给航电系统自动提供喷气发动机 推力额定值的方法和装置 本发明与航空电子(航电)系统有关，具体而言，是关于给航空电子系统提供飞机发动机推力额定值的方法和装置。
现代喷气飞机装有一台或多台与用来控制飞机发动机的电子发动机控制器电子连接的飞行管理计算机。各种现代喷气发动机能够提供的最大推力水平各不相同。航空公司对发动机在正常工作条件下所提供的推力水平设置了限制值。该推力值被称为发动机的“推力额定值”。将推力额定值限定在可以得到的最大推力水平之下，可以降低燃油消耗，延长发动机寿命。一台发动机的推力额定值取决于预期的工作条件。飞机载荷越大，所需的推力额定值就越大。通常，在较高的高度起飞比在海平面或接近海平面的位置处起飞需要更大的推力额定值。飞机的飞行管理计算机/推进管理计算机使用该推力额定值来产生适当的发动机控制信号。
目前，为改变飞机发动机的推力额定值，必须改变与飞行管理计算机/推进管理计算机相连的程序插脚的布线(Program Pin Wiring)。一加电，飞行管理/推进管理计算机就由程序插脚所确定的推力额定值初始化。在飞行期间飞行管理/推进管理计算机都将采用这个额定值。
重新配置程序插脚布线既费时，又费钱，而且还会带来配置检验的困难。本发明的目地在于克服这些缺点。
根据本发明，提供一种给飞机航空电子系统提供发动机推力额定值的方法和装置。在本发明中，关于发动机推力额定值的信息将通过一条或多条数字数据总线由飞机的电子发动机控制系统传送给飞机的一台或多台航空电子计算机。具体地，传送一标识符，其中，每一个标识符对应一个推力额定值。发动机推力额定值的标识符由发动机控制系统通过读取相关发动机里一组插头(plug)的配置来确定，再以数字形式传送给飞行管理计算机/推进管理计算机(FMC/TMC)。FMC/TMC内有一数据库，该数据库具有对应于不同的推力额定值的入口。加电后，FMC/TMC为接收到的特定发动机推力额定值选择合适的数据组。具体而言，加电后，一个或多个FMC/TMC或读取发动机推力额定值标识符，将它们存储在存储器里，并利用存储的额定值标识符建立一个性能数据库。当某个特定的推力额定值需改变时，可以调整额定值待变的发动机里的插头组的配置来表征新的推力额定值标识符。这样，下次加电时，推力额定值标识符就被更新以反映新的额定值。
按照本发明的其它方面，该FMC/TMC包含易失存储器和非易失存储器。与发动机推力额定值有关的标识符被贮存在非易失存储器中。
按照本发明的另外的方面，该FMC/TMC还定期接收来自电子发动机控制器的推力额定值标识符，比较接收到的推力额定值标识符与存储的推力额定值标识符，如果接收标识符不同于存储的标识符，就更新存储的推力额定值标识符。
按照本发明的再一些方面该喷气飞机有两台或两台以上的喷气发动机，每台都有自己的推力额定值。FMC/TMC接收来自每台喷气发动机的电子控制器的推力额定值标识符，比较各台发动机的推力额定值。如果各台发动机的推力额定值不匹配，就报告出现故障状态。最好是，只有当喷气飞机在地面进行比较时，才报告出现故障状态。
按照本发明的再一些另外的方面，飞机的电子系统至少包括两台连接到一条公共数字数据总线上的FMC/TMC。两台FMC/TMC接收相同的推力额定值标识符，并将其存储到各自的存储器中。
按照本发明的另外一些方面，一个或多个FMC/TMC中的存储器内包括有包含多个入口的数据库，每个入口对应一个发动机推力额定值。该一个或多个FMC/TMC进行测试以确定是否存在对应于接收到的推力额定值标识符的发动机推力额定值数据库入口。只有当相应的数据库入口存在时，推力额定值标识符才被存储到FMC/TMC的非易失存储器中。
按照本发明形成的航空电子系统能做到可以改变送给FMC/TMC的所选择的发动机推力额定值的标识符而无需改变已有的布线，这一点从前面的叙述中将很容易理解。当一台喷气发动机的推力额定值被改变时，新的额定值将被自动读取并用于更新贮存在FMC/TMC内的额定值标识符。具体而言，就是与每台发动机相关的电子发动机控制器自动读取由发动机插头配置定义的发动机推力额定值数据，并将标识符传送给FMC/TMC。FMC/TMC确定接收到的推力额定值标识符是否有效，并且如果有效，就将推力额定值标识符贮存到存储器中，最好是存到非易失存储器中。FMC/TMC定期处理新接收到的关于发动机推力额定值的数据，确定标识符相对于贮存数据的有效性，并且如果新的推力额定值标识符经确认有效并且不同于存储的标识符，就将该新的推力额定值标识符贮存到存储器中。如果采取优选的步骤将该推力额定值标识符贮存到非易失存储器中，则经过一个断电、加电循环后，该推力额定值的标识符将仍是可用的。实质上，本发明是一项简化推力额定值更改过程的发明。
参考下面的详细叙述以及附图，会更容易、更好地理解上述的各方面的内容和本发明的许多优点，其中：
图1是结合本发明的航空电子系统的方框图；
图2是一个流程图，用于说明图1中所示的飞行管理计算机处理新接收的推力额定值数据的周期过程；
图3是一个流程图，用于说明图1中所示的飞行管理计算机确定在一个或多个飞行管理计算机/推进管理计算机的存储器中是否存在对应于一喷气发动机推力额定值的数据库入口的过程；
图4也是一个流程图，用于说明图1中所示的飞行管理计算机更新贮存在存储器中的喷气发动机推力额定值标识符和确定喷气发动机推力额定值标识符是否有效的过程。
图1是表示结合本发明的航空电子系统102的主要组成部分的方框图。为方便讨论起见，假定采用本发明的喷气飞机为一架双引擎商用喷气飞机，例如华盛顿州西雅图市的波音公司生产的777型飞机。如果本发明用在有一台喷气发动机或有两台以上的喷气发动机的飞机上，必须做一些变化，在新闻记者下面的叙述之后，这些变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。另外，在一架具有多台发动机的飞机中，也可以采取任意组合其中几台发动机的方式来应用本发明。
图1所示的航空电子系统包括：两台喷气发动机104a和104b，每台发动机都有一个耦合在发动机中的电子发动机控制器(EEC)108a和108b；第一航空计算机，具体讲是一台飞行管理计算机/推进管理计算机(FMC/TMC)120a；和第二FMC/TMC120b；一个通讯系统，用于在电子发动机控制器108和FMC/TMC 120a和120b之间传送数字数据。如图1所示，飞行管理计算机和推进管理计算机实际上被设置在一起，因而在下文中被合称为一台FMC/TMC 120。作为一种替代的配置方式，飞行管理计算机和推进管理计算机可以彼此分离。在应用下述的发明时，飞行管理计算机和推进管理计算机都遵循同样的步骤。
每台喷气发动机104a和104b都含一组插头(plug，锥体)106，这些插头的配置决定了喷气发动机104的推力额定值。由于这些插头组106和如何手工配置这些插头在这一技术领域已广为人知，这里不再叙述这些插头和其配置方式。EEC 108a和108b能够感测、解释这些插头106的配置，并产生表示发动机104a和104b推力额定值的数字数据，这一点在这一技术领域同样广为人知，这里也不再叙述。
图1所示的在EEC 108a及108b和飞行管理计算机120a及120b之间传送数字数据的通讯系统130包括多条数字数据总线和一个发动机数据接口单元112。参考左边的发动机104a，一条第一控制器的数据总线110a将数据从左边的发动机EEC 108a传送给发动机数据接口单元112。控制器数字数据总线110a可以是任意类型的数字数据总线，在本发明的一个实际实施例中，控制器数字数据总线110a是ARINC 429数字数据总线。由于ARINC 429数字数据总线只能朝一个方向传送数字数据，例如从左边的发动机EEC 108a传送给发动机数据接口单元112，本实施例还需要一第二控制器数字数据线110b往相反方向传送数据，也就是从发动机数据控制器112传送给左边的发动机EEC 108a。相应地，有两条控制器数字数据线110c和110d在右边的发动机EEC 108b和发动机数据接口单元112之间传送数据。作为一种替代方案，可以用单独的双向数字数据总线来代替成对的控制系统数字数据线110a、110b和110c、110d。
如图1所示，一条飞行管理数字数据总线114将发动机数据接口单元112和FMC/TMC 120a和120b二者电子地连接起来。在本发明的一实际实施例中，飞行管理数字数据总线114由一条ARINC 629数字数据总线构成。因为ARINC629数字数据总线是双向的，能在发动机数据接口单元112和FMC/TMC 120a和120b之间双向传送数据。相对于用两条或两条以上单向数字数据总线组成飞行管理数字数据总线等替代方案而言，上述方案更好。
发动机数据接口单元112的一个主要功能是作为控制系统数字数据总线110a、110b、110c及110d和飞行管理数字数据总线114之间的一个接口。由于不同类型的数字数据总线采用不同的传送数据的协议，因此发动机数据接口单元112翻译各个协议和在控制系统和飞行管理数字数据总线之间的数据。
应当认为，图1所示的在电子发动机控制器108a及108b和FMC/TMC120a及120b之间传送数据的通讯系统130只是一个范例，而不是限制性的，这一点对于那些对这一技术领域和其他相关领域熟悉的人员来说很容易理解。例如，作为一种替代方案，可以用一条或多条数字数据总线将EEC 108a及108b和FMC/TMC 120a及120b直接连接起来。这样一种配置可以是一条单独的双向数字数据总线，或两条单向的数字数据总线。在这一方案中，发动机数据接口单元112不是必需的。相反，EEC 108a和108b直接传送数据给FMC/TMC 120a和120b，并直接接收来自FMC/TMC 120a和120b的数据。另外，熟悉这一技术领域及其它相关领域的人都知道，在大多数飞机上，飞行管理数字数据总线114包括多条数字数据总线。
此外，图1所示的航空电子系统还包括一条第二飞行管理数字数据总线128，用于在左右两边的FMC/TMC 120a和120b之间传送数字数据。该第二飞行管理数字数据总线128允许FMC/TMC 120a和120b可以比较处理结果。显然，如果需要的话，可以只用一台FMC/TMC 120。
图1所示的FMC/TMC 120a和120b各有一个易失存储器124和一个非易失存储器126。非易失存储器能够在断电时保留数据；因而，在计算机的断电、加电周期中信息还会得以保留。易失存储器则在计算机断电时无法保留所贮存的数据。每台FMC/TMC 120a和120b还包含一个数据库125，该数据库可以贮存在非易失存储器126中，也可以贮存在一个分立的非易失存储器中(未示出)。每台FMC/TMC 120a和120b还包括一个数据处理器127。为简化说明起见，并且由于它们与本发明无关，因此FMC/TMC中其它熟知的组成部分在图1中没有示出。
在下面的叙述中将看到，EEC 108a和108b持续感测发动机104a和104b的插头组106的配置，根据这些配置确定发动机104a和104b的当前推力额定值，并通过控制器数字数据总线110a和110c发送相应的推力额定值标识符给发动机数据接口单元112。发动机数据接口单元112将数据转化为适合于应用在飞行管理数字数据总线114的形式，该总线114频繁地定期将数据传送给FMC/TMC 120a和120b。在本发明的一个实际的实施例中，新的推力额定值标识符大约每秒向FMC/TMC 120a和120b发送5次。表示一台发动机推力额定值的推力额定值标识符可以按许多方式形成，这一点，熟悉这一技术领域和其它相关领域的人都很容易理解。
FMC/TMC采取的处理新接收到的来自EEC 108a和108b的推力额定值标识符的步骤如图2所示。从图中可以看到，周期性的输入/输出(I/O)操作过程开始于步骤204。步骤204可以由时钟触发。接下来，在步骤206中，相关的FMC/TMC 102a或102b接收来自相关的EEC 108a和108b的新的推力额定值标识符。在步骤208中，FMC/TMC 120a和120b将新接收到的推力额定值标识符贮存到易失存储器124里。在步骤210中，设置一标识表明接收到了推力额定值标识符。在步骤212中，周期性的I/O操作循环结束，并且过程返回到起始步骤(步骤204)。周期性的I/O操作过程的作用是在喷气发动机104a和104b中的各插头的配置被改变以后，FMC/TMC 120a和120b能几乎马上接收到新的推力额定值标识符。FMC/TMC一加电，周期性的I/O操作就开始，只要FMC/TMC不断电，I/O操作就持续进行。
图3是一个流程图，用于说明FMC/TMC 120a和120b(见图1)确定相关的FMC/TMC中的数据库125是否包括对应于接收到的推力额定值标识符的相应入口的处理过程302中的部分情况。从图3可以看到，加电后，处理过程302开始于步骤304。在步骤306中，进行检测以确定非易失存储器126(见图1)中是否贮存有一个EEC推力额定值标识符。由于即使在FMC/TMC 120断电后，贮存在非易失存储器126中的信息仍会保留，因此，只有当非易失存储器126中从来没有贮存过推力额定值时，才会得到一个否定的确定结果。如果发现为否定的确定结果，进程便转去执行分支步骤308，其中进行检测，以确定作为图2所示及上面所述的周期性I/O处理的结果，易失存储器中是否已贮存有由EEC 108a和108b(见图1)中的一个所报告的发动机推力额定值标识符。如果易失存储器中没有贮存发动机推力额定值，则进程沿路径309循环返回并重复确定步骤308。周期性I/O处理202(见图2)不受图3所示的处理过程的影响而独立进行。当接收到来自各EEC之一的新的推力额定值标识符时(图2中的步骤206)，路径309所示的连续循环过程被终止，该推力额定值被贮存到易失存储器中(步骤208)，并设置适当的标识位(步骤210)。
当确认步骤308确认在易失存储器中可得到一个EEC推力额定值标识符后，进程往下执行步骤310，其中进行检测以确认是否存在对应于新接收到的发动机推力额定值标识符的相应数据库入口。具体讲，在前面已简要介绍过，FMC/TMC 120a和120b每一台都包含一个数据库125。这些数据库包含与喷气发动机104a和104b以及喷气飞机有关的信息。数据库125中包含的信息中有多个入口，每一个入口都对应一个或多个推力额定值。这些入口的内容被FMC/TMC以各种各样的方式加以使用，这些方式对于了解这一技术领域的人来说都是非常熟悉的。由于关于推力额定值数据库各入口内容的使用与本发明无关，这里不再叙述。
在图3的步骤310中确认在数据库125中是否存在对应于新近报告的推力额定值标识符的特定入口。如果不存在这样的入口，则进程返回至步骤308，重复检测是否已由EEC 108a或108b报告了新的推力额定值标识符。如果是，则重复步骤310中的检测。按照这种方式，只有当EEC 108a和108b中之一报告了新的不同的推力额定值标识符并且数据库中存在相应的入口时(步骤310)，连续循环311才会被终止。当找到相应的数据库入口后，在步骤314中，FMC/TMC 120贮存一个指针值到对应于新的发动机推力额定值标识符的数据库入口。在相关的FMC/TMC 120a或120b要求访问时，该指针值就可以用来在数据库125中快速访问对应于所报告的推力额定值标识符的信息。在贮存指针值后，进程循环至图4所示的周期循环过程316，对此，下面将会详细叙述。
现在回到步骤306，如果在加电时确认在非易失存储器126(见图1)中贮存有推力额定值标识符，就往下执行步骤312，其中进行检测以确定是否存在对应于贮存在非易失存储器126中的发动机推力额定值标识符数据库入口。步骤312中的确定过程类似于上面已讨论过的步骤310的确定过程，不同的是，在步骤310中，被检测的发动机推力额定值来自于贮存在易失存储器124(见图1)中的推力额定值标识符，如同在图2的步骤208中所进行的那样。而在步骤312中检查的是将在图4和下面的叙述中讲到的贮存在非易失存储器126中的推力额定值标识符。如果在步骤312中的检查结果是否定的，则进程转去执行步骤308，并进入上述的步骤308和310进行的判定路径。相反，如果在步骤312中发现有对应于非易失存储器126贮存的推力额定值标识符的数据库入口，则进程转至步骤314，其中贮存指向相应数据库入口的指针。
从上面的叙述中很容易看出，当进入周期性处理循环316时，要么是旧的推力额定值标识符被贮存在非易失存储器126(见图1)中，要么是新报告的推力额定值标识符贮存在易失存储器124中，并且数据库125中存在一个有效的相应数据库入口。图4示出了周期性处理循环过程316。周期性处理循环过程316开始于步骤402。在步骤404中，FMC/TMC 120a和120b进行检查以确定飞机是否位于地面。为了保证由于飞行过程中的故障引起的EEC推力额定值的变化不影响飞机的运行，只有当飞机在地面时才允许改变贮存在非易失存储器中的推力额定值标识符。因而，如果在步骤404中确认飞机不在地面，则立即转到紧挨周期性处理的结束前的过程中的点416。如果确认飞机在地面，便执行步骤406。
在步骤406中，确定由EEC报告的贮存在易失存储器中的推力额定值标识符的数目。如果在易失存储器中没有贮存新的EEC推力额定值标识符，则转去执行周期性处理过程的结束步骤416。如果只有一个推力额定值标识符贮存在易失存储器中，进程进至步骤408，其中进行检查以确定贮存在易失存储器中的推力额定值标识符与贮存在非易失存储器126(见图1)中的推力额定值标识符是否一致。如果确认不一致，在步骤414中，FMC/TMC 120就用“新”的推力额定值标识符取代贮存在非易失存储器126中的“旧”的推力额定值标识符。紧接着，处理就返回到图3中的起始步骤，重新执行上述的图3中的处理。因此，程序按照在FMC/TMC 120a和120b(见图1)一加电时所执行的步骤往下运行。如果在步骤408中，贮存在易失存储器中的推力额定值标识符与贮存在非易失存储器126中的推力额定值标识符一致的话，进程就转至周期处理过程的结束步骤416。如果定义发动机104a和104b的推力额定值的插头组没有变化的话，这就是最通常的路径。
如果在步骤406中，在易失存储器中贮存有一个以上的推力额定值标识符，则进程转去执行步骤410，其中进行检查以确定贮存在易失存储器中的所有发动机推力额定值标识符是否匹配。如果它们不匹配，就在步骤412中报告出现故障状态，周期性处理循环过程316终止，程序也停止运行。这时，需要操作员的干预。
如果在步骤406中确认来自所有发动机的推力额定值标识符相互匹配，则进程进至步骤408，和只报告有一个推力额定值标识符的情形一样(步骤406)。必须指出的是，对一架多台发动机的推力额定值都一样的飞机来说，步骤410中的检查简化了推力额定值的选择过程。本发明也不一定必须进行这种检查。对于一架允许多台发动机的推力额定值各不相同的飞机来说，步骤410和412将被取消，每当有一个或多个EEC报告的额定值可用时，处理将转至步骤408。在这一替代方案中，对每台喷气发动机104，FMC/TMC 120a和120b都将在非易失存储器126中贮存一个推力额定值标识符。
尽管前面已经叙述并用图解说明了本发明的一个实施例，必须指出的是，在不偏离本发明的精神和范围的情形下，还可以在上述的实施例中作各种各样的改动。例如，可以改变图3和图4中所描述的处理步骤的顺序，或是采取别的方式来完成上述步骤而且功效一样。