CN119691901A - 航行中机翼防冰引气高温预警优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，属于航空机翼防冰系统技术领域，其包括步骤：获取飞机发动机引气预冷器换热效率及不同飞行高度下的飞机历史飞行数据；创建飞机机翼防冰预警温度表达式；根据防冰预警温度表达式及获取数据，计算机翼防冰引气高温预警界限；当航行中发生机翼防冰引气高温预警时，通过对比显示，判断当前开启机翼防冰的高度‑温度是否在计算得到的机翼防冰引气高温预警界限范围内，并根据优化判断的结果，采取针对防冰引气高温预警的操作。本发明能够协助飞行员判断，有效减少航班返航、备降等不正常事件的发生。

Description

航行中机翼防冰引气高温预警优化方法

技术领域

本发明属于航空机翼防冰系统技术领域，特别涉及一种航行中机翼防冰引气高温预警优化方法。

背景技术

飞机发动机引气的主要作用是将来自发动机的高温高压气体提供给下游用气系统使用，包括发动机起动系统、空调和增压系统、发动机进口整流罩防冰系统、机翼防冰系统等。这些系统正常运行对于确保飞机的安全性和舒适性至关重要。

以机翼防冰系统为例，航空发动机引气系统为机翼防冰系统提供热空气，热空气通过机翼防冰活门对机翼前缘进行热气防冰，在引气防冰过程中，如果发动机引气温度超过航空系统设定的告警温度时，航空系统会立刻产生如L/R ENG BLEED FAULT告警，显示发生超温警示。而飞行员在这种情况下只能看到告警信息和温度异常，因缺少具体数据做进一步地辅助判断，为确保飞机及人员安全，飞行员一般会采取返航或备降然后排除故障的操作，导致航班返航、后续航班延误、取消等不正常事件，不仅给旅客带来不便，还会对航空公司、机场、相关产业乃至整个社会造成广泛的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，通过创建的机翼防冰预警温度表达式，计算机翼防冰引气高温预警界限；在飞机发动机引气发生超温告警时，判断当前开启机翼防冰的高度-温度是否在计算得到的机翼防冰引气高温预警界限范围内，以协助飞行员采取最佳操作方式，避免不正常事件发生。

为实现上述目的，本发明公开了一种航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其包括：

S1、获取飞机发动机引气预冷器换热效率η；

S2、根据获取的飞机发动机引气预冷器换热效率η，创建飞机机翼防冰预警温度表达式：

T＝(W+ηT_Hin-T_Hin)/η-T_ISA

其中，T为飞机所在高度的防冰预警温度，W为飞机机翼防冰引气温度预警值，η为飞机发动机引气预冷器换热效率，T_Hin为飞机发动机引气预冷器热边入口温度，T_ISA为飞机所在高度的国际标准大气最高结冰温度；

S3、获取不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，根据历史飞行数据及创建的机翼防冰预警温度表达式，计算在不同飞行高度下的机翼防冰引气高温预警界限；

S4、当航行中发生机翼防冰引气高温预警时，判断是单发引气高温预警失效还是双发引气高温预警失效，如果是单发引气高温预警失效则执行步骤S5；如果是双发引气高温预警失效，则执行步骤S7；

S5、关闭失效一侧的发动机引气，由另一侧发动机引气供给左右两侧进行机翼除冰；

S6、当剩余的一侧单发引气工作条件下，再次出现机翼防冰引气高温预警时，则执行步骤S7；

S7、通过对比显示，判断当前开启机翼防冰的高度-温度是否在构建的机翼防冰引气高温预警界限范围内，如果在界限范围内，则执行步骤S8，如果不在界限范围内，则执行步骤S9；

S8、飞机脱离结冰气象、关闭机翼防冰系统，重置引气，返航或者备降；

S9、飞机脱离结冰气象、关闭机翼防冰系统，重置引气，再次开启机翼防冰，确认无故障后，继续执行航班任务。

进一步地，所述飞机机翼防冰引气温度预警值W为260度。

进一步地，所述步骤S3、获取不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，根据历史飞行数据及创建的机翼防冰预警温度表达式，计算在不同飞行高度下的机翼防冰引气高温预警界限，具体包括：

S31、获取结冰限制组合包线最高结冰温度-高度数据序列X；

X＝{(t₁,h₁),(t₂,h₂),……,(t_i,h_i),……,(t_n,h_n)}

其中，i为1-n的正整数，t_i为结冰限制组合包线上i点的大气最高结冰温度，h_i为i点的高度。

S32、获取不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，包括多组同一时间戳下、相互匹配的飞行高度、飞行速度、发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin和外界温度数据；

S33、令i＝1；

S34、获取温度-高度数据序列X中的第i个数据，在不同飞行高度下的历史飞行数据中，寻找满足外界环境温度＝第i个数据的大气最高结冰温度t_i，且飞机飞行高度＝第i个数据的高度h_i的数据组，得到该数据组内的飞机飞行速度数据vⁱ及发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin ⁱ；

S35、依据得到的同一时间戳下的飞机飞行速度vⁱ、飞机的飞行高度h_i及飞机所处的环境温度t_i，在厂家提供的η＝f(h,v,t)的数据对应关系中，匹配查找得到发动机引气预冷器操作条件下的换热效率ηⁱ；

S36、将得到的数据，代入创建的机翼防冰预警温度表达式中，计算出与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的防冰预警界限温度；

Tⁱ＝(Wⁱ+ηⁱT_Hin ⁱ-T_Hin ⁱ)/ηⁱ-T_ISA ⁱ

其中，Tⁱ为飞机所在高度的防冰预警界限温度，即与结冰限制包线上第i个点相匹配的防冰预警界限温度；Wⁱ为飞机防冰引气预警温度值260度；ηⁱ为与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的飞机发动机引气预冷器换热效率，T_Hin ⁱ为与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的飞机发动机引气预冷器热边入口温度，T_ISA ⁱ为与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的国际标准大气最高结冰温度，此时，T_ISA ⁱ＝t_i；

S37、令i＝i+1，判断i>n是否成立，是则执行步骤S39；否则执行步骤S38；

S38、重复执行步骤S34-S37，得到与结冰限制组合包线上各标准大气最高结冰温度点相匹配的各防冰预警界限温度。

进一步地，步骤S34中如果满足条件的数据点有多个，则选择发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin最低的数据及其对应的飞机飞行速度v。

进一步地，步骤S35中换热效率η也能够取最大的设计值参与计算，则求出的飞机所在高度的防冰预警阈值温度T越大，界限越高，飞机的运行安全性越高。

进一步地，步骤S37中对比显示的方式包括将预警界限中的环境温度-飞行高度录入飞控系统中，在预警时显示信息。

进一步地，步骤S37中对比显示的方式包括在CAS信息里加入预警内容。

进一步地，步骤S37中对比显示的方式还包括设置指示灯进行指示提醒。

进一步地，本发明方法还包括：在飞行进入结冰区，需要开启机翼防冰时，通过对比显示当前开启机翼防冰的高度-温度是否在防冰预警界限范围内，如果不在防冰预警界限范围内，则将飞机降低到能够开启机翼防冰的高度再开启机翼防冰。

进一步地，本发明方法还包括：地面出现的单发引气故障后放飞，在空中出现发动机引气超温警告，通过对比显示当前开启机翼防冰的高度-温度是否在防冰预警界限范围内，如果不在防冰预警界限范围内，将飞机降低到能够开启机翼防冰的高度，采取重置引气，引气恢复，增压恢复，重启防冰措施，用于减少航班返航、备降的不正常事件发生。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明根据获取的飞机发动机引气预冷器换热效率及不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，创建飞机所在高度的防冰预警温度表达式，计算出飞机发动机引气预冷器在结冰限制组合包线上方的性能温度裕量，即机翼防冰引气高温预警界限，为飞行员提供了具体数据辅助判断，得到更优化的判断结果。

2、本发明根据飞机的结冰限制包线和实际的设计能力构建发动机引气高温预警的温度-高度关系，根据该温度-高度关系可以明确判断开启飞机防冰引气时是否在防冰引气高温预警的界限范围内，得出对应优化的判断结果。

3、本发明在寻找历史飞行数据中飞行不同高度下，满足外界环境温度＝第i个数据的大气最高结冰温度t_i，且飞机飞行高度＝第i个数据的高度h_i的数据点时，如果满足条件的数据点有多个，则选择发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin最低的数据为T_Hin ⁱ及其对应的飞机飞行速度vⁱ，，使求出的飞机所在高度的防冰预警界限温度T更大，界限越高，飞机的运行安全性更高。

附图说明

图1为本发明一种航行中机翼防冰引气高温预警优化方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例的航空发动机引气示意图；

图3为本发明一个实施例的连续最大结冰限制包线图；

图4为本发明一个实施例的间断最大结冰限制包线图；

图5为本发明一个实施例的结冰限制组合包线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例作进一步说明。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以运输类飞机为例，飞机装有两个独立的结冰探测器，任一结冰探测器探测到结冰都会发出结冰信号。当飞机在结冰条件下飞行时，随着结冰探测器探头上结冰量的增加，探头的振动频率降低到设定频率时，结冰探测器将发出结冰信号，提示驾驶员采取防冰措施。机翼防冰系统的作用是防止机翼前缘结冰，在飞行中，这个系统将发动机引气提供给左右机翼上的三个缝翼。当结冰探测器发出结冰信号时，驾驶员根据结冰情况手动打开机翼防冰开关，来自气源系统经调温调压后的热空气分别通过两侧机翼防冰活门、防冰单向活门和伸缩管，供入前缘缝翼笛形管以满足防冰的热量分配需求。

本发明提供一种航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，用于在航行中，飞机结冰探测器发出结冰信号，驾驶员启动机翼防冰，将发动机引气提供给机翼上的三个缝翼以后，飞机发生了超温告警时，提供一种引气温度-飞行高度信息指示，指导飞行员进行机翼防冰引气高温预警的优化判断，采取最佳操作。

如图1-图5所示，本发明方法包括以下步骤：

S1、获取飞机发动机引气预冷器换热效率η。

航空发动机引气系统通过发动机引气预冷器进行温度调节，确保提供的压缩空气具有适当的温度，防止引气超温，保护飞机各系统的正常运行。当发动机引气预冷器的换热能力不足以满足系统温度控制要求时，系统会发生超温告警，因此可以根据发动机引气预冷器的设计性能边界确定高温预警边界线，进行引气温度-飞行高度信息指示，辅助飞行员优化判断预警原因，采取正确操作，减少不必要的损失。

对于运输类飞机中已匹配的固定型号的发动机引气预冷器，生产厂家通常会提供换热效率η的相关数据，其中包括最大换热效率和操作条件下的换热效率。操作条件下的换热效率即发动机引气预冷器在实际工况下的换热效率，厂家提供数据对应关系数据：

η＝f(h,v,t)

其中，h为飞机的飞行高度，v为飞机的飞行速度，t为飞机所处的外界环境温度。

S2、根据获取的飞机发动机引气预冷器换热效率η，创建飞机所在高度的防冰预警温度表达式：

T＝(W+ηT_Hin-T_Hin)/η-T_ISA

其中，T为飞机所在高度的防冰预警界限温度，W为飞机防冰引气预警温度值，η为飞机发动机引气预冷器换热效率，T_Hin为飞机发动机引气预冷器热边入口温度，T_ISA为飞机所在高度的国际标准大气最高结冰温度。

关于表达式中的飞机防冰引气预警温度值W：

发动机引气预冷器将发动机引出的高温压缩空气进行换热降温，调节到满足机翼防冰和空调需求的温度。来自发动机的引气预冷器热边入口温度通常较高，通过发动机引气预冷器调节后由发动机引气预冷器热边出口供给机翼进行防冰，因为材料的耐温特性等原因，典型的发动机引气温度预警值为引气温度不超过260℃，即飞机防冰引气预警温度值W为260℃。通常空调包换热器材料的耐温特性为260℃，因此典型的发动机引气温度预警值为：引气温度不超过260℃。如果材料发生变化，这个值也会发生变化。

关于表达式中的飞机发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin：

飞机发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin可以通过飞机上的温度传感器和相关的测量系统获取，在飞机发动机引气预冷器的热边入口安装有温度传感器，这些传感器能够实时测量通过发动机引气预冷器的空气温度。飞机上也通常会有数据采集和处理系统，如飞行数据记录器FDR或快速访问记录器QAR，这些系统会记录包括发动机引气预冷器入口温度在内的各种飞行参数。

关于表达式中的飞机所在高度的国际标准大气结冰温度T_ISA：

根据公开的运输类飞机适航标准CCAR里的关于大气结冰条件附录C记载，空中的标准大气结冰条件分为(a)连续最大结冰及(b)间断最大结冰，具体如下：

(a)连续最大结冰：大气结冰状态的最大连续强度(连续最大结冰)由云层液态水含量、云层水滴平均有效直径和周围空气温度三个变量决定，用高度和温度表示的结冰限制包线列于其附录图中。本发明将此其附录图命名为连续最大结冰限制包线图，如附图3所示。

(b)间断最大结冰：大气结冰状态的最大间断强度(间断最大结冰)由云层液态水含量、云层水滴平均有效直径和周围空气温度三个变量决定，用高度和温度表示的结冰限制包线列于其附录图中。本发明将此其附录图命名为间断最大结冰限制包线图，如附图4所示。

附录中的结冰限制包线基于结冰温度随高度的变化是服从国际标准大气(ISA)变化率的，而飞机发动机的设计必须满足公开的运输类飞机适航标准CCAR里附录C的结冰限制包线中大气结冰的最高温度值的要求，根据结冰限制包线可以实时获取飞机所在高度的国际标准大气最高结冰温度T_ISA；在飞机结冰探测器发出结冰信号，驾驶员启动机翼防冰，将发动机引气提供给机翼上的三个缝翼以后，飞机发生超温告警时，发动机引气预冷器进行温度调节，发动机引气预冷器的换热能力不足以满足系统温度控制要求时，系统会发生超温告警，因此可以根据计算发动机引气预冷器的设计性能边界在国际标准大气最高结冰温度T_ISA之上，因为向下的温度更低，代表外界温度越低，则越不容易发生超温告警的温度裕值，确定高温预警边界线，进行引气温度-飞行高度信息指示，辅助飞行员优化判断，采取正确操作，减少不必要的损失。

融合连续最大结冰限制包线图及间断最大结冰限制包线图，可以得到运输类飞机适航标准CCAR里附录C的结冰限制组合包线示意图，如附图5所示，图中带Δ的实线和虚线的线段部分上的各点，为本发明后续所使用的结冰限制组合包线最高结冰温度的点。

S3、获取飞行不同高度下的飞机历史飞行数据，根据飞机历史飞行数据及创建的机翼防冰预警温度表达式，计算在不同飞行高度下的机翼防冰引气高温预警界限，具体包括：

S31、获取结冰限制组合包线最高结冰温度-高度数据序列X。

根据结冰限制组合包线示意图中结冰限制组合包线上各点的大气最高结冰温度与高度数据的对应关系，获取结冰限制包线上各点的最高结冰温度-高度数据序列X:

X＝{(t₁,h₁),(t₂,h₂),……,(t_i,h_i),……,(t_n,h_n)}

其中，t_i为结冰限制包线上第i点的大气最高结冰温度，h_i为i点的高度；i为1-n的正整数，n的大小，取决于计算数据的密度。如附图5所示，最大的气压高度为30000ft，当以平均10ft为单位计算一个点时，n为3000；当以平均1ft为单位计算一个点时，n为30000；当以平均0.5ft为单位计算一个点时，n为60000。

S32、获取不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，包括多组同一时间戳下、相互匹配的飞行高度、飞行速度、发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin和外界温度数据。

飞机的历史飞行数据记录系统或黑盒子会记录大量的飞行参数，这些参数包括但不限于飞行高度、飞行速度、各种温度读数，包括发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin以及外界环境温度。这些数据通常都会带有时间戳，以记录它们发生的具体时间。

在飞机不同飞行高度下的大量飞行数据中，获取多组数据，每组数据代表一个数据点，在这个数据点中记载有同一时间戳下的飞行高度、飞行速度、发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin和外界温度数据。即本发明获取的是在一个时间点上，同时记载、相互匹配的一组数据，至少包括4个数据：飞行高度、飞行速度、发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin和外界环境温度的数据，之所以取同一个时间戳下的数据，是因为，在同一个时刻下的数据体现了飞机各方面与外界条件的紧密关联和性能呈现。这些数据是通过飞机上的传感器收集的，并通过飞机的航电系统进行处理和记录。

S33、令i＝1。

S34、获取温度-高度数据序列X中的第i个数据，在不同飞行高度下的历史飞行数据中，寻找数据点内的数据同时满足：外界环境温度＝第i个数据的大气最高结冰温度t_i，且飞机飞行高度＝第i个数据的高度h_i的数据点，得到该数据点中同一个时间戳下的相匹配的飞机飞行速度vⁱ及发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin ⁱ。

进一步地，如果满足条件例如高度和温度分别相等的数据点有多个，则选择发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin中最低的数据为T_Hin ⁱ及其对应的飞机飞行速度vⁱ。目的是发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin越低，则求出的飞机所在高度的防冰预警界限温度T越大，界限越高，飞机的运行安全性越高。

S35、依据得到的同一时间戳下的飞机飞行速度vⁱ、飞机的飞行高度h_i及飞机所处的环境温度t_i，在提供的η＝f(h,v,t)的数据对应关系中，匹配查找得到发动机引气预冷器操作条件下的换热效率ηⁱ。

作为另一个实施例，换热效率η也可以都取最大的设计值，则求出的飞机所在高度的防冰预警阈值温度T越大，界限越高，飞机的运行安全性越高，但经济效益会相当下降。

S36、将得到的数据，代入创建的机翼防冰预警温度表达式中，计算出与结冰限制包线上第i个点相匹配的防冰预警界限温度。

Tⁱ＝(Wⁱ+ηⁱT_Hin ⁱ-T_Hin ⁱ)/ηⁱ-T_ISA ⁱ

其中，Tⁱ为飞机所在高度的防冰预警界限温度，即与结冰限制包线上第i个点相匹配的防冰预警界限温度；Wⁱ为飞机防冰引气预警温度值260度；ηⁱ为与结冰限制包线上第i个点相匹配的飞机发动机引气预冷器换热效率，T_Hin ⁱ为与结冰限制包线上第i个点相匹配的飞机发动机引气预冷器热边入口温度，T_ISA ⁱ为与结冰限制包线上第i个点相匹配的国际标准大气最高结冰温度，此时，T_ISA ⁱ＝t_i。

S37、令i＝i+1，判断i>n是否成立，是则执行步骤S39；否则执行步骤S38。

S38、重复执行步骤S34-S37，得到与结冰限制包线上各点例如大气最高结冰温度相匹配的各防冰预警界限温度。

进一步地，可以通过仿真分析、设计验证或实际飞行运行统计经验确定等技术手段，进行进一步的修正。

S4、当航行中发生机翼防冰引气高温预警时，判断是单发引气高温预警失效还是双发引气高温预警失效，如果是单发引气高温预警失效则执行步骤S5；如果是双发引气高温预警失效，则执行步骤S7。

航空发动机引气系统如图2所示，飞机在空中飞行过程中，主要通过发动机进行引气。通常情况下，左发动机对左侧的空调系统供气，右发动机对右侧的空调系统供气。当航行中发生机翼防冰引气高温预警时，判断是单发引气高温预警失效还是双发引气高温预警失效，如果是单发引气高温预警失效则执行步骤S5；如果是双发引气高温预警失效，则执行步骤S7。

S5、关闭失效一侧的发动机引气，由另一侧发动机引气供给左右两侧进行机翼除冰。

在特殊情况下，如飞机一侧的单发引气高温预警失效，可以关闭失效一侧的发动机引气，通过打开隔离活门，由另一侧发动机引气供给左右两侧进行机翼除冰，使两系统联通。这种设计确保了飞机在各种飞行条件下都能获得必要的压缩空气，以满足其各种系统的需求。

S6、当剩余的一侧单发引气工作再次出现机翼防冰引气高温预警时，则执行步骤S7。

本发明同时基于最严酷引气构型，双发单引气构型进行分析，即当两侧发动机正常工作，一次引气系统失效时，另一侧发动机引气需要满足空调系统和机翼防冰系统工作需求，引气量最大，相应得发动机引气预冷器换热需求也最大。由于典型的发动机引气温度预警值为引气温度不超过260℃，发动机引气预冷器的设计也必须满足CCAR里附录C的防冰限制包线，此包线是基于温度随高度的变化服从国际标准大气(ISA)变化率，本发明计算了触发机翼防冰高温预警温度时的不同高度下的发动机引气预冷器冷边入口最大温度外界温度，并计算机翼防冰高温预警界限，进行引气温度-飞行高度信息对比。

关闭失效一侧的发动机引气，当只有剩余的一侧单发引气工作时，再次出现机翼防冰引气高温预警时，则执行步骤S7。

S7、通过对比显示，判断当前开启机翼防冰引气的高度-温度关系，是否在构建的机翼防冰引气高温预警界限范围内，如果在防冰预警界限范围内，则执行步骤S8，如果不在，则执行步骤S9。

对比是指，根据计算出的在不同飞行高度下的机翼防冰引气高温预警值，对比判断在当前飞行高度下，开启机翼防冰引气时的外界环境温度与相同的飞行高度下的机翼防冰引气高温预警值的关系。

具体来说，就是判断当前开启机翼防冰引气的高度-温度，是否在构建的机翼防冰引气高温预警界限范围内，也就是说当前开启机翼防冰引气的外界环境温度，是否大于计算出来的相同飞行高度下的机翼防冰引气高温预警界限，如果不大于小于或等于，则在防冰预警界限范围内，则执行步骤S8；如果大于，则不在防冰预警界限范围内，则执行步骤S9。

进一步地，显示的方式可以有多种，比如将预警界限中的环境温度-飞行高度录入飞控系统中，在预警时显示信息；在CAS信息里加入预警内容；或者在环控简图页显示；设置指示灯，当超出界限时亮灯提醒等等。

S8、飞机脱离结冰气象、关闭机翼防冰系统，重置引气，返航或者备降；

通过对比显示，判断当前开启机翼防冰引气的高度-温度关系，是否在计算的机翼防冰引气高温预警界限范围内，如果在防冰预警界限范围内，则说明有很大概率未超出发动机引气预冷器性能，是其它的系统或部件的问题，则采取飞机脱离结冰气象、关闭机翼防冰系统，重置引气，返航或者备降的操作。

S9、飞机脱离结冰气象、关闭机翼防冰系统，重置引气，再次开启机翼防冰确认无故障后，继续执行航班任务。

通过对比显示，判断当前开启机翼防冰引气的高度-温度关系，是否在构建的机翼防冰引气高温预警界限范围内，如果不在防冰预警界限范围内，则说明有很大概率只是因为超出了发动机引气预冷器性能引发的高温告警，则飞机可采取脱离结冰气象、关闭机翼防冰系统，重置引气，再次开启机翼防冰确认无故障后，继续执行航班任务，以减少不必要的非正常事件发生。

飞机发动机引气系统通过配置的发动机引气预冷器进行温度调节，确保提供的压缩空气具有适当的温度，以防止引气超温、保护飞机各系统的正常运行。本发明根据发动机引气预冷器的性能边界及国际准则大气ISA(International Standard Atmosphere)环境温度对引气过程中飞机内部及外部情况进行分析，计算、构建飞机机翼防冰引气高温预警界限。CCAR里附录C的标准里给定的是飞机在哪些条件下一定会结冰，给出的结冰限制包线是一个最低要求，就是说在结冰限制包线之内，要一定具备除冰能力，是最低的要求。本发明的设计，是要根据实际的运行情况来定一个真实的预警界限，也就是计算出发动机引气预冷器的极限性能，在结冰包线的最高温度之上，上浮得到发动机引气预冷器的性能界限裕量，超出这个界限裕量则可以判定：是因为发动机引气预冷器性能的原因导致的无法满足降温需求，产生高温报警，是发动机引气预冷器性能受限。

需要说明的是，本发明的设计是基于正常的标准天气的，但应用的情况是适用于所有天气的。

航空发动机引气系统为机翼防冰系统提供热空气，热空气通过机翼防冰活门对机翼前缘进行热气防冰。目前飞机机翼的防冰系统设计依据为CCAR-25-R4附录C，在此包线内经过设计或试飞验证系统可满足防冰要求。当防冰系统在界限上方开启、尤其是当单发动机引气高温预警失效状态时，更有可能会发生发动机引气预冷器换热能力不足以满足系统温度控制要求，发生系统超温告警。

现有技术方案考虑了发动机引气温度超过告警温度后系统立刻报警，但是没有考虑当前的温度-高度是否在防冰预警界限之外，是由于发动机引气预冷器换热能力不足以满足系统温度控制要求而导致的。飞行员在这种情况下通常采取申请下降脱离结冰区，脱离后关闭防冰，重置引气，引气恢复，增压恢复并会采取返航的操作，这会造成航班返航、后续航班延误/取消等不正常事件，给正常运行造成困难。

以某飞机航前出现L ENG BLEED DEGRADE告警，伴随着BTS1 FAIL的CMS信息，由于时间不够，空机组反映：高度8100米时进入结冰区域，出现CAS信息：ICE DETECTED，机组关PACK1后打开大翼防冰。十几秒后出现CAS信息：R ENG BLEED FAULT。检查环控简图页，飞机短时无增压状态，检查防冰简图页右发引气温度263℃琥珀色。机组决定申请下降脱离结冰区，脱离后关闭大翼防冰，重置右发引气，右发引气恢复，增压恢复。机组怀疑再次接通大翼防冰后，还会出现引气超温现象，决定返航成都排故。落地排故对串BTS1和BTS2，故障转移，串回后更换BTS1，试车正常，正常执行后续航班。

经后续分析：左侧引气告警的原因为引气温度传感器失效导致的系统降级。左侧引气关闭后，采用单引气模式供空调和机翼防冰。根据QAR数据分析航段内共计开起了三次防冰，其环境温度为-3℃、-15℃、-3℃，对应的飞行高度分别为20700ft、26600ft、20000ft。此次开启防冰的环境条件均在计算的同样飞行高度的发动机引气预冷器的防冰引气界限-13℃、-22.5℃、-13.4℃上方，即此条件下超出要求，发动机引气预冷器换热能力不足以满足系统温度控制要求，发生系统超温告警，此为不需返航的防冰引气高温预警，采用本发明方法进行优化判断，可有效采取风险管控措施，避免不正常事件发生。

进一步地，本发明方法还包括：

1)在飞行进入结冰区，需要开启机翼防冰时，可以通过对比显示当前开启机翼防冰的高度-温度是否在防冰预警界限范围内，如果不在，可将飞机降低到可以开启机翼防冰的高度再开启机翼防冰，防止超出发动机引气预冷器性能的高温预警。

2)地面出现的单发引气故障后放飞，在空中出现发动机引气超温警告，可以通过对比显示当前开启机翼防冰的高度-温度是否在防冰预警界限范围内，如果不在，可将飞机降低到可以开启机翼防冰的高度，采取“重置引气，引气恢复，增压恢复，重启防冰”等措施，可有效减少航班返航、备降等不正常事件的发生。

3)空中出现超温警告返回地面检查，根据本发明内容评估发生问题时的环境温度和飞行高度，可以快速定位是否有机械例如发动机引气预冷器问题，如果是在预警界限外发生预警，就可以排除机械问题了，就是使用超出范围。否则每次航班返航都要做各种检查也找不出原因，因为当时的工况在地面是复现不出来的，因此根据本发明内容评估能有效减少航班延误、取消等不正常事件，给正常运行以更好支撑。

在本实施例中，本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，其包括步骤：

S1、获取飞机发动机引气预冷器换热效率η；

S2、根据获取的飞机发动机引气预冷器换热效率η，创建飞机机翼防冰预警温度表达式：

T＝(W+ηT_Hin-T_Hin)/η-T_ISA

其中，T为飞机所在高度的防冰预警温度，W为飞机机翼防冰引气温度预警值，η为飞机发动机引气预冷器换热效率，T_Hin为飞机发动机引气预冷器热边入口温度，T_ISA为飞机所在高度的国际标准大气最高结冰温度；

S3、获取不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，根据历史飞行数据及创建的机翼防冰预警温度表达式，计算在不同飞行高度下的机翼防冰引气高温预警界限；

S4、当航行中发生机翼防冰引气高温预警时，判断是单发引气高温预警失效还是双发引气高温预警失效，如果是单发引气高温预警失效则执行步骤S5；如果是双发引气高温预警失效，则执行步骤S7；

S5、关闭失效侧的发动机引气，由工作侧发动机引气供给左右两侧进行机翼除冰；

S6、当工作侧发动机引气处于单发引气工作条件下，再次出现机翼防冰引气高温预警时，则执行步骤S7；

S7、通过对比显示，判断当前开启机翼防冰的高度-温度是否在构建的机翼防冰引气高温预警界限范围内，如果在界限范围内，则执行步骤S8；如果位于界限范围之外，则执行步骤S9；

S8、飞机脱离结冰气象，关闭机翼防冰系统，重置引气，返航或者备降；

S9、飞机脱离结冰气象，关闭机翼防冰系统，重置引气，再次开启机翼防冰，确认无故障后，继续执行航班任务。

2.根据权利要求1所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，所述飞机机翼防冰引气温度预警值W设置为260度。

3.根据权利要求1所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，步骤S3，获取不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，根据历史飞行数据及创建的机翼防冰预警温度表达式，计算在不同飞行高度下的机翼防冰引气高温预警界限，具体包括：

S31、获取结冰限制组合包线最高结冰温度-高度数据序列X；

X＝{(t₁,h₁),(t₂,h₂),……,(t_i,h_i),……,(t_n,h_n)}

其中，i为1-n的正整数，t_i为结冰限制组合包线上i点的大气最高结冰温度，h_i为i点的高度；

S32、获取不同飞行高度下的飞机历史飞行数据，包括多组同一时间戳下、相互匹配的飞行高度、飞行速度、发动机引气预冷器热边入口温度T_Hin和外界温度数据；

S33、令i＝1；

S34、获取温度-高度数据序列X中的第i个数据，在不同飞行高度下的历史飞行数据中，寻找满足外界环境温度＝第i个数据的大气最高结冰温度t_i，且飞机飞行高度＝第i个数据的高度h_i的数据组，得到该数据组内的飞机飞行速度数据vⁱ及发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin ⁱ；

S35、依据得到的同一时间戳下的飞机飞行速度vⁱ、飞机的飞行高度h_i及飞机所处的环境温度t_i，在飞机发动机引气预冷器换热效率η＝f(h,v,t)的数据对应关系中，匹配查找得到发动机引气预冷器操作条件下的换热效率ηi；

S36、将得到的数据，代入创建的机翼防冰预警温度表达式中，计算出与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的防冰预警界限温度；

Ti＝(Wi+ηiTHini-THini)/ηi-TISAi

其中，Ti为飞机所在高度的防冰预警界限温度，即与结冰限制包线上第i个点相匹配的防冰预警界限温度；Wi为飞机防冰引气预警温度值260度；ηi为与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的飞机发动机引气预冷器换热效率，THini为与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的飞机发动机引气预冷器热边入口温度，TISAi为与结冰限制组合包线上第i个点相匹配的国际标准大气最高结冰温度，此时，TISAi＝t_i；

S37、令i＝i+1，判断i>n是否成立，是则执行步骤S39；否则执行步骤S38；

S38、重复执行步骤S34-S37，得到与结冰限制组合包线上各标准大气最高结冰温度点相匹配的各防冰预警界限温度。

4.根据权利要求3所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，步骤S34中如果满足条件的数据点有多个，则选择发动机引气预冷器热边入口温度数据T_Hin最低的数据及其对应的飞机飞行速度v。

5.根据权利要求3所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，步骤S35中换热效率η选择取最大的设计值参与计算，则求出的飞机所在高度的防冰预警阈值温度T越大，界限越高，则飞机的运行安全性越高。

6.根据权利要求3所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，步骤S37中对比显示的方式包括将预警界限中的环境温度-飞行高度录入飞控系统中，在预警时显示信息。

7.根据权利要求3所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，步骤S37中对比显示的方式包括在CAS信息里加入预警信息内容。

8.根据权利要求7所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，步骤S37中对比显示的方式还包括设置指示灯进行指示提醒。

9.根据权利要求1所述的航行中机翼防冰引气高温预警优化方法，其特征在于，还包括：

在飞行进入结冰区，需要开启机翼防冰时，通过对比显示当前开启机翼防冰的高度-温度是否在防冰预警界限范围内，如果不在防冰预警界限范围内，则将飞机降低到能够开启机翼防冰的高度再开启机翼防冰。