификации обнаруженного сигнала управления, поданного вычислительным устройством к конкретному регулирующему клапану.
В предпочтительном варианте изобретения сигнальное средство выполнено с возможностью подачи в вычислительное устройство нескольких сигналов, имитирующих разные сигналы обратной связи от одного из клапанов. Таким образом, средство обнаружения предпочтительно выполнено с возможностью обнаружения разных сигналов управления, поданных вычислительным устройством к конкретному одному из регулирующих клапанов.
В предпочтительном варианте изобретения каждый сигнал, подаваемый в вычислительное устройство, имитирует сигнал обратной связи, идентифицирующий конкретное состояние (например, открытое состояние или закрытое состояние) одного из регулирующих клапанов. Поэтому сигнальное средство предпочтительно включает средство для выбора сигнала, идентифицирующего либо открытое, либо закрытое состояние клапана. Средство выбора может быть выполнено в виде переключающего устройства. При этом устройство может содержать отдельное переключающее устройство для каждого из регулирующих клапанов, имитируемых с помощью устройства.
Для повышения надежности и, следовательно, безопасности каждый из множества регулирующих клапанов в топливной системе воздушного судна часто приводится в действие двумя независимыми исполнительными двигателями. Таким образом, вычислительное устройство выполнено с возможностью приема сигналов обратной связи от каждого исполнительного двигателя множества регулирующих клапанов. Поэтому в предпочтительном варианте изобретения сигнальное средство выполнено с возможностью подачи в вычислительное устройство сигнала, имитирующего сигнал обратной связи от любого из исполнительных двигателей клапанов. Соответственно, средство обнаружения и индикаторное средство могут быть выполнены с возможностью обнаружения и идентификации сигнала управления, поданного вычислительным устройством на соответствующий исполнительный двигатель конкретного регулирующего клапана.
В предпочтительном варианте изобретения индикаторное средство включает визуальный индикатор для идентификации каждого из обнаруженных сигналов управления, поданных вычислительным устройством. Визуальный индикатор может быть выполнен в виде индикаторного экрана, например жидкокристаллического дисплея (LCD). В другом варианте визуальный индикатор может содержать одну или несколько ламп или светодиодов, причем каждая лампа или светодиод могут быть выполнены с возможностью представления одного из исполнительных двигателей регулирующих клапанов, открытого или закрытого состояния клапана, и/или конкретного одного из регулирующих клапанов так, что каждый светодиод во включенном состоянии обеспечивает четкую идентификацию обнаруженного сигнала управления, поданного вычислительным устройством. То есть каждая лампа или светодиод выполнен с возможностью индикации конкретного исполнительного двигателя клапана и/или рабочего состояния клапана.
В предпочтительном варианте изобретения сигнальное средство выполнено с возможностью подачи в вычислительное устройство множества сигналов, имитирующих сигналы обратной связи от разных регулирующих клапанов.
Таким образом, индикаторное средство предпочтительно выполнено с возможностью идентификации регулирующего клапана, для которого вычислительным устройством подан сигнал управления.
Далее изобретение описано путем использования примеров и со ссылкой на конкретные варианты осуществления, показанные на сопроводительных чертежах. Однако следует понимать, что последующее описание предпочтительных вариантов осуществления не предназначено для ограничения идеи изобретения, описанной выше или определенной в прилагаемой формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые ссылочные номера позиций обозначают одинаковые элементы и на которых:
фиг.1 представляет собой схему топливной системы с дополнительными центральными баками в коммерческом воздушном судне;
фиг.2 представляет собой вид спереди устройства для тестирования в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
фиг.3 представляет собой принципиальную схему для соединительных штепселей устройства для тестирования, показанного на фиг.2;
фиг.4 представляет собой вид спереди устройства для тестирования в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
фиг.5 представляет собой принципиальную схему для соединительных штепселей устройства для тестирования, показанного на фиг.4.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан пример топливной системы 100 воздушного судна. Эта примерная система известна как система с дополнительными центральными баками (система ACT, Additional Centre Tank). В системе ACT в грузовом отсеке воздушного судна расположены шесть дополнительных центральных баков: АСТ1 - АСТ6. Система ACT дополнительно содержит основную топливную линию 101 для перекачки топлива в отдельные баки ACT или из них. Например, основная топливная линия 101 используется при заправке или перекачке топлива между баками ACT и центральным баком (СТ), расположенным между баком правого крыла и баком левого крыла. Соответственно, система ACT также включает несколько топливных клапанов, например топливных впускных клапанов 102, для каждого из шести баков ACT, перепускной клапан 103 для управления перекачкой топлива в отдельные баки ACT, или из них, посредством перекачивающего насоса 104, и заправочный клапан 105, который открывается при заправке бака ACT. Кроме того, система ACT содержит вентиляционную систему, имеющую вентиляционную линию 106 с тремя разными клапанами (не показаны), а также систему 107 подачи сжатого воздуха в баки ACT через воздухозаборник 108 кабины. Соединение между баками ACT и системой подачи сжатого воздуха может перекрываться с помощью запорного клапана 109. Вентиляционная линия 106 включает основной вентиляционный клапан 110 и последующий отсечной клапан 111.
Кроме того, в топливной системе 100 с ACT каждый из клапанов (за исключением заправочного клапана 105, который не является критически важным в полете) выполнен с возможностью приведения в действие отдельно двумя независимыми электрическими серводвигателями, что повышает надежность и безопасность благодаря резервированию. Каждый из двух независимых электрических серводвигателей, связанных соответственно с каждым регулирующим клапаном, обозначен в настоящей заявке как двигатель 1 (или МОТ 1) и двигатель 2 (или МОТ 2). С учетом сложности топливной системы 100 с ACT и необходимости обеспечения точной и стабильной работы изменение состояния (то есть открытие и закрытие) множества отдельных клапанов в топливной системе осуществляется компьютеризированной системой управления клапанами (не показана), содержащей дополнительный компьютер управления топливом (AFMC, Additional Fuel Management Computer). Система управления с дополнительным компьютером управления топливом включает по меньшей мере одно вычислительно устройство, которое генерирует сигналы управления, подаваемые к исполнительным двигателям клапанов, и осуществляет контроль обратной связи от датчиков и самих клапанов для управления работой топливной системы. Таким образом, вычислительное устройство дополнительного компьютера управления топливом осуществляет управление и контроль текущего состояния каждого клапана. Изобретение связано с тестированием и оценкой рабочих характеристик системы управления клапанами и, в частности, определением того, правильно ли вычислительное устройство дополнительного компьютера управления топливом интерпретирует сигналы обратной связи от клапанов/исполнительных двигателей клапанов.
На фиг.2 схематично показано устройство 1 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Основная часть устройства 1 содержит в целом прямоугольный корпус 1, в котором размещены цепи и электронные компоненты, и соединительное средство 20, содержащее два соединительных элемента 21, 22, электрически подключенных к компонентам в корпусе посредством кабеля. Кабель 23 может иметь любую подходящую длину. В данном случае длина кабеля равна приблизительно 6 метрам. Соединительные элементы 21, 22 являются элементами штекерного типа и выполнены с возможностью соединения устройства 1 для обмена сигналами с релейным устройством (не показано) системы управления клапанами, посредством которого сигналы передаются в вычислительное устройство дополнительного компьютера управления топливом и из него для управления работой клапанов в топливной системе 100 с ACT. Соединительные элементы 21, 22 выполнены с возможностью установления связи с вычислительным устройством системы управления в определенных местах так, что устройство 1 может принимать сигналы управления, подаваемые вычислительным устройством к исполнительным двигателям (то есть двигателю 1 или двигателю 2) любого из топливных впускных клапанов 102 для каждого из баков ACT: 1, 2, 3, 5 и 6.
В корпусе 10 устройства 1 размещено сигнальное средство 30 для генерирования сигнала, имитирующего сигнал обратной связи от двух исполнительных двигателей (то есть двигателя 1 и двигателя 2) одного или более топливных впускных клапанов 102, и подачи этого имитирующего сигнала в вычислительное устройство дополнительного компьютера управления топливом. Этот имитирующий сигнал, подаваемый в вычислительное устройство, является сигналом, указывающим на то, находится ли конкретный исполнительный двигатель (то есть двигатель 1 или двигатель 2) клапана 102 в состоянии, в котором клапан открыт, или в состоянии, в котором клапан закрыт. Для этого сигнальное средство 30 содержит переключающее устройство 31 для выбора конкретного имитирующего сигнала, подаваемого в вычислительное устройство дополнительного компьютера управления топливом. В частности, переключающее устройство 31 позволяет оператору выбирать имитирующий сигнал, указывающий на состояние клапана, в котором он открыт или закрыт, для одного конкретного исполнительного двигателя.
В корпусе устройства 1 также размещено средство 40 обнаружения в виде набора светодиодов 41, установленных в отдельных электрических цепях, соответствующих разным возможным сигналам управления, которые могут быть приняты из вычислительного устройства дополнительного компьютера управления топливом. Таким образом, светодиоды 41 выполнены с возможностью обнаружения сигнала управления, поданного вычислительным устройством к одному конкретному регулирующему клапану или исполнительному двигателю клапана. Части каждого светодиода 41 видны или выступают из верхней поверхности 11 корпуса 10. Кроме того, на верхнюю поверхность 11 корпуса устройства нанесены обозначения для идентификации впускных клапанов 102 баков ACT топливной системы 100, с которыми связаны и используются цепи светодиодов устройства 1 для тестирования.
Как указано выше, каждый из топливных впускных клапанов 102 системы 100 с ACT имеет два исполнительных двигателя, двигатель 1 и двигатель 2. Таким образом, каждый впускной клапан с двумя независимыми исполнительными двигателями может принимать четыре возможных сигнала управления из вычислительного устройства дополнительного компьютера управления топливом: а именно, сигнал в двигатель 1 на открытие клапана, сигнал в двигатель 1 на закрытие клапана, сигнал в двигатель 2 на открытие клапана и сигнал в двигатель 2 на закрытие клапана. Таким образом, верхняя поверхность 11 корпуса 10 образовывает индикаторную панель для оператора, которая при использовании устройства 1 обеспечивает для оператора непосредственную информацию об обнаруженных сигналах из вычислительного устройства, то есть информацию о том, зарегистрировало ли вычислительное устройство перевод одним конкретным исполнительным двигателем МОТ 1 или МОТ 2 клапана в состояние «ОТКРЫТ» или состояние «ЗАКРЫТ». Таким образом, светодиоды 41а обозначены так, что они указывают на сигнал управления из вычислительного устройства в двигатель 1, при котором клапан открыт, а светодиоды 41b обозначены так, что они указывают на сигнал управления из вычислительного устройства в двигатель, при котором клапан закрыт. То же самое справедливо для двигателя 2.
На фиг.3 показана электрическая схема устройства 1, на которой светодиоды 41 показаны перечеркнутыми кружками. В левой части фиг.3 показаны соединительные элементы 21, 22, а также обозначены отдельные цепи каждого соединительного элемента 21, 22 для соединения с вычислительным устройством и приема сигналов управления для конкретных исполнительных двигателей клапанов. Также показано переключающее устройство 31 сигнального средства. Соединительный элемент 21 выполнен с возможностью подачи и приема сигналов, связанных с первым исполнительным двигателем клапана, двигателем 1, для каждого клапана, а другой соединительный элемент 22 выполнен с возможностью подачи и приема сигналов, связанных со вторым исполнительным двигателем клапана, двигателем 2, для каждого клапана. Следует отметить, что в каждой из этих схем светодиоды 41, включенные в цепи для приема сигнала управления «ОТКРЫТ» (то есть указывающего на открытое состояние клапана), окрашены зеленым цветом, а светодиоды, включенные в цепи для приема сигнал управления «ЗАКРЫТ» (то есть указывающего на закрытое или перекрытое состояние клапана), окрашены красным цветом.
При работе устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением соединяют с возможностью обмена сигналами с релейным устройством системы управления клапанами и затем используют его для формирования или подачи имитирующего сигнала обратной связи впускных клапанов 102 баков ACT. В частности, устройство подает имитирующий сигнал обратной связи, указывающий на открытое или закрытое состояние клапана, от одного из исполнительных двигателей впускного клапана, двигателя 1 или двигателя 2. Для этого оператор выбирает требуемый имитирующий сигнал с помощью переключающего устройства 31. Если вычислительное устройство дополнительного компьютера управления топливом принимает и интерпретирует имитирующий сигнал обратной связи правильно, сигнал управления из вычислительного устройства к регулирующему клапану должен подтвердить это состояние. Таким образом, изобретение включает обнаружение сигнала управления из вычислительного устройства и индикацию этого сигнала управления путем включения соответствующего светодиода 41 на передней индикаторной панели устройства. При этом оператор может визуально проверить и оценить, зарегистрировало ли вычислительное устройство правильное состояние исполнительного двигателя клапана. В случае отказа или ошибки вычислительного устройства, при которой сигнал управления конкретным клапаном не формируется или не подается, соответствующий светодиод 41 в устройстве 1 для тестирования не включается, и оператор может сразу определить, какой исполнительный двигатель и какой конкретный сигнал управления (то есть на открытие или закрытие клапана) не обнаружен.
На фиг.4 и 5 показан альтернативный вариант осуществления устройства 1 в соответствии с изобретением. В этом случае имитатор для впускного клапана 102 бака АСТ4 объединен с вентиляционным отсечным клапаном 111, также расположенным в дополнительном центральном баке 4, и у каждого из них есть собственное переключающее устройство 31. На схеме на фиг.5 показано, что соединительные элементы 21, 22 имеют множество цепей для подачи сигналов в вычислительное устройство дополнительного компьютера управления топливом и приема сигналов из него. И вновь соединительный элемент 21 связан с первым исполнительным двигателем клапана, двигателем 1, для каждого соответствующего клапана 102, 111, а соединительный элемент 22 связан со вторым исполнительным двигателем клапана, двигателем 2, для каждого клапана.
Приведенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения предназначено лишь для иллюстрации. Соответственно, понятно, что в конкретной конструкции и расположении деталей, показанных на чертежах, могут быть выполнены изменения без выхода за пределы объема изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.