CN104359433A - 一种飞机活动翼装配中立位置的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机活动翼面中立位置装配检测方法，活动翼通过铰轴悬挂在固定翼的端头，建立测量基准坐标系；在稳定状态下，在测量剖面与固定翼下表面相交轮廓线上选取测量点，建立测量剖面的局部坐标系，将测量点的基准坐标系下的坐标值换算成局部坐标系的坐标值，在局部坐标系内，根据四个点在局部坐标系内的坐标值，计算出固定翼弦线和活动翼弦线的夹角，依次判断飞机活动翼面的中立位置。

Description

一种飞机活动翼装配中立位置的检测方法

技术领域

本申请属于飞机制造测试领域，应用在飞机制造过程中活动翼面安装和调试阶段，具体是一种飞机活动翼面装配检测方法。

背景技术

飞机机翼包括固定机翼(简称固定翼)和铰接在固定机翼上的活动机翼(简称活动翼)，飞机的起降性能和飞行品质是通过飞机活动翼偏转来实现的，活动翼安装的准确度直接影响飞机飞行的安全性和可靠性。飞机停放和正常飞行状态下，飞机固定翼和活动翼的弦平面是处于同一个平面中，飞机制造中的术语称为“活动翼面处于中立位置”，当飞机起飞、降落、转弯等时，通过活动翼面的上下(或左右)偏转来改变飞机姿态。通常，机翼翼型从最前端到最后端的连接直线成为弦线，机翼的所有弦线都在一个平面内，这个平面称为弦平面。

理论上，飞机活动翼面安装是否处于中立位置是通过活动翼弦平面是否与固定翼弦平面共面来判定的，数学上可以简化为：在某一特定肋平面的剖面上，活动翼面弦线与固定翼面弦线的夹角是否为零来判断。若两条弦线夹角为零，则活动翼面处于中立位置(零位)，反之则活动翼面不中立，夹角即为此时活动翼面的偏转角度。由于固定翼面和活动翼面弦线不可见且无法直接测量，过去，获得飞机活动面偏转角度的测量方法是，将角度测量转换为直线距离测量，测量的位置选取在翼尖上，测量工具为钢板尺，测量的距离常称为剪刀差。该测量方法存在的问题是：①局部单点测量，不能准确反映飞机活动翼面整体偏转情况；②接触测量，会产生接触变形，使得测量精度低，精准性差；③人工测量，受人的工作状态、技能影响大。基于上述原因，为解决传统方法存在的问题，提出一种具有广泛适用性，将理论判定方法应用于实际工程中的高精度的计算和测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种飞机活动翼面装配中立位置的检测方法，在飞机装配过程中使用，计算、测量并判定飞机活动翼面是否处于中立位置，解决目前测量方法存在的测量精度低和精准性差的问题。

为达到上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现。

一种飞机活动翼面中立位置装配检测方法，活动翼通过铰轴悬挂在固定翼的端头，其特征在于，1)选取飞机已有的水平测量点建立测量基准坐标系；2)在稳定状态下，选取贯穿固定翼和活动翼的肋基准面作为测量剖面；3)在测量剖面与固定翼下表面相交轮廓线上选取a1、a2两个测量点，在测量剖面与活动翼下表面相交轮廓线上选取b1、b2两个测量点，活动翼与固定翼的悬挂点为O点；4)在上述的基准坐标系下，分别测量位于固定翼和活动翼下表面上的a1、a2、b1、b2四个点的坐标值；5)根据测量坐标值，计算出固定翼弦线和活动翼弦线的夹角。

本申请的有益效果在于：1)将设计理论原理上的飞机固定翼和活动翼弦平面共面作为判定活动翼处于中立位置的依据，将理论上的飞机活动翼中立位置判定通过数学转换和计算来在工程上实现，通过数学上的简化将判定弦平面共面简化为某一特定肋平面处剖面上活动翼弦线与固定翼弦线的夹角，若两条弦线夹角为零，则活动翼处于中立位置(零位)，反之则活动翼面不中立，称为活动翼存在偏转误差角度；2)飞机机翼剖面和测量点的布置应能正确反映飞机活动翼的整体位置状态，并充分考虑到误差因素的影响，不断优化计算方法，从而提高飞机活动翼中立位置的测量精准性。3)选取多于一个的肋基准平面作为测量剖面，测量并计算得到多个α角，采用数学方法优化确定最终的α角，更准确地描述飞机活动翼状态；4)本测量方法具有操作简单、易于测量、精准度较高的优点，能够实现飞机活动翼中立位置快速、高效、精准的测量，为飞机装配过程的活动翼准确安装提供指导。

以下结合实施附图对本申请做进一步详细描述：

附图说明

图1建立飞机坐标系示意

图2机翼测量剖面选取示意

图3机翼测量剖面与机翼相交外缘轮廓上的测量点

图4活动翼中立计算原理示意

图中编号说明：1飞机机体、2测量仪、3固定翼、4活动翼、5机翼测量剖面、6固定翼弦线、7活动翼弦线

具体实施方式

参见附图：

首先，选取飞机已有的水平测量点建立测量基准坐标系。为了使飞机机体1上的水平测量点能准确表示飞机状态，使所有测量点中的某一点的微小偏差，不至于影响到整个飞机的状态，建立飞机坐标系的测量点应基于空间包容性原则覆盖飞机整个测量区域：机身测量点在机头和机身尾段选取，机翼测量点在左右外翼接近翼尖处选取。

飞机翼面剖面和测量点的选取。在稳定状态下，选取贯穿固定翼3和活动翼4的肋基准面作为测量剖面5。测量剖面选取位置为飞机翼面外形较为稳定的肋位处，且垂直于翼面弦平面，最好是固定翼装配工装上的定位基准点所在的肋基准平面。

测量点的选取：在测量剖面5与固定翼3下表面相交轮廓线上选取点a1、和点a2作为两个测量点，在测量剖面5与活动翼4下表面相交轮廓线上选取点b1和点b2作为两个测量点，设活动翼4与固定翼3的悬挂点为A点，活动翼的翼尖为B点，固定翼的前端为O点，AB为活动翼的弦线，OA为固定翼的弦线；

在基准坐标系下，分别测量位于固定翼和活动翼下表面上的a1、a2、b1、b2四个测量点的坐标值；

建立测量剖面的局部坐标系，以固定翼3的前端O点为原点，机翼弦线为X轴线，垂直于弦平面方向为Y轴线；

将测量的a1、a2、b1、b2四个点在基准坐标系下的坐标值换算成局部坐标系的坐标值，在局部坐标系内点a₁的坐标为(x_a1,y_a1)，点a₂的坐标为(x_a2,y_a2)，

点b₁的坐标为(x_b1,y_b1)，点b₂的坐标为(x_b2,y_b2)。

最后在局部坐标系内，根据a1、a2、b1、b2四个点在局部坐标系内的坐标值，计算出固定翼弦线和活动翼弦线的夹角，依次判断飞机活动翼面的中立位置。

具体计算方法如图4所示：

a1、a2、b1、b2点为测量剖面与固定翼和活动翼外缘廓交线上的四个测量点；A点为活动翼面的悬挂铰链交点，此点为飞机固定翼与活动翼共有点；OA为固定翼的弦线，AB为活动翼的弦线；线a1A,，a2A，b1A，b2A为测量点到悬挂交点的连线，α为活动翼弦线AB与固定翼弦线OA的夹角。

由于固定翼上a1，a2两点是在工艺设计中确定的，它们与固定翼弦线的相对位置是一定的，通过a1，a2点分别向固定翼弦线做垂线，分别交于a3，a4点，a1与a3之间的长度为ha1，a2与a4之间的长度为ha2。同理，由于活动翼上b1，b2两点是在工艺设计中确定的，它们与活动翼弦线的相对位置是一定的，通过b1，b2点分别向活动翼弦线做垂线，分别交于b3，b4点，b1与b3之间的长度为hb1，b2与b4之间的长度为hb2。

点a1的坐标为(xa1,ya1)，点a2的坐标为(xa2,ya2)，

点b1的坐标为(xb1,yb1)，点b2的坐标为(xb2,yb2)，

点a3的坐标为(xa3,ya3)；

xa3＝xa1，ya3＝ya1+ha1

点a4的坐标为(xa4,ya4)

x4＝xa2，ya4＝ya2+ha2

点b3的坐标为(xb3,yb3)；

xb3＝xb1，yb3＝yb1+hb1

点b4的坐标为(xb4,yb4)。

xb4＝xb2yb4＝yb2+hb2

直线AO的斜率为：

$k_{a3a4}=\frac{y_{a4}-y_{a3}}{x_{a4}-x_{a3}}$

直线OB的斜率为：

$k_{b3b4}=\frac{y_{b4}-y_{b3}}{x_{b4}-x_{b3}}$

则两条弦线的夹角α为

$\mathrm{tg\α}=\frac{|k_{a3a4}-k_{b3b4}|}{1+k_{a3a4}\×k_{b3b4}}$

飞机活动翼面的偏转角度

活动翼弦线AB与固定翼弦线OA，若两条弦线夹角α为零，则活动翼面处于理论上的中立位置，工程设计上，两条弦线夹角α允许在小范围内有正负偏差，因此，通过计算检测α角，即可检测飞机活动翼装配的中立位置。

Claims (1)

1.一种飞机活动翼面中立位置装配检测方法，活动翼通过铰轴悬挂在固定翼的端头，其特征在于：

1)选取飞机已有的水平测量点建立测量基准坐标系；

2)在稳定状态下，选取贯穿固定翼和活动翼的肋基准面作为测量剖面；

3)在测量剖面与固定翼下表面相交轮廓线上选取a1、a2两个测量点，在测量剖面与活动翼下表面相交轮廓线上选取b1、b2两个测量点；

4)在上述步骤1)所述的基准坐标系下，分别测量位于固定翼和活动翼下表面上的a1、a2、b1、b2的坐标值；

5)建立测量剖面的局部坐标系，以固定翼的前端O为原点，机翼弦线为X轴线，垂直于弦平面方向为Y轴线；

6)将步骤5)测量的a1、a2、b1、b2四个点的基准坐标系下的坐标值换算成步骤5)以O为原点局部坐标系的坐标值；

7)在局部坐标系内，根据a1、a2、b1、b2四个点在局部坐标系内的坐标值，计算出固定翼弦线和活动翼弦线的夹角，依次判断飞机活动翼面的中立位置。