重启飞行中飞行器的多个发动机的制作方法
1.本发明涉及在飞行中重启飞行器发动机的管理。
背景技术：
2.在飞行中停止的发动机是航空中已知的事件。在涡轮喷气发动机的情况下，这种现象被称为“熄火”，指示燃烧的停止。
3.发动机停止可以具有多种原因：供应失败(例如，在热发动机的情况下缺乏燃料)、电涌、在高海拔处缺乏氧气、吸入(例如，鸟类的)
……
。
4.所述事件本身不会非常可能导致失去对飞行器的控制，因为飞行器被设计成即使在发动机故障的情况下也继续飞行。然而，飞行的其余部分以降级的模式实现：推力损失、电和/或液压和/或气动能量供应的部分损失。因此，飞行员通常试图重启在飞行中已经停止的发动机，只要他们判断这样做是明智的。如果多个发动机已经同时停止，则飞行员将试图重启至少一个发动机以能够在改航机场着陆。飞行员将试图依次重启发动机，直到发现可重启的至少一个发动机。该规程可能花费很长时间，更是如此，使得装备飞行器的气动或电能的源(取决于装备飞行器的发动机启动系统的技术)没有被额定供应足够的能量以便试图在短时间内顺序地重启多个发动机，这也延迟了至少一个发动机的潜在重启。
5.于是希望减轻现有技术的这些缺点。特别希望提供一种解决方案，如果飞行器的多个发动机在飞行中停止，则该解决方案使得有可能加速至少一个发动机的重启。
技术实现要素：
6.然后，提出了一种重启飞行器的n个发动机的集合中的、已经在飞行中停止的多个发动机的方法，n≥2，该方法由包括控制器的用于在飞行中重启发动机的自动化管理的系统实现，飞行器的每个发动机由所述控制器之一管理，其中每个控制器(其正控制所述集合中的一个发动机i，i＝1、......、n，并且其检测到所述发动机i已经停止)实现以下步骤：切断对所述发动机i的能量供应；实现所述发动机i的风车启动(windmill starting)；验证所述集合中的至少一个其他发动机是否已停止；如果所述集合中的其他发动机尚未停止，则实现(408)重启所述发动机i的尝试。此外，如果所述集合的至少一个其他发动机j(j＝1、......、n，j≠i)已经停止，则所述控制器中的至少一者实现发动机重启优先级化，包括以下步骤：从控制所述发动机的控制器收集与每个发动机的健康状态有关的信息；根据所收集的信息确定表示重启已经停止的每个发动机的概率的信息；根据表示重启已经停止的每个发动机的概率的信息确定重启已经停止的发动机的序贯次序；以及通过控制所述发动机i的控制器维持所述发动机i的风车启动，直到以重启已经停止的发动机的序贯次序选择了所述发动机i。因为它们是风车启动的，已经停止的发动机因此返回到潜在的重启条件，并且如果可能的话，以这种方式实现的优先级化使得能够尽可能快地改善飞行器的工作状态。如果至少一个发动机可以被重启，则实现了有待重启的发动机的适当选择。
7.根据一个特定实施例，所收集的信息包括：所讨论的发动机的工作模式的指示；由
所讨论的发动机的传感器感测到的振动的指示；由所讨论的发动机的传感器感测到的温度的指示；所讨论的发动机的启动系统的状态的指示；以及所讨论的发动机的能量供应状态的指示。
8.根据一个特定实施例，表示重启所述发动机之一的概率的信息是所述发动机的健康状态得分，并且该健康状态得分取决于：所述发动机相对于一个或多个第一预定义阈值的温度裕度；在飞行期间在所述发动机的水平处感测到的相对于一个或多个第二预定义阈值的峰值振动值；所述发动机的启动系统的工作状态；以及所述发动机的能量供应的工作状态。
9.根据一个特定实施例，控制所述集合中的一个发动机i(i＝1、......、n)并且检测到所述发动机i已经停止的每个控制器实现以下步骤：确定发动机i的自动重启是否在进行中；如果发动机i的自动重启在进行中，则监测发动机i的自动重启的进程；如果发动机i的自动重启不在进行中或者如果发动机i的自动重启已经失败，则在发动机重启优先级化中包括发动机i。
10.还提出了一种计算机程序，该计算机程序可被存储在介质上和/或从通信网络下载以便被处理器读取。该计算机程序包括当所述程序被处理器执行时用于实现在其任一实施例中的前述方法的指令。还提出了一种存储这种计算机程序的信息存储介质。
11.还提出了一种用于重启飞行器的飞行中发动机的自动化管理的系统，该飞行器包括n个发动机的集合，n≥2，该系统包括控制器，飞行器的每个发动机由所述控制器之一管理，其中每个控制器控制所述集合中的一个发动机i，i＝1、......、n，并且检测到所述发动机i已经停止，该系统包括被配置成实现以下步骤的电子电路系统：切断对所述发动机i的能量供应；实现所述发动机i的风车启动；验证所述集合中的至少一个其他发动机是否已停止；如果所述集合中的其他发动机尚未停止，则实现重启所述发动机i的尝试。此外，所述控制器中的至少一个包括电子电路系统，所述电子电路系统被配置成如果所述集合的至少一个其他发动机j(j＝1、......、n，j≠i)已经停止，则实现发动机重启优先级化，包括以下步骤：从控制所述发动机的控制器收集与每个发动机的健康状态有关的信息；根据所收集的信息确定表示重启已经停止的每个发动机的概率的信息；根据表示重启已经停止的每个发动机的概率的信息确定重启已经停止的发动机的序贯次序；以及通过控制所述发动机i的控制器维持所述发动机i的风车启动，直到以重启已经停止的发动机的序贯次序选择了所述发动机i。
12.还提出了一种包括n个发动机的集合(n≥2)以及如上所述的用于发动机的飞行中重启的自动化管理的系统的飞行器。
附图说明
13.通过阅读对至少一个实施例的以下说明，本发明的上述特征以及其他特征将变得更加清晰明显，所述说明是参照附图给出的，在附图中：
14.[图1]以俯视图示意性地解说了配备有用于在飞行中重启飞行器发动机的自动化管理的系统的飞行器；
[0015]
[图2]示意性地解说了自动重启管理系统的控制器硬件架构的一个示例；
[0016]
[图3]示意性地地解说了用于管理已经停止的发动机的飞行中重启的算法；
[0017]
[图4]示意性地解说了用于多个发动机的飞行中重启的联合管理的算法；以及
[0018]
[图5]示意性地地解说了用于多个发动机的飞行中重启优先级化算法。
具体实施方式
[0019]
图1示意性地解说了俯视地观察的飞行器100，其配备有n个发动机的集合(n≥2)110和用于发动机的飞行中重启的自动化管理的系统120。
[0020]
发动机130优选地是涡轮喷气发动机。然而，发动机130可以是一些其他类型，例如氢气发动机。
[0021]
系统120包括每个发动机至少一个控制器130。控制器130通过通信系统140互连并连接到航空电子装置150。
[0022]
注意，大多数当今的发动机配备有先进的电子电路系统，带有许多传感器，其可以包括自动重启系统。
[0023]
如下文详细描述的，当多个发动机已经停止时，系统120实现发动机的飞行中重启的联合管理的功能。已经停止的发动机是旋转部件静止的发动机，或不提供推力但鼓风机旋转的发动机，由空气以风车的方式驱动(这被称为风车启动)。相反，在自动重启过程中、在重启期间(通过飞行员的行动，或自动地)、或在工作中(旋转部件正在转动并且发动机提供推力，即运转)的发动机不是已经停止的发动机。
[0024]
用于发动机的飞行中重启的联合管理的功能可以由控制器130并行实现，使得每个控制器130能够独立地但是以相同的方式确定按照重启发动机的次序给予哪个发动机什么优先级。
[0025]
替换地，系统120还包括例如集成在航空电子装置150中的中央控制器160，该中央控制器160确定在重启发动机的次序中给予哪个发动机什么优先级并相应地指令控制器130。图2示意性地解说了系统120的控制器硬件架构200，无论其是中央控制器160和/或控制器130。
[0026]
控制器200然后包括通过通信总线210连接的：处理器或cpu(中央处理单元)201；ram(随机存取存储器)存储器202；只读存储器(rom)203，例如闪存；信息存储介质(ism)(例如硬盘驱动器(hdd))或存储介质读取器(诸如sd(安全数字)读卡器204)；至少一个通信接口205，其使得控制器200能够与飞行器100上的其他设备交互，并且更具体地与系统120的至少一个其他控制器交互。
[0027]
处理器201能够执行从rom 202、从外部存储器(未示出)、从诸如sd卡之类的存储介质或者从通信网络(未表示)加载到ram 203中的指令。当控制器200上电时，处理器201能够从ram 202读取指令并且执行它们。这些指令形成使处理器201执行此处描述的行为、步骤和算法的计算机程序。
[0028]
因此，在此描述的行为、步骤和算法中的一些或全部可以通过由可编程机器(诸如数字信号处理器(dsp)或微控制器)执行指令集以软件形式实现，或者通过机器或专用组件(芯片)或专用组件集(芯片组)(诸如现场可编程门阵列(fpga)或专用集成电路(asic))以硬件形式实现。系统120一般包括被适配和配置成实现这里描述的行为、步骤和算法的电子电路系统。
[0029]
[图3]图解地解说了用于管理已经停止的发动机的飞行中重启的算法。图3的算法
由每个控制器130实现。
[0030]
在步骤301中，控制发动机i(i＝1、......、n)的控制器130检测到所述发动机i已经停止。如已经指出的，装备现代飞行器的发动机装备有多个传感器和能够实时收集和处理关于它们的工作状态的大量信息的先进电子电路系统。
[0031]
在步骤302中，控制发动机i的控制器130确定发动机i的自动重启是否正在进行。发动机i的这种自动重启可例如已经由集成到发动机i中的另一控制器触发。例如，其他控制器由发动机供应商提供和管理(例如在全权数字发动机控制(fadec)型系统中)，并且控制器130由航空电子供应商提供和管理。在内燃机中，如果传感器检测到燃烧故障，则自动重启通常通过煤油的注入和火花塞的通电来实现。如果自动重启正在进行，则执行步骤305；如果没有，则执行步骤303。
[0032]
在步骤303中，控制发动机i的控制器130切断发动机i的能量供应(煤油、氢气、电力
……
)。例如，控制发动机i的控制器130切断发动机i的燃料(化学能)的供应，并且在电动发动机的情况下，控制发动机i的控制器130切断发动机i的电力(电能)供应。然后，由(例如，集成到发动机中的)另一控制器进行的发动机i的暂时自动重启将不起作用。发动机i的能量供应(煤油、氢气、电力
……
)优选地在发动机i的上游(而不是在发动机i中)切断。
[0033]
在接下来的步骤304中，控制发动机i的控制器130进入用于发动机的联合管理的规程，以便将除了发动机i之外的可能的至少一个发动机130纳入考虑。然后，图3的算法终止。
[0034]
在步骤305中，控制发动机i的控制器130监测发动机i的自动重启的进程。在步骤306中，控制发动机i的控制器130验证发动机i的自动重启是否已经成功。如果是，执行步骤307；否则，该算法切换到步骤303以便切断能量供应并且进入用于发动机的联合管理的规程。发动机i因此可以被包括在发动机重启优先级化规程中。
[0035]
在步骤307中，控制发动机i的控制器130终止管理发动机i的飞行中重启。
[0036]
图4示意性地解说了用于已经停止的多个发动机的飞行中重启的联合管理的算法。图4的算法提供前述步骤304的详细特定实施例。在图4的算法开始时，发动机i的能量供应被切断(在步骤303之后)。
[0037]
在步骤401中，控制发动机i的控制器130实现由飞行器通过空气的运动引起的发动机i的风车启动。风车发动机启动是指发动机由于相对空气速度而旋转。在涡轮喷气发动机上，风车启动使鼓风机转动，目的是驱动n2轴杆。当达到压缩阈值(例如，20％)时，与在地面上启动发动机(比风车启动更长的规程)不同，可以实现火花塞的通电以重启发动机，而无需依靠(气动或电动)启动系统。
[0038]
在步骤402中，控制发动机i的控制器130验证飞行器100是否满足使符合可应用的发动机重启包络的发动机能够重启的条件。发动机重启包络的特征被存储在所述控制器130可用的存储器中。发动机重启包络是至少取决于关于飞行器100的空气速度和高度的信息并且将发动机i重启的概率要满足的条件限定为大于或等于预定义阈值的轮廓(profile)。该飞行中的信息由飞行器100的航空电子装置150提供。该发动机重启包络可以限定多个轮廓部分，这些轮廓部分具体用于由启动系统(无论是启动器还是气动启动系统)辅助的重启以及用于风车启动。
[0039]
在步骤403中，控制发动机i的控制器130验证飞行器100的多个发动机是否已经停
止。控制器130互连或连接到中央控制器160，使得每个控制器130能够获得关于飞行器100的每个发动机110的当前工作模式的信息以及关于所述发动机110的其他信息(感测到的振动、温度、能量供应
……
)。如果多个发动机110已经停止，则执行步骤404；如果没有停止，则执行步骤408。
[0040]
在步骤404中，控制发动机i的控制器130验证已经停止的发动机的并行重启是否可能和/或被授权。例如，控制发动机i的控制器130验证飞行器100是否具有足够的电能来执行该并行启动。根据另一示例，控制发动机i的控制器130验证飞行器100是否是授权两个或更多个发动机同时重启的类型。该信息由飞行器100的航空电子装置150提供。如果已经停止的发动机的并行重启是可能的，则步骤408被实现；如果没有，则步骤405被实现。
[0041]
步骤404是可任选的。如果被省略(例如，因为在控制器130中预先建立在多个发动机已经停止的情况下，停止的发动机重启优先级化规程是强制的)，在多个发动机110已经停止的情况下，算法从步骤403移到步骤405。
[0042]
在步骤405中，控制发动机i的控制器130进入用于对已经停止的发动机的重启的优先级化的规程。该规程旨在限定已经停止的发动机必须以何种序贯次序重启以使重启已经停止的发动机中的至少一个发动机110的机会最大化。可以由每个控制器130以相同的方式(以获得相同的结果)实现用于对已经停止的发动机的重启的优先级化的规程。替换地，用于对已经停止的发动机的重启的优先级化的规程可以在中央控制器160的级别处集中，然后相应地指令控制器130。
[0043]
下文参考图5描述步骤405的一个特定实施例。
[0044]
在步骤406中，控制发动机i的控制器130然后根据在步骤405中确定的序贯次序验证发动机i是否被选择用于重启。如果是，则执行步骤408；否则，执行步骤407。
[0045]
在步骤407中，控制发动机i的控制器130根据在步骤405中确定的序贯次序等待其要被选择的轮次(turn)。当控制发动机i的控制器130接收到(从另一控制器130或从中央控制器160)指示另一发动机110的重启的结束(是否成功)的信息时，控制发动机i的控制器130重复步骤406以确定其轮次是否已经到达。只要其要被选择的轮次尚未到达(并且只要尚未接收到放弃重启的指令)，控制发动机i的控制器130就维持发动机i的风车启动，以便使所述发动机i处于用于重启的最佳可能条件。
[0046]
在步骤408中，控制发动机i的控制器130尝试重启发动机i。然后，控制发动机i的控制器130重新激活在步骤303中切断的能量供应。发动机i的控制器130向其他控制器130(即控制发动机j(j＝1、
……
、n，j≠i)的控制器130)通知发动机i的重启的进展。取决于飞行器100相对于发动机重启包络的条件，可以在有或没有启动系统辅助的情况下完成所尝试的重启。
[0047]
在发动机i的所尝试重启失败的情况下，发动机i放弃其轮次并且随后以在步骤405中确定的序贯次序将优先级给予下一发动机。在一个特定实施例中，实现了对已经停止的发动机的重启的新的优先级化，该新的优先级化考虑了发动机i的失败的重启。这使得有可能考虑飞行器100的新情况以及要被重启的任何剩余发动机的优先级的随后修改。
[0048]
图5示意性地解说了用于已经停止的多个发动机的飞行中重启的优先级化的算法。图5的算法提供前述步骤405的一个特定详细实施例。作为解说，考虑图5的算法由中央控制器160实现。
[0049]
在步骤501中，中央控制器160收集与每个发动机110的健康状态有关的信息。此信息包括所讨论的发动机的工作模式的指示：停止、进行中的自动重启、风车启动、进行中的重启、正在运行。此信息优选地包括由所讨论的发动机110的这些传感器感测到的振动的指示。此信息优选地包括由所讨论的发动机110的传感器感测到的温度的指示。此信息优选地包括所讨论的发动机110的能量供应状态的指示。此信息优选地包括所讨论的发动机110的启动系统的状态的指示。该信息可以被收集或者可替换地系统地收集或者可替换地根据需要收集。例如，仅当设想使用所讨论的启动系统重启发动机110时，中央控制器160可以收集与发动机110的启动系统的状态相关的信息。
[0050]
在步骤502中，中央控制器160基于在步骤501中收集的信息，为飞行器100的发动机的集合中已经停止(给定其操作状态)的每个发动机110确定表示重启所述发动机110的概率的信息。
[0051]
在一个特定实施例中，表示重启所述一个发动机110的概率的信息是所述发动机110的健康状态得分。健康状态得分例如是与所述发动机110要被重启的资质(aptitude)相关的一组参数的加权和。健康状态得分则取决于所述发动机相对于一个或多个预定义阈值(例如，相对于用于防止所述发动机损坏的可接受理论上限)的温度裕度、取决于在飞行期间在所述发动机110的水平处感测到的相对于一个或多个预定义阈值的振动峰值(这可能是发动机轴杆的虚弱的症状)、取决于所述发动机110的启动系统的工作状态、取决于所述发动机110的能量供应(燃料供应、电力供应
……
)的工作状态。健康状态得分可以将发动机重启包络纳入考虑。实际上，鉴于给定飞行器100的高度和速度的发动机重启包络将需要由启动系统重启并且针对其所收集的信息指示失败的启动系统的发动机在重启已经停止的发动机的次序中不优先。
[0052]
可以使用其他准则，只要它们解决了与要被重启的所述发动机110的资质相关的参数。
[0053]
在步骤503中，中央控制器160根据表示重启每个停止的发动机110的概率的信息确定重启停止的发动机的次序。重启所述一个发动机110的概率越高，发动机110在发动机重启次序中的优先级越高。
[0054]
在步骤504中，中央控制器160根据在步骤503中确定的重启次序来选择最高优先级的发动机110。然后，通过上述步骤407和408，控制该发动机的控制器130进行尝试重启所述发动机。
[0055]
在步骤505中，中央控制器160等待用于重启步骤504中选择的发动机的规程结束，不论其是成功还是失败。
[0056]
在步骤506中，中央控制器160验证是否仍然存在有待重启的至少一个发动机。如果是，则重复步骤504，并且根据在步骤503中确定的重启次序选择次高优先级的发动机110以供重启。在一个特定实施例中，如果仍然存在不止一个发动机要重启，则该算法循环到步骤501，从而使得有可能将自从最后一次执行步骤503以来发生的任何变化(工作模式、温度
……
)纳入考虑。如果没有发动机要重启，则执行步骤507。
[0057]
在一个特定实施例中，中央控制器160在尝试重启另一停止的发动机之前等待经由航空电子正在150来自飞行器100的驾驶舱确认。
[0058]
在步骤507中，中央控制器160终止停止的发动机重启规程。
技术特征：
1.一种重启飞行器(100)的n个发动机(110)集合中的在飞行中已经停止的多个发动机的方法，n≥2，所述方法由包括控制器(130、160)的用于重启飞行中的发动机的自动化管理的系统(120)实现，所述飞行器(100)的每个发动机(110)由所述控制器之一(130)管理，其中控制所述集合中的一个发动机i并且检测到所述发动机i已经停止的每个控制器执行以下步骤，i＝1、
……
、n：-切断(303)对所述发动机i的能量供应；-实现(401)所述发动机i的风车启动；-验证所述集合中的至少一个其他发动机是否已停止；-如果所述集合中的其他发动机尚未停止，则实现(408)重启所述发动机i的尝试；并且其中，如果所述集合的至少一个其他发动机j已经停止，j＝1、
……
、n，j≠i，则所述控制器(160、130)中的至少一者实现(405)发动机重启优先级化，包括以下步骤：-从控制所述发动机(110)的所述控制器(130)收集与每个发动机(110)的健康状态有关的信息；-根据所收集的信息确定(502)表示重启已经停止的每个发动机的概率的信息；-根据表示重启已经停止的每个发动机的概率的所述信息确定(503)重启已经停止的发动机的序贯次序；以及-通过控制所述发动机i的所述控制器(130)维持(407)所述发动机i的风车启动，直到以重启已经停止的所述发动机的所述序贯次序选择了所述发动机i。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，收集的所述信息包括：-所讨论的发动机的工作模式的指示；-由所讨论的发动机的传感器感测到的振动的指示；-由所讨论的发动机的传感器感测到的温度的指示；-所讨论的发动机的启动系统的状态的指示；以及-所讨论的发动机的能量供应状态的指示。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，表示重启所述发动机之一的概率的所述信息是所述发动机的健康状态得分，并且其中所述健康状态得分取决于：-所述发动机相对于一个或多个第一预定义阈值的温度裕度；-在飞行期间在所述发动机的水平处感测到的相对于一个或多个第二预定义阈值的峰值振动值；-所述发动机的启动系统的工作状态；以及-所述发动机的能量供应的工作状态。4.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，控制所述集合中的一个发动机i并且检测到所述发动机i已经停止的每个控制器实现以下步骤，i＝1、
……
、n：-确定(302)所述发动机i的自动重启是否在进行中；-如果所述发动机i的自动重启在进行中，则监测所述发动机i的自动重启的进程；-如果所述发动机i的自动重启不在进行中或者如果所述发动机i的自动重启已经失败，则在所述发动机重启优先级化中包括所述发动机i。5.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令在由处理器执行时实现如权利要求1到4中任一项所述的方法。
6.一种存储指令的信息存储介质，所述指令在由处理器执行时实现如权利要求1到4中任一项所述的方法。7.一种用于重启包括n个发动机的集合的飞行器(100)的飞行中发动机的自动化管理的系统(120)，n≥2，所述系统包括控制器(130、160)，所述飞行器(100)的每个发动机(110)由所述控制器之一(130)管理，其中控制所述集合中的一个发动机i并且检测到所述发动机i已经停止的每个控制器包括电子电路系统，i＝1、
……
、n，所述电子电路系统被配置成实现以下步骤：-切断对所述发动机i的能量供应；-实现所述发动机i的风车启动；-验证所述集合中的至少一个其他发动机是否已停止；-如果所述集合中的其他发动机尚未停止，则实现重启所述发动机i的尝试；并且其中，所述控制器(160、130)中的至少一个控制器包括电子电路系统，所述电子电路系统被配置成如果所述集合的至少一个其他发动机j已经停止，则实现发动机重启优先级化，j＝1、
……
、n，j≠i，包括以下步骤：-从控制所述发动机(110)的所述控制器(130)收集与每个发动机(110)的健康状态有关的信息；-根据所收集的信息确定表示重启已经停止的每个发动机的概率的信息；以及-根据表示重启已经停止的每个发动机的概率的信息确定重启已经停止的发动机的序贯次序；以及-通过控制所述发动机i的所述控制器(130)维持所述发动机i的风车启动，直到以重启已经停止的所述发动机的序贯次序选择了所述发动机i。8.一种包括n个发动机的集合(n≥2)以及如权利要求7所述的用于发动机的飞行中重启的自动化管理的系统(120)的飞行器(100)。
技术总结
一种用于飞行器(100)的发动机(110)的飞行中重启的自动化管理系统(120)，包括控制器(130、160)，该飞行器(100)的每个发动机(110)由所述控制器之一(130)管理。检测到已停止的发动机的控制器(130)：切断该发动机的能量供应，并执行风车发动机启动。若至少一个其他发动机已停止，则发动机重启的优先级化包括：收集与每个发动机的健康状态有关的信息(110)；根据所收集的信息确定表示重启已停止的每个发动机的概率的信息；根据表示重启已停止的每个发动机的概率的信息确定重启已停止的发动机的序贯次序。已停止的每个发动机继续风车启动，直到以重启已停止的发动机的序贯次序选择所讨论的发动机。因此，尽可能快地改善飞行器的操作状态。的操作状态。的操作状态。
