[发明专利]用于监控飞机上的关键部件的系统以及方法

说明书

本申请提供了用于监控飞机上的关键部件的系统以及方法。用于监控飞机(12)上的关键部件(14)(例如，电除冰加热器)的系统(10)与方法。将第一电流输入至关键部件(14)中，从关键部件(14)返回第二电流，并且检测关键部件(14)的差动电流。差动电流是第一电流与第二电流之间的差值。从检测的差动电流生成差动电流信号。将差动电流信号与差动电流阈值进行比较，并且基于比较触发预防动作。通过跟踪关键部件(14)的差动电流随着时间的变化来监控关键部件(14)的劣化趋势。

技术领域

本公开总体上涉及对飞机上的故障部件的检测，具体地，对宽体飞机上的故障除冰加热器的检测。

背景技术

飞机飞行依赖于各个控制表面、传感器、转换器(transducer，换能器)以及探测器正确地运行。这些关键部件中的许多安装在飞机的外面，并且由此面临若干环境挑战。冰、雪、或霜在前缘和水平尾翼与竖直尾翼表面上的积聚可改变其空气动力学形状，最终导致失控或升力不足以保持飞机在空中飞行。冰、雪、或霜在传感器、转换器、以及探测器上的积聚导致数据读数错误，还对飞机的功能产生有害的灾难性影响。

为了防止飞行时形成冰，使用来自一个或多个引擎压缩机的热排气进行融化，并且因此防止冰、雪、或霜在暴露于外部环境的关键部件上的危险积聚。然而，需要通气管将来自引擎压缩机的热排气传送至关键部件，由此增加重量、引擎推力需求以及燃料燃烧。出于此原因，在新型飞机上由电除冰加热器替代热排气加热系统。这些除冰加热器由嵌入在金属外壳、金属隔条或碳纤维复合结构体中的电阻线圈或元件构成，金属外壳、金属隔条或碳纤维复合结构体通常被整合到传感器、转换器、以及探测器中，以形成结构化的集成单元。

盐、沙子、污染物、火山灰、冰、湿气、昆虫、附加震动、振动、压力、温度循环等使得这些除冰加热器的性能下降，由此使得部件的使用寿命减少至四至五年。从市场退货而言，发现被腐蚀的除冰加热器由于失去其电绝缘性质的绝缘性下降而随着时间发展出到加热器外壳的导电路径，加热器外壳结合至飞机的底架。该导电路径分流了加热电流，从而允许在飞行时形成、再建以及积聚冰、雪、或霜。

飞机机载系统监控这些除冰加热器的电流，以确定是否存在故障条件。基于监控这些加热器的操作电流生成预警指示。然而，由于制造容差、供应电压变化、以及除冰加热器电流的瞬时特性，现有的机载监控系统被设计为在所有的操作条件下利用加热器电流的大波动性进行操作。例如，随着加热器温度增加，加热器电阻增加，由此加热器电流减少。因此，目前机载监控系统被设计成仅基于两个预定的电流阈值确定两个不同的故障条件：如果测量的加热器电流达到其最小阈值(例如，30mA)，“故障开路”；以及如果测量的加热器电流达到其最大阈值(例如，3A)，“故障短路”。事实上，针对“故障开路”的情况可以是“线缆断开”或“连接器断开”或“加热元件断开”，并且针对“故障短路”的情况可以是“线缆短路”或“连接器短路”。然而，许多故障或失灵电除冰加热器在最小故障阈值与最大故障阈值之间的范围内汲取电流并且由此机载监控系统将其解释为置于“非故障”条件。

因此，现今的机载监控系统未意识到电除冰加热器的适时劣化，直至电流量级逐渐变得足够高而使得上游电路断路器跳闸，从而导致识别“故障短路”条件，或者除冰加热器被烧而发生开路，从而导致识别“故障开路”条件。因此，并非直至除冰加热器完全出现故障(通常在飞行时发生)才存在发生故障的任何指示。因此，现有的机载监控系统不能识别运行时出现故障的大部分除冰加热器。退化的电除冰加热器不再执行其预期功能，从而引起仪器错误、海拔偏离、以及来自这些“非故障”探测器的空速，这会导致驾驶舱混乱和飞机失速缺少干预。