CN101963499A - 一种飞机舵面偏转角测量工具及测量方法 - Google Patents

一种飞机舵面偏转角测量工具及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种飞机舵面偏转角度测量工具及测量方法。该测量工具包括舵面夹(1)，安定面夹(6)，撑杆(5)，调节臂(4)，传感器支座(3)，角位移传感器(7)，叉耳摇臂(2)，测量时将上述测量工具的安定面夹(6)夹装于上垂尾安定面(45)可承力处，将撑杆(5)、调节臂(4)、传感器支座(3)、角位移传感器(7)、叉耳摇臂(2)依次安装好，舵面夹(1)夹装于上方向舵(46)可承力处，并将角位传感器(7)调节至上方向舵(46)转轴处，进行舵面偏角的测量。本发明可同时适用于飞机台架试验和地面机上试验方向舵或升降舵偏转角度测量，可直接用于舵面偏角测量，无需对飞机机体结构件进行拆装，特别适用于转轴包于舵面蒙皮内，无法运用连杆机构将偏转量引出测量的情形。

Description

一种飞机舵面偏转角测量工具及测量方法
技术领域
本发明属于测试、机械领域，具体是一种飞机舵面偏转角测量工具及其测量方法。
背景技术
目前飞机操纵系统原理与功能试验中，方向舵系统、升降舵系统的动静态试验是至关重要的，在此类试验中，无一例外需要测量各舵面偏角。在试验过程中，舵面偏转角度一般无法直接测量，都需要借助机械连杆机构，而对于机上试验，由于飞机各部件均已安装好，无法对蒙皮进行拆卸或是将舵面转轴延伸至机体外与传感器直接对接，对舵面偏传角度的测量则成了此类试验的一个难点，要求既不改变翼面结构，又能实现舵面偏转角的精确测量，并且保证动态试验中，对操纵自身特性影响小。
发明内容
本发明的目的是：提出一种飞机舵面偏转角度测量工具及测量方法，克服现有飞机舵面偏转角度测量工具不易安装、不易测量、不适用于动态测量，或需对机体或蒙皮拆装，无法满足首飞前机上试验不许拆解机体等缺点。
本发明的技术方案是：一种飞机舵面偏转角度测量工具，包括舵面夹1，安定面夹6，撑杆5，调节臂4，传感器支座3，角位移传感器7，叉耳摇臂2；
舵面夹1包括舵面主夹杆8、舵面副夹杆9、螺杆10、两组舵面活动夹12、夹紧螺栓11，关节轴承13；其中舵面活动夹12包括舵面活动夹杆17和两块舵面夹块18；舵面主夹杆8与舵面副夹杆9为均为“3”型夹杆，上部较长，下部较短，上部端头均有铰接孔15，中下部转折点处也均开铰接孔14，舵面主夹杆8与舵面副夹杆9相对配合，通过舵面主夹杆8和舵面副夹杆9下部的铰接孔14呈剪刀式连接；舵面主夹杆8与舵面副夹杆9上端的铰接孔15分别连一组舵面活动夹12；舵面主夹杆下端连接螺杆10，螺杆上装有关节轴承13，舵面夹1通过关节轴承13与叉耳摇臂2连接；舵面副夹杆9下端侧面有螺纹孔16，孔中装配夹紧螺栓11，夹紧螺栓头顶至舵面主夹杆8下部，旋紧夹紧螺栓11时舵面主夹杆8和舵面副夹杆9下端距离撑大，上端距离减小，位于舵面主夹杆8和舵面副夹杆9上端的两组舵面活动夹12之间距离减小，从而实现夹紧功能；同时舵面活动夹12可绕舵面主、副夹杆上端的铰接孔15轴心转动，从而达到自动分配夹紧力和自适应舵面外形功能；每组舵面活动夹12由一个舵面活动夹杆17与两个舵面夹块18组成，舵面活动夹杆17为弓形件，两端与中段为平直段，中间沿弓形外侧有凸耳，凸耳上垂直弓形面有铰接孔19与舵面主、副夹杆相连，舵面活动夹杆17两端沿厚度方向开有连接孔20，连接孔20在舵面活动夹杆17内侧方向有圆角与舵面夹块18配合；舵面夹块18为板状件，一面为平面，另一面中部为不完全球面，安装时球面与舵面活动夹杆17两端的连接孔圆角相配合，夹紧时舵面夹块18可自由做小范围三维运动，从而适应不同形状的舵面；
安定面夹6包括安定面主夹杆22、安定面副夹杆21、两组安定面活动夹23、夹紧螺栓24，其中安定面活动夹23包括安定面活动夹杆29和两块安定面夹块30；安定面主夹杆22与安定面副夹杆21均为“3”型夹杆，上部较长，下部较短，上部端头均有铰接孔25，中下部转折点处也均开有铰接孔27，安定面主夹杆22与安定面副夹杆21相对配合，通过安定面主夹杆22和安定面副夹杆21下部的铰接孔27呈剪刀式连接；安定面主夹杆22与安定面副夹杆21上端的铰接孔25分别连接一组安定面活动夹23；安定面主夹杆22下端垂直端面开有撑杆固定孔26，用来安装撑杆5和实现撑杆5位置调节；安定面副夹杆21下端侧面有螺纹孔28，孔中装配有夹紧螺栓24，夹紧螺栓头顶至安定面主夹杆22下部，旋紧夹紧螺栓24时安定面主夹杆22和安定面副夹杆21下端距离撑大，上端距离减小，位于安定面主夹杆22和安定面副夹杆21上端的两组安定面活动夹23距离减小，从而实现夹紧功能；同时安定面活动夹23可绕铰接孔25轴线转动，达到自动分配夹紧力和自适应安定面外形功能；每组安定面活动夹23由一个安定面活动夹杆29和两块安定面夹块30组成；安定面活动夹杆29为弓形厚板件，两端与中段为平直段，中间沿弓形外侧有凸耳，凸耳上垂直弓形面开有铰接孔31与安定面主、副夹杆上端的铰接孔25连接，安定活动面夹杆29两端沿厚度方向有连接孔32，连接孔32在安定面活动夹杆29内侧方向有圆角与安定面夹块30配合；安定面夹块30为板状件，一面为平面，另一面中部为不完全球面，球面与安定面夹杆29两端的连接孔圆角配合，夹紧时安定面夹块30可自由做小范围三维运动，以适应不同形状的安定面；
传感器支座3由传感器主支架33，传感器安装卡34，挠性连轴器36和输入轴35组成，传感器主支架33为倒置“F”状，下平板处有半圆槽，为传感器固定槽，通过传感器安装卡34固定角位移传感器7，上平板处开有轴承孔37，传感器主支架立壁开有支座安装孔38，支座安装孔38为一个通孔和一个弧形长孔，用两个螺钉与调节臂4连接，可实现传感器支座固定和小范围角度调节；输入轴35为台阶轴，穿过轴承固定于传感器主支架33上平板处的轴承孔37内；输入轴35与角位移传感器7之间通过挠性联轴器36连接。
撑杆5一端为安装端，上下两侧有安装耳39，开有安装长孔40，与安定面主夹杆22下端的撑杆固定孔26连接，另一端侧面开有滑槽41；调节臂4一端为扇形调节端，开有弧形通槽42，另一端传感器支座安装端，调节臂4纵切面中部沿扇形端开有通槽，安装时撑杆5伸至调节臂4通槽内固定，可同时实现调节臂4沿撑杆滑槽41位置调节和绕撑杆5转动调节，调节臂4传感器支座安装端有传感器支座固定孔43，用来与传感器支座3相连接；叉耳摇臂2为长杆状，一端连接输入轴35，另一端为叉耳44，与位于舵面主夹杆8下部螺杆10上的关节轴承13配合，使用时关节轴承13在叉耳44内做小范围滑动，防止动运卡死。
同时以上述测量工具为基础提出一种飞机舵面偏转角度测量方法，将上述测量工具的安定面夹6夹装于上垂尾安定面45可承力处，将撑杆5、调节臂4、传感器支座3、角位移传感器7、叉耳摇臂2依次安装好，舵面夹1夹装于上方向舵46可承力处，并将角位传感器7调节至上方向舵46转轴处，进行舵面偏角的测量，达到设计要求。其特征是：舵面夹1与安定面夹6都有活动夹，可以自动分配夹紧力和适应舵面外形；舵面活动夹12与安定面活动夹23有可三维转动的舵面夹块18和安定面夹块30，可以自动适应上方向舵46舵面及上垂尾安定面45的曲面外形；舵面夹块18和安定面夹块30均为薄板状，可增大夹具与上方向舵46舵面和上垂尾安定面45接触面积，减小对舵面或安定面局部压强，不会夹坏舵面或安定面。
本发明的优点和有益效果是：本发明可同时适用于飞机台架试验和地面机上试验方向舵或升降舵偏转角度测量，可直接用于舵面偏角测量，无需对飞机机体结构件进行拆装，特别适用于转轴包于舵面蒙皮内，无法运用连杆机构将偏转量引出测量的情形；结构简单易操作，可同时适用于静态偏角测量和动态试验中的偏角测量，无运动死区，无误差放大环节；可适用于任意舵面曲面，不容易夹坏舵面；可适用于飞机舵面静态偏转角度和动态试验中舵面快速转动中的偏转角度测量；且本发明结构简单易加工，无需特种加工和高精度加工，装配简单，无复杂零部件及贵重零部件，使用时操作简单，易于安装，对测量环境无严格要求。
附图说明
图1是飞机舵面偏转角测量工具结构示意图；
图2是舵面夹结构示意图；
图3是舵面主夹杆结构示意图；
图4是螺杆结构示意图；
图5是舵面副夹杆结构示意图；
图6是舵面活动夹结构示意图；
图7是舵面活动夹杆结构示意图；
图8是舵面夹块结构示意图；
图9是安定面夹结构示意图；
图10是安定面主夹杆结构示意图；
图11是安定面副夹杆结构示意图；
图12是安定面活动夹结构示意图；
图13是安定面活动夹杆结构示意图；
图14是安定面夹块结构示意图；
图15是传感器支座结构示意图；
图16是传感器主支架结构示意图；
图17是传感器安装卡结构示意图；
图18是撑杆结构示意图；
图19是调节臂结构示意图；
图20是叉耳摇臂结构示意图；
图21是上方向舵偏转角度测量工具结构标意图；
图22是下方向舵偏转角度测量工具结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
一种飞机舵面偏转角度测量工具，包括舵面夹1，安定面夹6，撑杆5，调节臂4，传感器支座3，角位移传感器7，叉耳摇臂2。
舵面夹1包括舵面主夹杆8、舵面副夹杆9，螺杆10、两组舵面活动夹12，夹紧螺栓11，关节轴承13。其中舵面活动夹12包括舵面活动夹杆17和两块舵面夹块18。舵面主夹杆8与舵面副夹杆9为均为“3”型夹杆，上部较长，下部较短，上部端头均有铰接孔15，中下部转折点处也均开铰接孔14，舵面主夹杆8与舵面副夹杆9相对配合，通过舵面主夹杆8和舵面副夹杆9下部的铰接孔14呈剪刀式连接。舵面主夹杆8与舵面副夹杆9上端的铰接孔15分别连一组舵面活动夹12。舵面主夹杆下端连接螺杆10，螺杆上装有关节轴承13，舵面夹1通过关节轴承13与叉耳摇臂2连接。舵面副夹杆9下端侧面有螺纹孔16，孔中装配夹紧螺栓11，夹紧螺栓头顶至舵面主夹杆8下部，旋紧夹紧螺栓11时舵面主夹杆8和舵面副夹杆9下端距离撑大，上端距离减小，位于舵面主夹杆8和舵面副夹杆9上端的两组舵面活动夹12之间距离减小，从而实现夹紧功能，同时舵面活动夹12可绕舵面主、副夹杆上端的铰接孔15轴心转动，从而达到自动分配夹紧力和自适应舵面外形功能。每组舵面活动夹12由一个舵面活动夹杆17与两个舵面夹块18组成。舵面活动夹杆17为弓形件，两端与中段为平直段，中间沿弓形外侧有凸耳，凸耳上垂直弓形面有铰接孔19与舵面主、副夹杆相连，舵面活动夹杆17两端沿厚度方向开有连接孔20，连接孔20在舵面活动夹杆17内侧方向有圆角与舵面夹块18配合。舵面夹块18为板状件，一面为平面，另一面中部为不完全球面，安装时球面与舵面活动夹杆17两端的连接孔圆角相配合，夹紧时舵面夹块18可自由做小范围三维运动，从而适应不同形状的舵面。
安定面夹6包括安定面主夹杆22、安定面副夹杆21，两组安定面活动夹23，夹紧螺栓24。其中安定面活动夹23包括安定面活动夹杆29和两块安定面夹块30。安定面主夹杆22与安定面副夹杆21均为“3”型夹杆，上部较长，下部较短，上部端头均有铰接孔25，中下部转折点处也均开有铰接孔27，安定面主夹杆22与安定面副夹杆21相对配合，通过安定面主夹杆22和安定面副夹杆21下部的铰接孔27呈剪刀式连接。安定面主夹杆22与安定面副夹杆21上端的铰接孔25分别连接一组安定面活动夹23。安定面主夹杆22下端垂直端面开有撑杆固定孔26，用来安装撑杆5和实现撑杆5位置调节。安定面副夹杆21下端侧面有螺纹孔28，孔中装配有夹紧螺栓24，夹紧螺栓头顶至安定面主夹杆22下部，旋紧夹紧螺栓24时安定面主夹杆22和安定面副夹杆21下端距离撑大，上端距离减小，位于安定面主夹杆22和安定面副夹杆21上端的两组安定面活动夹23距离减小，从而实现夹紧功能。同时安定面活动夹23可绕铰接孔25轴线转动，达到自动分配夹紧力和自适应安定面外形功能。每组安定面活动夹23由一个安定面活动夹杆29和两块安定面夹块30组成。安定面活动夹杆29为弓形厚板件，两端与中段为平直段，中间沿弓形外侧有凸耳，凸耳上垂直弓形面开有铰接孔31与安定面主、副夹杆上端的铰接孔25连接，安定活动面夹杆29两端沿厚度方向有连接孔32，连接孔32在安定面活动夹杆29内侧方向有圆角与安定面夹块30配合。安定面夹块30为板状件，一面为平面，另一面中部为不完全球面，球面与安定面夹杆29两端的连接孔圆角配合，夹紧时安定面夹块30可自由做小范围三维运动，以适应不同形状的安定面。
传感器支座3由传感器主支架33，传感器安装卡34，挠性连轴器36和输入轴35组成，传感器主支架33为倒置“F”状，下平板处有半圆槽，为传感器固定槽，通过传感器安装卡34固定角位移传感器7，上平板处开有轴承孔37，传感器主支架立壁开有支座安装孔38，支座安装孔38为一个通孔和一个弧形长孔，用两个螺钉与调节臂4连接，可实现传感器支座固定和小范围角度调节。输入轴35为台阶轴，穿过轴承固定于传感器主支架33上平板处的轴承孔37内。输入轴35与角位移传感器7之间通过挠性联轴器36连接。
撑杆5一端为安装端，上下两侧有安装耳39，开有安装长孔40，与安定面主夹杆22下端的撑杆固定孔26连接，另一端侧面开有滑槽41。调节臂4一端为扇形调节端，开有弧形通槽42，另一端传感器支座安装端，调节臂4纵切面中部沿扇形端开有通槽，安装时撑杆5伸至调节臂4通槽内固定，可同时实现调节臂4沿撑杆滑槽41位置调节和绕撑杆5转动调节，调节臂4传感器支座安装端有传感器支座固定孔43，用来与传感器支座3相连接。叉耳摇臂2为长杆状，一端连接输入轴35，另一端为叉耳44，与位于舵面主夹杆8下部螺杆10上的关节轴承13配合，使用时关节轴承13在叉耳44内做小范围滑动，防止动运卡死。
使用该测量工具测量时，将安定面夹6夹装于上垂尾安定面45可承力处，将撑杆5、调节臂4、传感器支座3、角位移传感器7、叉耳摇臂2依次安装好，舵面夹1夹装于上方向舵46可承力处，并将角位传感器7调节至上方向舵46转轴处，便可进行舵面偏角的测量，达到设计要求。舵面夹1与安定面夹6都有活动夹，可以自动分配夹紧力和适应舵面外形，舵面活动夹12与安定面活动夹23有可三维转动的舵面夹块18和安定面夹块30，可以自动适应上方向舵46舵面及上垂尾安定面45的曲面外形，舵面夹块18和安定面夹块30均为薄板状，可增大夹具与上方向舵46舵面和上垂尾安定面45接触面积，减小对舵面或安定面局部压强，不会夹坏舵面或安定面。整个夹具的安装过程中，无需对机体进行拆卸或再次加工，故可适用于地面机上试验，可在各种场合各种环境下进行测量。

Claims (13)

1.一种飞机舵面偏转角度测量工具，包括一个舵面夹(1)、安定面夹(6)、撑杆(5)、调节臂(4)、传感器支座(3)、角位移传感器(7)、叉耳摇臂(2)，其特征在于，舵面夹(1)包括舵面主夹杆(8)、舵面副夹杆(9)，螺杆(10)、两组舵面活动夹(12)，夹紧螺栓(11)，关节轴承(13)，其中舵面活动夹(12)包括舵面活动夹杆(17)和两块舵面夹块(18)；舵面主夹杆(8)和舵面副夹杆(9)呈剪刀式连接；舵面主夹杆(8)与舵面副夹杆(9)分别连接一组舵面活动夹(12)；舵面夹(1)与叉耳摇臂(2)连接；舵面副夹杆(9)下端侧面装配夹紧螺栓(11)，旋紧夹紧螺栓(11)时舵面主夹杆(8)和舵面副夹杆(9)上端的两组舵面活动夹(12)之间距离减小实现夹紧功能；安定面夹(6)包括安定面主夹杆(22)、安定面副夹杆(21)，两组安定面活动夹(23)，夹紧螺栓(24)，其中安定面活动夹(23)包括安定面活动夹杆(29)和两块安定面夹块(30)；安定面主夹杆(22)与安定面副夹杆(21)呈剪刀式连接；安定面主夹杆(22)与安定面副夹杆(21)分别连接一组安定面活动夹(23)；安定面副夹杆(21)下端侧面装配有夹紧螺栓(24)，旋紧夹紧螺栓(24)时两组安定面活动夹(23)距离减小实现夹紧功能；传感器支座(3)由传感器主支架(33)，传感器安装卡(34)，挠性连轴器(36)和输入轴(35)组成，用以固定角位移传感器(7)；传感器主支架立壁开有支座安装孔(38)与调节臂连接，可实现传感器支座固定和小范围角度调节；输入轴35与角位移传感器(7)之间通过挠性联轴器(36)连接；撑杆(5)一端为安装端，与安定面主夹杆(22)下端的撑杆固定孔(26)连接，另一端连接调节臂(4)，调节臂(4)与传感器支座(3)相连接。叉耳摇臂(2)为长杆状，一端连接输入轴(35)，另一端为叉耳(44)，与舵面夹(1)下端的关节轴承相连。
2.如权利要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，舵面主夹杆(8)与舵面副夹杆(9)为均为“3”型夹杆，上部较长，下部较短，上部端头均有铰接孔(15)，中下部转折点处也均开铰接孔(14)，舵面主夹杆(8)与舵面副夹杆(9)相对配合，通过舵面主夹杆(8)和舵面副夹杆(9)下部的铰接孔(14)呈剪刀式连接；舵面副夹杆(9)下端侧面装配夹紧螺栓(11)，旋紧夹紧螺栓(11)时舵面主夹杆8和舵面副夹杆9下端距离撑大，上端距离减小，从而实现夹紧功能。
3.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，舵面夹(1)包括两组舵面活动夹(12)，夹紧时舵面活动夹(12)可绕舵面主、副夹杆上端的铰接孔(15)轴心转动，从而达到自动分配夹紧力和自适应舵面外形功能。
4.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，每组舵面活动夹(12)由一个舵面活动夹杆(17)与两个舵面夹块(18)组成；舵面活动夹杆(17)两端沿厚度方向开有连接孔(20)，连接孔(20)在舵面活动夹杆(17)内侧方向有圆角与舵面夹块(18)配合；舵面夹块(18)为板状件，一面为平面，另一面中部为不完全球面，安装时球面与舵面活动夹杆(17)两端的连接孔圆角相配合，夹紧时舵面夹块(18)可自由做小范围三维运动，可适应不同形状的舵面。
5.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，安定面主夹杆(22)与安定面副夹杆(21)均为“3”型夹杆，上部较长，下部较短，上部端头均有铰接孔(25)，中下部转折点处也均开有铰接孔(27)，安定面主夹杆(22)与安定面副夹杆(21)相对配合，呈剪刀式连接；安定面副夹杆(21)下端侧面装配有夹紧螺栓(24)，旋紧夹紧螺栓(24)时安定面主夹杆(22)和安定面副夹杆(21)下端距离撑大，上端距离减小，从而实现夹紧功能。
6.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，安定面夹(6)夹紧时，安定面活动夹(23)可绕铰接孔(25)轴线转动，达到自动分配夹紧力和自适应安定面外形功能。
7.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，每组安定面活动夹(23)由一个安定面活动夹杆(29)和两块安定面夹块(30)组成；安定活动面夹杆(29)两端沿厚度方向有连接孔(32)，连接孔(32)在安定面活动夹杆(29)内侧方向有圆角与安定面夹块(30)配合；安定面夹块(30)为板状件，一面为平面，另一面中部为不完全球面，球面与安定面夹杆(29)两端的连接孔圆角配合，夹紧时安定面夹块(30)可自由做小范围三维运动，可适应不同形状的安定面。
8.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，传感器主支架立壁开有支座安装孔(38)，支座安装孔(38)为一个通孔和一个弧形长孔，用两个螺钉与调节臂(4)连接，可实现传感器支座固定和小范围角度调节。
9.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，调节臂(4)一端为扇形调节端，开有弧形通槽(42)，另一端传感器支座安装端，调节臂(4)纵切面中部沿扇形端开有通槽，安装时撑杆(5)伸至调节臂(4)通槽内固定，可同时实现调节臂(4)沿撑杆滑槽(41)位置调节和绕撑杆(5)转动调节。
10.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，叉耳摇臂(2)为长杆状，一端连接输入轴(35)，另一端为叉耳(44)，与位于舵面主夹杆(8)下部螺杆(10)上的关节轴承(13)配合，使用时关节轴承(13)在叉耳(44)内做小范围滑动，防止动运卡死。
11.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于：舵面夹块(18)和安定面夹块(30)均为薄板状，可增大夹具与舵面和安定面接触面积，减小对舵面或安定面局部压强，不会夹坏舵面或安定面。
12.如权力要求1所述的一种飞机舵面偏转角度测量工具，其特征在于，安定面主夹杆(22)下端垂直端面开有撑杆固定孔(26)，用来安装撑杆(5)和实现撑杆(5)位置调节。
13.一种飞机舵面偏转角度测量方法，将测量工具的安定面夹6夹装于上垂尾安定面45可承力处，将撑杆5、调节臂4、传感器支座3、角位移传感器7、叉耳摇臂2依次安装好，舵面夹1夹装于上方向舵46可承力处，并将角位传感器7调节至上方向舵46转轴处，进行舵面偏角的测量，其特征是：舵面夹1与安定面夹6都有活动夹，可以自动分配夹紧力和适应舵面外形；舵面活动夹12与安定面活动夹23有可三维转动的舵面夹块18和安定面夹块30，可以自动适应上方向舵46舵面及上垂尾安定面45的曲面外形；舵面夹块18和安定面夹块30均为薄板状，可增大夹具与上方向舵46舵面和上垂尾安定面45接触面积，减小对舵面或安定面局部压强，不会夹坏舵面或安定面。
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