CN101915563A - 一种飞机舵偏转角测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对飞机装配质量检测及飞机研制试验中舵偏转角测量方法的改进。本发明飞机舵偏转角测量方法将飞机停放好后，在被测舵面上粘贴固定3个激光跟踪仪目标靶球托架。然后将激光跟踪仪架设在目标靶球的前方，使激光束能直达舵面各姿态下所有目标靶标。然后由激光跟踪仪对不同状态下的舵面上的各测量点的空间坐标位置进行测量，并将测量结果利用平面组方程计算得到舵偏转角度，实现对飞机舵偏转角的测量。本发明简化了操作步骤，降低了劳动强度，大大提高了测量效率；同时，由于采用激光跟踪仪对目标点进行精确位置测量，减少人为因素对测量结果的影响，提高了测量精度，从而能更真实准确地测量舵偏转角。

Description

一种飞机舵偏转角测量方法

技术领域

本发明属于飞机检测技术，涉及对飞机装配质量检测及飞机研制试验中舵偏转角测量方法的改进。

背景技术

飞机舵偏转角主要包括飞机舵面偏转角和飞机舵端面偏转角，与飞机偏转角度相对应。现有飞机舵偏转角测量方法主要有两种，下面分别作简要介绍：

方法一：在飞机制造中，通过型架保证各翼、舵装配时的位置；安装完毕，可活动舵面的舵偏转角是否安装正确，需要检验。检验方法是：通过定位销将飞机机翼、平尾或垂尾等的基准与检验工具上的基准重合，转动舵面，用专用卡板采用“比较法”观察舵偏转角度是否与卡板相符合，以此检验飞机各翼、舵的装配质量。

方法二：在飞机研制试验中，通常使用位移传感器角位移传感器或线位移传感器、倾角传感器安装在舵的特定部位，舵面运动，通过传感器直接或间接地测量舵偏转角度。

然而现有技术飞机舵角测量方法缺点是：

第一、操作繁琐，劳动强度大，效率低。对于大型飞机，测量起来非常困难，必须通过反复调整观测才能做出判断；

第二、测量精度低。由于卡板状态带有人为因素，容易偏斜或卡不到位，且“比较法”测量误差较大，因而对舵偏转角测量的结果造成影响，对飞机装配质量判断不准。

第三、由于飞机的舵面偏转是一个既有旋转运动，同时伴有平移的复合运动，使用传感器测量不能真实准确地反应舵偏转角。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术飞机舵偏转角测量方法测量精度低、操作复杂、测量效率低的问题，本发明提供一种既能简化操作步骤，降低劳动强度，提高测量效率；又能减少人为因素对测量结果的影响，提高测量精度；并且能更真实准确地反映飞机舵偏转角的测量方法。

一种飞机舵偏转角测量方法。其特征在于，采用激光跟踪仪进行飞机舵偏转角测量，测量的步骤如下：

1.1、停放飞机，将飞机停放静止好，即将飞机停放在机库内的坚硬地板上，靠起落架自行支撑，起落架机轮用轮挡卡死；

1.2、选定测量点，在飞机的被测舵面或舵端面上选定3个测量点位置，测量点呈三角形分布，尽可能包容被测体表面，使3个测量点可构成一个空间平面；

1.3、设置目标靶球托架，在选定测量点上设置3个用于定位目标靶球的激光跟踪仪目标靶球托架，并在目标靶球托架上放置目标靶球；

1.4、架设激光跟踪仪，将激光跟踪仪对准飞机上的目标靶球设置，使其发出的激光束能投射到所有靶标；

1.5、测量目标靶球中心坐标，在激光跟踪仪坐标系下，首先使用激光跟踪仪测量面第一状态下3个目标靶球中心坐标，记录坐标值；运动至第二状态，再次使用激光跟踪仪测量被测面第二状态3个目标靶球中心坐标，坐标排列如下表：

1.6、数据解算，第一状态下测得不共线的3个目标靶球中心坐标P₁X₁，Y₁，Z₁；P₂X₂，y₂，Z₂；P₃X₃，y₃，Z₃，该三点构成平面I，平面方程为：

$\left|\begin{array}{cccc}X& Y& Z& 1\\ X_1& Y_1& Z_1& 1\\ X_2& Y_2& Z_2& 1\\ X_3& Y_3& Z_3& 1\end{array}\right|=0$ ……①

第二状态下又测得3个目标靶球中心坐标P₁X′₁，y′₁，Z′₁；P₂X′₂，Y′₂，Z′₂；P₃X′₃，Y′₃，Z′₃，该三点构成平面II，平面方程为：

$\left|\begin{array}{cccc}X& Y& Z& 1\\ X_1^{\′}& Y_1^{\′}& Z_1^{\′}& 1\\ X_2^{\′}& Y_2^{\′}& Z_2^{\′}& 1\\ X_3^{\′}& Y_3^{\′}& Z_3^{\′}& 1\end{array}\right|=0$ ……②

整理①②成标准平面方程：

它们的法矢量分别为{A₁，B₁，C₁}和{A₂，B₂，C₂}，两平面间夹角计算公式为：

该角度即为飞机实际舵偏转角。

本发明的有益效果：本发明飞机舵偏转角测量方法通过激光跟踪仪测量飞机舵面或舵端面不同状态下相同点的位置坐标，计算得到两个状态的舵面或舵端面夹角，从而得到舵偏转角。本发明简化了操作步骤，降低了劳动强度，大大提高了测量效率；同时，由于采用激光跟踪仪对目标点进行精确位置测量，减少人为因素对测量结果的影响，提高了测量精度，从而能更真实准确地测量舵偏转角。实践证明，相对于现有技术的舵偏转角测量方法，本发明飞机舵偏转角测量方法的测量效率提高了3倍以上，测量精度提高了10倍以上。

附图说明

图1是本发明飞机舵偏转角测量示意图，

其中，1-激光跟踪仪、2-襟翼端面、3-襟翼。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明：

实施例1：本实施方式测量某飞机起飞状态襟翼的偏转角。本实施方式中，采用瑞士Leica LTD500型激光跟踪仪1测量，跟踪仪静态坐标精度2δ为±10ppmμm/m。所述飞机襟翼偏转角度与飞机舵偏转角度是相对应的，因此本实施方式中，飞机舵偏转角度的测量方法的步骤如下：

1.1、停放飞机，测量前，先将飞机停放在机库内的坚硬地板上，起落架机轮用轮挡卡死；

1.2、选定测量点，如图1所示，在右侧被测襟翼3表面选定3个测量点，所述三个测量点P₁、P₂、P₃呈三角形分布，包容被测襟翼3表面，同时三角形长边尽可能与转轴方向一致，以提高测量精度；

1.3、设置目标靶球托架，在选定的测量点处粘贴固定3个激光跟踪仪目标靶球托架，用于定位目标靶球靶标，

1.4、架设激光跟踪仪，将激光跟踪仪1架设在飞机的右前方，使激光束能直达襟翼3各姿态下的所有靶标；

1.5、测量目标靶球中心坐标，测量襟翼第一状态下靶标坐标值P₁-3029.911，13579.931，4313.155；P₂-3621.673，11482.017，4234.185；P₃-4771.874，10921.170，4250.055，测量襟翼第二状态下靶标坐标值P₁-3676.722，13775.526，3936.407；P₂-4297.952，11687.862，4052.912；P₃-5397.044，11109.07，3745.386；

1.6、数据解算，利用第一状态和第二状态的两个平面坐标，构造标准平面方程：

它们的法矢量分别为{A₁，B₁，C₁}和{A₂，B₂，C₂}，再求得两平面间夹角

该角度为飞机襟面不同状态的两个平面之间的偏转角度，即飞机实际舵偏转角。

本实施方式中，代入坐标数据，解算得出该飞机起飞时某状态襟翼偏转角为25.0283°，与理论偏转角25°偏差较小，精度在0.03°以内，从而确认此飞机装配质量达到要求。重复上述操作，从同样方法检测左侧襟翼偏转角。新方法完成测量工作只需40分钟，相比现有方法测量所需的2小时，测量效率有了较大的提高，而且此方法测量精度比现有技术的测量精度提高了一个数量级。

实施例2：本实施方式测量某飞机襟翼端面2的偏转角。本实施方式中，也采用瑞士Leica LTD500型激光跟踪仪1测量，跟踪仪静态坐标精度2δ为±10ppmμm/m。本实施方式的飞机襟翼端面偏转角也为飞机舵偏转角，且与第一实施方式的测量类似，其测量过程如下：飞机停放好后，在被测襟翼端面2上粘贴固定3个激光跟踪仪目标靶球托架，呈三角形分布，尽可能包容襟翼端面2。然后将激光跟踪仪1架设在襟翼端面2前方坚固地面上，使激光束能直达襟翼3各姿态下襟翼端面2上的所有靶标。测量得到第一状态下靶标坐标值Q₁2103.027，-5841.724，850.044；Q₂2285.267，-5593.778，683.566；Q₃2476.887，-5330.886，710.906，测量第二状态下靶标坐标值Q₁2593.973，-5132.602，582.634；Q₂2730.182，-5003.213，287.728；Q₃2903.457，4763.947，148.955，然后利用平面方程组解算得出襟翼端面2偏转角为10.1194°。

综上所述本发明飞机舵偏转角测量方法通过激光跟踪仪测量飞机舵面或舵端面不同状态下相同点的位置坐标，计算得到两个状态的舵面夹角，从而得到舵偏转角。本发明简化了操作步骤，降低了劳动强度，大大提高了测量效率；同时，减少人为因素对测量结果的影响，提高了测量精度；并且能更真实准确地测量舵偏转角。实践证明，相对于现有技术的舵偏转角测量方法，使用此方法比使用传感器测量出的舵端面肋平面偏转角更加真实准确，从而有助于设计人员依据实测数据对试验结果做出更加精确地分析。

Claims (1)

1.一种飞机舵偏转角测量方法，其特征在于，采用激光跟踪仪进行飞机舵偏转角测量，测量的步骤如下：

1.1、停放飞机，将飞机停放静止好；

1.2、选定测量点，在飞机的被测舵面上选定3个测量点位置，测量点呈三角形分布，尽可能包容被测体表面，使所述3个测量点构成一个空间平面；

1.3、设置目标靶球托架，在选定测量点上设置3个用于定位目标靶球的激光跟踪仪目标靶球托架，并在目标靶球托架上放置目标靶球；

1.4、架设激光跟踪仪，将激光跟踪仪对准飞机上的目标靶球设置，使其发出的激光束能投射到所有靶标；

1.5、测量靶标坐标，在激光跟踪仪坐标系下，首先使用激光跟踪仪测量舵面第一状态下3个靶标的坐标，记录坐标值；运动舵面至第二状态，再次使用激光跟踪仪测量舵面第二状态3个靶标的坐标，坐标排列如下表：

1.6、数据解算，第一状态下测得不共线的三靶标坐标P₁X₁，Y₁，Z₁；P₂X₂，Y₂，Z₂；P₃X₃，Y₃，Z₃，该三点构成平面I，平面方程为：

$\left|\begin{array}{cccc}X& Y& Z& 1\\ X_1& Y_1& Z_1& 1\\ X_2& Y_2& Z_2& 1\\ X_3& Y_3& Z_3& 1\end{array}\right|=0$ ……①

第二状态下又测得三靶标坐标P₁X′₁，Y′₁，Z′₁；P₂X′₂，Y′₂，Z′₂；P₃X′₃，Y′₃，Z′₃，该三点构成平面II，平面方程为：

$\left|\begin{array}{cccc}X& Y& Z& 1\\ X_1^{\′}& Y_1^{\′}& Z_1^{\′}& 1\\ X_2^{\′}& Y_2^{\′}& Z_2^{\′}& 1\\ X_3^{\′}& Y_3^{\′}& Z_3^{\′}& 1\end{array}\right|=0$ ……②

整理①②成标准平面方程：它们的法矢量分别为

{A₁，B₁，C₁}和{A₂，B₂，C₂}，则两平面间夹角

计算公式为：

该角度即为飞机实际舵偏转角。