CN104330211B - 测量副翼转动惯量的测量工装及确定副翼平衡位置的方法 - Google Patents

Abstract

一种测量副翼转动惯量的测量工装，包括测量台，所述测量台的一端安装有立柱，该立柱的顶端平行于所述测量台的水平面，并伸向所述测量台的另一端；所述立柱的顶端安装有丝杠，丝杠的底部连接弹簧，弹簧的另一端连接夹具；所述立柱的底部安装有定位装置，该定位装置与所述测量台水平面平行，可在所述立柱上作上下移动及左右移动；所述测量台的另一端安装有铰链接头。本发明还提供一种确定副翼平衡位置的方法。转动惯量是影响副翼的颤振性能的重要指标，测量转动惯量时副翼在测量工装上的安置状态要尽可能与副翼安装在飞机上的形态一致，本发明保证了副翼在测量工装上的精确定位，并具有可调节性，操作简便，得到适航的认可。

Description

测量副翼转动惯量的测量工装及确定副翼平衡位置的方法

技术领域

本发明属于副翼转动惯量检测领域，尤其涉及一种测量副翼转动惯量的测量工装及确定副翼平衡位置的方法。

背景技术

副翼安装在机翼后缘上，与机翼后梁连接，其主要功能是与扰流板组件共同控制飞机的滚转运动。副翼绕轴线的转动惯量是影响副翼的颤振性能的重要指标，是飞机副翼验收的依据之一。目前有三种方法可用于测量副翼的转动惯量：扭摆法、单摆法和弹簧激振法。前两种方法需测量副翼的重心及重量，测量重心的方法误差较大且操作困难，导致转动惯量测量结果存在较大误差。

弹簧激振法测量转动惯量需建立专用测量台架，将副翼通过铰链点连接，后缘用弹簧激励，使副翼小幅振动，测量其振动频率fa。翻转副翼后，再次测量副翼振动频率fb。卸下副翼后，使用弹簧校准块连接于弹簧上，使弹簧拉伸长度L与副翼平衡时弹簧拉伸长度相等，测出此时弹簧振动频率f1。测出后缘夹具质量及弹簧校准块质量等数据，代入公式即可求出副翼绕轴转动惯量。

弹簧激振法通过测量副翼翻转前后绕铰链轴线振动的频率，可以抵消重心位置对测量结果的影响，测量方法中没有测量副翼重心位置的步骤，理论上测量的精度较高。

在测量的过程中，存在如下三个不容易实施的弊端：

一、要求副翼的初始位置处于平衡状态，即：副翼旋转轴线与水平面平行，副翼未发生偏转，处于上下极限偏转位置的中间位置。当前确定副翼平衡的方法是，在理论数模上，将副翼铰链轴线沿轴向拉平，作翼展方向的垂面，这个面与副翼前缘、后缘都会得到交点，通过交点在高度上的差值得出前缘相对后缘的高度差。这个方法可以用于平尾水平位置的精确定位，但是，由于副翼从内侧到外侧是逐渐上翘的形态，从展向不同位置作垂面得到的高度差也不同。而且垂面在实物上并不存在，很难在产品上精确定位。

二、在副翼平衡状态时测量铰链轴线至后缘连接点的距离d。由于在实际产品上，铰链轴线并不存在，理论轴线凹在前缘带板里面，若选用卷尺，测得的是曲线路程而不是直线距离，若采用激光跟踪仪，由于后缘通过弹簧悬挂，稍有外力，弹簧振动导致点值无法获取。

三、拨动副翼与弦平面夹角约5°，使副翼在弹簧的激振下达到稳定振动状态。一般为了操作的方便，副翼后缘和工装立柱之间存在200mm~300mm的间隙。现有的做法是在副翼上安置一台倾角仪，拨动副翼，使倾角仪角度变化约5°，采用长度与副翼到立柱的距离比较接近的直角尺，直角尺一条边与立柱贴合，一条边用来间接反映副翼拨动5°时相对立柱的高度。但直尺的直角边若太长，容易对副翼振动产生干扰，太短则不能准确测量后缘的高度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量副翼转动惯量的测量工装，该测量工装不仅可以方便副翼平衡位置的确定，还能够在副翼处于平衡位置时固定副翼，避免在副翼平衡状态时测量铰链轴线至后缘连接点的距离d时产生外力，导致副翼后缘晃动，最终导致激光跟踪仪无法获取数据。

本发明所提供的测量副翼转动惯量的测量工装，包括测量台，其特征在于：所述测量台的一端安装有立柱，该立柱的顶端平行于所述测量台的水平面，并伸向所述测量台的另一端；所述立柱的顶端安装有丝杠，丝杠的底部连接弹簧，弹簧的另一端连接夹具；所述立柱的底部安装有定位装置，该定位装置与所述测量台水平面平行，可在所述立柱上作上下移动及左右移动；所述测量台的另一端安装有铰链接头。

优选地，所述定位装置包括挡板、挡块；所述挡板安装在所述立柱上；所述挡块安装在所述挡板的前端，可沿所述挡板的长度方向伸缩。由于在测量副翼转动惯量过程中，副翼需要翻转、上架、下架，定位装置横向伸出会对测量造成不便，因此，挡板要求可旋转、拆卸。

优选地，所述定位装置可上下移动的幅度为100mm。根据CATIA模拟，副翼振动5°的振幅约为43mm，考虑到以副翼上下表面为基准时，该定位装置均可使用，定位装置的可活动范围定为100mm。

优选地，所述挡板的前端距离所述立柱268mm；所述挡块的长度为55mm。依据理论数模，副翼后缘末端到测量台上的立柱的距离约为270mm，为了保证副翼平衡时能够被固定，同时副翼振动时，挡板前端不会对副翼造成干扰，取挡板相对立柱横向伸出约268mm。

优选地，所述立柱呈倒L形。

优选地，所述立柱、丝杠、弹簧、夹具、定位装置、铰链接头分别在测量台上镜像设置。

本发明还提供一种确定副翼平衡位置的方法，包括以下步骤：

（1）全机坐标系下设计理论测量台：维持副翼的理论状态不变，以副翼所在的坐标系为基准建立测量台坐标系，测量台水平面与副翼轴线平行，力矩铅直，角度公差不超过0.5°，在该理论测量台下，副翼在理论上处于平衡状态；

（2）理论测量副翼后缘相对于测量台的高度：在理论数模下，以竖直面切割副翼后缘得到切割平面，副翼后缘与副翼下表面在切割平面得到交点，过该交点作测量台水平面的平行线，测量该平行线与测量台水平面的相对高度h；

（3）在实物上测量副翼后缘相对于测量台的高度：利用夹具、铰链接头分别固定副翼的后缘、前缘；调整定位装置的位置，使定位装置距离测量台水平面的高度与第（2）步中所得到的相对高度h相等；调节立柱顶端的丝杠以改变副翼后缘悬挂高度，直到副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与定位装置刚好贴合，则副翼后缘相对于测量台的高度为h，与理论数模下的平衡状态基本一致。

优选地，所述定位装置包括挡板、挡块；所述挡板安装在所述立柱上；所述挡块安装在所述挡板的前端，可沿所述挡板的长度方向伸缩；所述步骤（3）中“直到副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与定位装置刚好贴合”具体为：直到副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与挡块上表面刚好贴合。

本发明具有以下优点：（1）本发明提供的测量副翼转动惯量的测量工装，既可以用于确定副翼平衡位置，也可以在该测量工装上测量副翼的转动惯量；副翼在测量台上处于平衡状态时，前缘、后缘的相对高度能够被量化，而不是仅凭目测，且操作简单，理论与实际能够统一，并且目标容易测量；（2）副翼在平衡位置时能够被固定，夹具与铰链接头分别连接副翼的后缘、前缘，虽然后缘通过弹簧悬挂，由于定位装置托在副翼的底部，即便测量过程中产生外力作用，弹簧不至于振动，激光跟踪仪能够不被干扰的采集到前缘铰链点和后缘连接点的数据；（3）拨动副翼5°时，副翼与弦平面的夹角能够准确的测量并标记，通过记录副翼向下振动5°时的位置，将定位装置调整到该位置即可记录；（4）副翼被拨动后，能够自然振动，相对于平衡状态，无外力干扰。

转动惯量是影响副翼的颤振性能的重要指标，测量转动惯量时副翼在测量台上的安置状态要尽可能的与副翼安装在飞机上的形态一致。本发明保证了副翼在测量台上的精确定位，较传统的方法更有说服力，并具有可调节性，操作简便，得到适航的认可。

附图说明

图1为本发明实施例一示意图；

图2为本发明实施例二示意图；

图3为本发明所述挡板与立柱连接示意图；

图4为本发明所述挡板与挡块连接示意图。

图中：1、1a-弹簧；2、2a-立柱；3、3a-挡板；4、4a-丝杠；5、5a-铰链接头；6-副翼；7-测量台；8-挡块；9-挡板长圆孔；10-立柱长圆孔；11-挡块长圆孔；12、12a-夹具。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本发明所提供的测量副翼转动惯量的测量工装，包括测量台7，测量台7的一端安装有立柱2，立柱2的顶端平行于测量台的水平面，并伸向测量台7的另一端，如图所示，立柱2呈倒L形；测量台7的另一端安装有铰链接头5；立柱2的顶端安装有丝杠4，丝杠4的底部连接弹簧1，弹簧1的下端连接夹具12；在立柱2的底部安装有定位装置，定位装置平行于测量台水平面，可在立柱2上进行上下移动及左右移动。由于在测量过程过副翼需要翻转、上架、下架，定位装置横向伸出会对测量造成不便，因此，定位装置要求可旋转、拆卸。

如图3、4所示，定位装置包括挡板3、挡块8；沿挡板3的长度方向，在挡板3上开设有挡板长圆孔9；垂直于挡板3的长度方向，立柱2上开设有立柱长圆孔10；利用蝶形螺栓穿过挡板长圆孔9、立柱长圆孔10，将挡板3安装在立柱2上；利用挡板长圆孔9、立柱长圆孔10可根据需要将挡板3在立柱2上进行上下左右移动，调节挡板3的位置；依据理论数模，副翼后缘末端到测量工装的立柱的距离约为270mm，为了保证副翼平衡时能够被固定，即副翼处于平衡位置，通过夹具、铰链接头、挡板将副翼固定，同时副翼振动时，挡板前端不会对副翼造成干扰，挡板相对立柱横向伸出约268mm。挡块8安装在挡板3的前端，沿挡板3的长度方向，挡块8上设置有挡块长圆孔11，通过挡块长圆孔11调整挡块8在挡板3上的安装位置，实现挡块8沿挡板3的长度方向的伸缩；如此设置挡块，是因为副翼在平衡位置需要采用激光跟踪仪精密测量后缘悬挂点位置，测量时副翼需要被固定，为了固定副翼，需要挡板能够延长，同时为了使副翼能够上下振动，延长的部分需要在副翼振动时不产生干扰，最好能缩回去。挡块长度55mm比较合适。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：图2中示出的立柱（2、2a）、挡板（3、3a）、丝杠（4、4a）、弹簧（1、1a）、夹具（12、12a）、铰链接头（5、5a）在测量台7上镜像设置。结合图1，测量时需要翻转副翼，首先利用夹具12夹住副翼6的后缘、铰链接头5固定副翼6的前缘，将副翼固定，确定副翼平衡后，测量相关数据，测量完成后，将副翼从夹具12、铰链接头5上卸下，翻转副翼，利用夹具12a、铰链接头5a将副翼固定，确定副翼平衡后，测量相关数据。这种设置，使测量更加便捷，翻转副翼测量时，副翼不用从测量台上卸下，而是直接翻转固定。

本发明所提供的确定副翼平衡位置的方法，包括以下步骤：

（1）全机坐标系下设计理论测量台：维持副翼的理论状态不变，以副翼所在的坐标系为基准建立测量台坐标系，测量台水平面与副翼轴线平行，力矩铅直，角度公差不超过0.5°，在该理论测量台下，副翼在理论上处于平衡状态；这样在理论数模上，副翼与测量台就能加载到一起，并且副翼前缘轴线与测量台铰链接头所在轴线重合，副翼后缘相对测量台的相对高度h能够被测量。

（2）理论测量副翼后缘相对于测量台的高度：在理论数模下，以竖直面切割副翼后缘得到切割平面，副翼后缘与副翼下表面在切割平面得到交点，过该交点作测量台水平面的平行线，测量该平行线与测量台水平面的相对高度h。

（3）在实物上测量副翼后缘相对于测量台的高度：利用夹具、铰链接头分别固定副翼的后缘、前缘；调整定位装置的位置，使定位装置距离测量台水平面的高度与第（2）步中所得到的相对高度h相等；调节立柱顶端的丝杠以改变副翼后缘悬挂高度，直到副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与定位装置刚好贴合（由于定位装置包括挡板及安装在挡板前端的挡块，确保副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与挡块上表面刚好贴合），则副翼后缘相对于测量台的高度为h，与理论数模下的平衡状态基本一致。

Claims (8)

1.一种测量副翼转动惯量的测量工装，包括测量台，其特征在于：所述测量台的一端安装有立柱，该立柱的顶端平行于所述测量台的水平面，并伸向所述测量台的另一端；所述立柱的顶端安装有丝杠，丝杠的底部连接弹簧，弹簧的另一端连接夹具；所述立柱的底部安装有定位装置，该定位装置与所述测量台水平面平行，可在所述立柱上作上下移动及左右移动；所述测量台的另一端安装有铰链接头。

2.如权利要求1所述的测量副翼转动惯量的测量工装，其特征在于：所述定位装置包括挡板、挡块；所述挡板安装在所述立柱上；所述挡块安装在所述挡板的前端，可沿所述挡板的长度方向伸缩。

3.如权利要求1或2所述的测量副翼转动惯量的测量工装，其特征在于：所述定位装置可上下移动的幅度为100mm。

4.如权利要求2所述的测量副翼转动惯量的测量工装，其特征在于：所述挡板的前端距离所述立柱268mm；所述挡块的长度为55mm。

5.如权利要求1或2所述的测量副翼转动惯量的测量工装，其特征在于：所述立柱呈倒L形。

6.如权利要求1或2所述的测量副翼转动惯量的测量工装，其特征在于：所述立柱、丝杠、弹簧、夹具、定位装置、铰链接头分别在测量台上镜像设置。

7.一种利用权利要求1所述的测量副翼转动惯量的测量工装确定副翼平衡位置的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)全机坐标系下设计理论测量台：维持副翼的理论状态不变，以副翼所在的坐标系为基准建立测量台坐标系，测量台水平面与副翼轴线平行，力矩铅直，角度公差不超过0.5°，在该理论测量台下，副翼在理论上处于平衡状态；

(2)理论测量副翼后缘相对于测量台的高度：在理论数模下，以竖直面切割副翼后缘得到切割平面，副翼后缘与副翼下表面在切割平面得到交点，过该交点作测量台水平面的平行线，测量该平行线与测量台水平面的相对高度h；

(3)在实物上测量副翼后缘相对于测量台的高度：利用夹具、铰链接头分别固定副翼的后缘、前缘；调整定位装置的位置，使定位装置距离测量台水平面的高度与第(2)步中所得到的相对高度h相等；调节立柱顶端的丝杠以改变副翼后缘悬挂高度，直到副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与定位装置刚好贴合，则副翼后缘相对于测量台的高度为h，与理论数模下的平衡状态一致。

8.如权利要求7所述的确定副翼平衡位置的方法，其特征在于：所述定位装置包括挡板、挡块；所述挡板安装在所述立柱上；所述挡块安装在所述挡板的前端，可沿所述挡板的长度方向伸缩；所述步骤(3)中“直到副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与定位装置刚好贴合”具体为：直到副翼后缘与副翼下表面在切割平面的交点与挡块上表面刚好贴合。