【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成28年度、経済産業省、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構委託事業、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0013】
図1は、航空機管理システム100を説明するための図である。
図1に示すように、航空機管理システム100は、診断装置210、および、整備管理サーバ310を含んで構成される。診断装置210は、航空機200ごとに設けられ、航空機200に搭載される。整備管理サーバ310は、例えば、空港ごとに設けられる。
【0014】
診断装置210は、航空機200に搭載された無線通信装置202、基地局300、通信網302(LAN、インターネットなど)を介して整備管理サーバ310と通信する。以下では、診断装置210について説明した後、整備管理サーバ310を説明する。
【0015】
図2は、診断装置210の構成を示すブロック図である。
図2に示すように、診断装置210は、記憶部220と、操作部222と、表示部224と、通信部226と、加振部228と、光ファイバセンサ230(センサ)と、スペクトラムアナライザ232と、制御部234とを含んで構成される。
【0016】
記憶部220は、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成される。操作部222は、例えば、キーボードや表示部224に重畳されるタッチパネルで構成される。操作部222は、ユーザの操作入力を受け付ける。表示部224は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成される。
【0017】
通信部226は、航空機200に搭載された無線通信装置202と、例えば、有線による通信を行う。加振部228は、例えば、シートに取り付けられた複数の圧電素子(ピエゾ素子)で構成される。
【0018】
図3は、加振部228および光ファイバセンサ230の説明図である。
図3(a)には、対象物TGに加振部228および光ファイバセンサ230が設けられた様子を示す。
図3(b)には、光ファイバセンサ230の内部構造を示す。
【0019】
対象物TGは、例えば、航空機200を構成する部品である。対象物TGは、複数あり、加振部228および光ファイバセンサ230は、複数の対象物TGごとに設けられる。ここでは、対象物TGが板状の部材である場合を例に挙げて説明する。ただし、対象物TGの形状は問わない。加振部228および光ファイバセンサ230は、対象物TGの形状に合わせて適切な態様で、対象物TGに取り付けられる(設置される)。
【0020】
加振部228の圧電素子には、不図示の導線が接続されている。導線から圧電素子に電圧が印加されると、圧電効果により圧電素子の厚みが変化する。複数の圧電素子のうち、任意の圧電素子にパルス電圧を印加することで、対象物TGのうち、電圧が印加された圧電素子近傍に振動が生じる。こうして、加振部228は、対象物TGを振動させる。
【0021】
光ファイバセンサ230は、例えば、内在型である。すなわち、光ファイバセンサ230は、光ファイバ自体がセンサ素子として機能する。ただし、光ファイバセンサ230は、光ファイバを他のセンサ素子との光の伝送路としてのみ機能させる外部型であってもよい。光ファイバセンサ230は、例えば、接着剤によって対象物TGに接着される。
【0022】
図3(b)に示すように、光ファイバセンサ230では、コーティングやクラッドの内部にコア230aが設けられる。コア230aには光が通る。コア230aから外側に向う光は、クラッドによって反射されてコア230aに戻される。
【0023】
コア230aには、グレーティング部230bが設けられる。グレーティング部230bは、コア230aの他の部位に比べて屈折率が異なる。グレーティング部230bは、光ファイバの軸線方向に離隔して複数設けられる。グレーティング部230bによって、屈折率が周期的に変化する(FBG:Fiber Bragg Grating、ファイバブラッググレーティング)。
【0024】
広帯域のスペクトルを持った光は、グレーティング部230bにおいて、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長に対して互いに強め合う方向に干渉する。これによって、グレーティング部230bでは、広帯域のスペクトルを持った光のうち、特定の波長成分のみが反射される。それ以外の波長の光は、グレーティング部230bを透過する。
【0025】
グレーティング部230bに外乱が加えられると、反射光の波長が変動する。反射光の波長の変化を測定することで、グレーティング部230bに加えられた外乱が計測される。
【0026】
図2に示すスペクトラムアナライザ232は、光ファイバセンサ230に接続される。スペクトラムアナライザ232は、光源および受光部を有する。光源から広帯域のスペクトルを持った光が発光し、光ファイバセンサ230に到達する。上記のように、光ファイバセンサ230では、一部の光が反射する。スペクトラムアナライザ232の受光部は、反射光を受光する。
【0027】
スペクトラムアナライザ232は、所定の波長帯域における光強度分布を検出する。スペクトラムアナライザ232は、受光部が受光した反射光の波長を検出する。スペクトラムアナライザ232によって検出された波長は、不図示のA/D変換器によってA/D変換されて、制御部234に出力される。
【0028】
制御部234は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路により、診断装置210全体を管理および制御する。また、制御部234は、加振制御部240、収集処理部242、診断実行部244、出力部246としても機能する。
【0029】
加振制御部240は、加振部228に電圧を印加して、加振部228に対象物TGへ振動を印加させる(加振させる)。
【0030】
収集処理部242は、複数の対象物TGそれぞれについて、光ファイバセンサ230による計測を行う。収集処理部242は、上記のように、スペクトラムアナライザ232に広帯域のスペクトルを持った光を発光させ、反射光の波長を検出させる。収集処理部242は、反射光の波長によって、グレーティング部230bに加えられた外乱の要因となった対象物TGの変化を測定する。
【0031】
光ファイバセンサ230には、例えば、対象物TGの歪み(応力)や温度など、測定の対象となる物理量が予め設定される。すなわち、歪み測定用の光ファイバセンサ230や温度測定用の光ファイバセンサ230などが設けられる。
【0032】
収集処理部242は、歪み測定用の光ファイバセンサ230からの反射光から、対象物TGの歪みを測定する。また、収集処理部242は、温度測定用の光ファイバセンサ230からの反射光から、対象物TGの温度を測定する。
【0033】
また、加振制御部240が加振部228を制御して対象物TGに加振しているときに、収集処理部242が、歪み測定用の光ファイバセンサ230からの反射光から、対象物TGの歪みを測定してもよい。加振部228の圧電素子から光ファイバセンサ230までの間に、対象物TGに欠損などがあると、欠損がない場合と比較して、測定される歪み(振動)が異なる。これにより、対象物TGの欠損の検出が可能となる。
【0034】
こうして、収集処理部242は、光ファイバセンサ230による対象物TGの測定データを収集する収集処理を行う。
【0035】
診断実行部244は、収集された測定データに基づいて、航空機200の対象物TGの健全性を診断する健全性診断処理を行う。航空機200の飛行中、任意のタイミングで収集処理および健全性診断処理が遂行される。
【0036】
健全性診断処理では、収集された対象物TGの測定データから、構造体の健全性を診断する。診断実行部244は、例えば、航空機200に診断装置210を搭載した直後など、歪みや欠損のないときの測定データを基準データとする。診断実行部244は、新たに測定された測定データの基準データとの比較(差分、比など)によって、評価値を導出する。例えば、上記のように、対象物TGの欠損が検出されたり、歪みや温度が異常値を示すと、健全性が低い評価値として算出されたりする。
【0037】
診断実行部244は、健全性診断処理の結果、対象物TGなどの部品の点検、整備が必要か否かを判定する。ここで、対象物TGなどの部品には、対象物TG、および、対象物TGの一部を構成する部品のいずれの場合も含まれる。
【0038】
診断実行部244は、例えば、評価値が予め設定された第1閾値未満となると、対象物TGなどの部品の非定常整備での点検、整備が必要と判定する。非定常整備では、突発した不具合に対して、原因究明と原因への対応が行われる。そのため、非定常整備が必要と判定された対象物TGなどの部品がある場合、例えば、航空機200が次に着陸する空港で非定常整備が実施される。
【0039】
また、診断実行部244は、予め設定された整備推奨条件に該当すると、その部品の定常整備での点検、整備が必要と判定する。ここで、整備推奨条件は、評価値が、例えば、第1閾値以上第2閾値未満となることである。ただし、整備推奨条件は、非定常整備が必要なほど緊急性がないものの、点検、整備が推奨される部品を特定できるように、任意に設定されてよい。
【0040】
第2閾値は、予め設定され、第1閾値より大きい。ここで、定常整備は、予め設定された定期的な整備である。定常整備では、基本的には、対象物TGなどの部品ごとに設定された整備間隔の上限値に応じて、整備項目が決定される。定常整備が必要と判定された対象物TGなどの部品の点検、整備は、次の定常整備の整備項目が追加される。
【0041】
記憶部220には、航空機200を構成する対象物TGなどの部品それぞれと、部品の種別を示す種別情報が関連付けられた種別テーブルが登録されている。診断実行部244は、記憶部220の種別テーブルを参照し、点検、整備が必要となった部品の種別情報を特定する。
【0042】
出力部246は、診断実行部244による健全性の診断の結果、部品の点検、整備が必要と判定されると、通信部226を制御し、無線通信を介して航空機200の外部に推奨情報を出力する。航空機200の外部とは、例えば、整備管理サーバ310である。推奨情報は、定常整備情報および非定常整備情報の一方または双方が含まれる。
【0043】
定常整備情報には、航空機200の次の定常整備の整備項目に、定常整備での点検、整備が必要となった(評価値が第1閾値以上第2閾値未満となった)部品の種別情報が含まれる。定常整備情報は、この部品に関する整備を含めるよう推奨するものである。
【0044】
非定常整備情報には、非定常整備での点検、整備が必要となった(評価値が第1閾値未満となった)部品の種別情報が含まれる。非定常整備情報は、航空機200が次に着陸する空港で、評価値が第1閾値未満となった部品の非定常整備を行うように推奨するものである。
【0045】
診断装置210には、操作部222を介して、航空機200が、後に着陸する複数の空港の通信網302上のアドレスが記憶部220に登録されている。そのため、出力部246は、登録されたアドレスに向って、推奨情報を出力することができる。
【0046】
出力部246は、推奨情報に非定常整備情報が含まれる場合、航空機200が次に着陸する空港に設置された整備管理サーバ310に、推奨情報を出力する。また、出力部246は、推奨情報に定常整備情報が含まれる場合、次に定常整備が行われる空港に設置された整備管理サーバ310に、推奨情報を出力する。ここで、次に定常整備が行われる空港が、決定されていない(記憶部220に登録されていない)場合、出力部246は、次に定常整備が行われる空港が、決定され次第、決定された空港の整備管理サーバ310に推奨情報を出力する。
【0047】
ここでは、操作部222を介して、航空機200が次に着陸する空港や次の定常整備が行われる空港の通信網302上のアドレスが登録されている場合について説明した。しかし、記憶部220には、空港名と通信網302上のアドレスが関連付けられたアドレステーブルが登録されていて、出力部246は、入力された空港名と、アドレステーブルからアドレスを特定してもよい。また、出力部246は、航空機200の制御装置(不図示)から、空港名またはアドレスを取得してもよい。
【0048】
図4は、整備管理サーバ310の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、整備管理サーバ310は、記憶部320と、操作部322と、表示部324と、通信部326と、制御部328とを含んで構成される。
【0049】
記憶部320は、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成される。操作部322は、例えば、キーボードや表示部324に重畳されるタッチパネルで構成される。操作部322は、ユーザの操作入力を受け付ける。表示部324は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等で構成される。通信部326は、通信網302、基地局300、航空機200の無線通信装置202を介して、診断装置210と通信を行う。
【0050】
制御部328は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路により、整備管理サーバ310全体を管理および制御する。また、制御部328は、通信制御部340、計画部342、表示制御部344としても機能する。
【0051】
通信制御部340は、通信部326を制御し、診断装置210の出力部246によって出力された推奨情報を取得する。計画部342は、通信部326から推奨情報が入力されると、整備の計画案を生成、変更する。
【0052】
記憶部320には、整備管理サーバ310が設置された空港に停留する航空機200の整備の計画案が登録されている。計画部342は、推奨情報に非定常整備情報が含まれる場合、航空機200の非定常整備の計画案を生成する。この計画案には、例えば、非定常整備が必要と判定された部品に関し、具体的な点検、整備の手段および所要時間の予測値が設定される。
【0053】
また、記憶部320には、航空機200の定常整備の計画案が、予め登録されている。上記のように、定常整備では、対象物TGなどの部品ごとに設定された整備間隔の上限値に応じて、整備項目が決定される。対象物TGなどの部品それぞれが、整備間隔の上限値を超えないように、定常整備の頻度、定常整備が行われる空港、定常整備での整備項目が設定される。
【0054】
計画部342は、推奨情報に定常整備情報が含まれる場合、記憶部320に登録された航空機200の定常整備の計画案を変更する。具体的に、計画部342は、記憶部320に登録された定常整備の計画案の整備項目に、定常整備情報に示される部品に関する整備を追加する。
【0055】
表示制御部344は、非定常整備の計画案が新たに生成されるか、定常整備の計画案が更新されると、表示部324に、生成、更新された計画案を表示させる。例えば、作業者は、表示された計画案に応じ、整備士や整備場所の割り振りを再設定する。
【0056】
上記のように、航空機管理システム100では、健全性診断処理によって導出された評価値に応じて、定常整備の整備項目が追加される。そのため、不具合が生じる前に部品交換などの対応が可能となり、非定常整備の頻度が抑制される。その際、航空機200の飛行中に行われた健全性診断処理の結果が、無線通信を介して整備管理サーバ310に出力される。そのため、航空機200の着陸前に、定常整備に要する時間を予測することが可能となる。
【0057】
図5は、診断装置210の処理の流れを示すフローチャートである。
図5に示す処理は、航空機200の飛行中、任意のタイミングで(例えば、所定周期で繰り返し)遂行される。
【0058】
(S400)
診断実行部244は、収集処理部242によって収集された測定データに基づいて、航空機200の対象物TGの健全性を診断する健全性診断処理を行う。
【0059】
(S402)
診断実行部244は、健全性診断処理の結果、対象物TGなどの部品の非定常整備が必要か否かを判定する。非定常整備が必要であると判定されると(S402におけるYES)、S404に処理を移す。非定常整備が必要でないと判定されると(S402におけるNO)、S406に処理を移す。
【0060】
(S404)
診断実行部244は、非定常整備が必要と判定された部品の種別情報を含む非定常整備情報を生成する。
【0061】
(S406)
診断実行部244は、健全性診断処理の結果、対象物TGなどの部品の定常整備が必要か否かを判定する。定常整備が必要であると判定されると(S406におけるYES)、S408に処理を移す。定常整備が必要でないと判定されると(S406におけるNO)、S410に処理を移す。
【0062】
(S408)
診断実行部244は、定常整備が必要と判定された部品の種別情報を含む定常整備情報を生成する。
【0063】
(S410)
診断実行部244は、推奨情報が生成されたか、すなわち、定常整備情報または非定常整備情報の少なくとも一方が生成されたか否かを判定する。推奨情報が生成された場合(S410におけるYES)、S412に処理を移す。推奨情報が生成されていない場合(S410におけるNO)、当該処理を終了する。
【0064】
(S412)
出力部246は、通信部226を制御し、無線通信を介して航空機200の外部に推奨情報を出力する。出力部246は、推奨情報に非定常整備情報が含まれる場合、航空機200が次に着陸する空港に設置された整備管理サーバ310に、推奨情報を出力する。出力部246は、推奨情報に定常整備情報が含まれる場合、次に定常整備が行われる空港に設置された整備管理サーバ310に、推奨情報を出力する。
【0065】
図6は、整備管理サーバ310の処理の流れを示すフローチャートである。
図6に示す処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。
【0066】
(S450)
計画部342は、通信部326から推奨情報が入力されたか否かを判定する。推奨情報が入力された場合(S450におけるYES)、S452に処理を移す。推奨情報が入力されなかった場合(S450におけるNO)、当該処理を終了する。
【0067】
(S452)
計画部342は、推奨情報に非定常整備情報が含まれるか否かを判定する。非定常整備情報が含まれる場合(S452におけるYES)、S454に処理を移す。非定常整備情報が含まれない場合(S452におけるNO)、S456に処理を移す。
【0068】
(S454)
計画部342は、非定常整備の計画案を生成する。
【0069】
(S456)
計画部342は、推奨情報に定常整備情報が含まれるか否かを判定する。定常整備情報が含まれる場合(S456におけるYES)、S458に処理を移す。定常整備情報が含まれない場合(S456におけるNO)、S460に処理を移す。
【0070】
(S458)
計画部342は、定常整備の計画案を更新する。
【0071】
(S460)
表示制御部344は、非定常整備の計画案が新たに生成されるか、定常整備の計画案が更新されると、表示部324に、生成、更新された計画案を表示(報知)させる。
【0072】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0073】
例えば、上述した実施形態では、加振部228、光ファイバセンサ230を例に挙げて説明したが、他のセンサが用いられてもよい。加振部228は必須構成ではない。また、ファイバブラッググレーティング方式の光ファイバセンサ230を例に挙げて説明したが、光ファイバセンサ230は、他の方式であってもよい。光の波長に限らず、他の特性(強度、位相、周波数、偏波)の変化を利用して、対象物TGの物理量や化学量が計測されてもよい。
【0074】
また、上述した実施形態では、推奨情報は、航空機200の次の定常整備の整備項目に、整備推奨条件に該当する部品に関する整備を含めるよう推奨するものである場合について説明した。この場合、整備推奨条件に該当する部品の整備が迅速に遂行可能となる。ただし、次の定常整備に限らず、次回以降のいずれかの定常整備の整備項目に、整備推奨条件に該当する部品に関する整備を含められればよい。推奨情報は、単に定常整備が必要と推定される部品を特定可能な情報であればよい。
【0075】
また、上述した実施形態では、整備管理サーバ310が設けられる場合について説明した。この場合、定常整備の計画案が確実に更新される。しかし、整備管理サーバ310は、必須の構成ではなく、作業者の操作入力に応じて、定常整備の計画案が更新されてもよい。