CN105091845A - 迎角传感器安装误差测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种迎角传感器安装误差测量装置及其测量方法，操作简单、便于携带，且在迎角传感器更换之后，不需要再重新测量迎角传感器的安装误差。上述迎角传感器安装误差测量装置包括：安装板，该安装板具有安装板装配面，该安装板装配面用于与安装适配板贴合，在安装板装配面的中央设置有用于安装测量板的凸台；测量板，该测量板具有测量板测量面和测量板装配面，在测量板测量面的靠近安装板的安装板装配面一侧的端部设置有测量板突台面；以及握杆，该握杆安装在安装板的与凸台相反一侧的面上，测量板的测量板装配面被定位固定在凸台的测量板安装面上，安装板通过设于安装板装配面的两个安装板侧定位件而与安装适配板定位。

Description

迎角传感器安装误差测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于对迎角传感器的安装误差进行测量的迎角传感器安装误差测量装置及其测量方法。

背景技术

飞机迎角传感器一般安装在飞机前机身侧面，通过安装适配板固定到机体上，另外，上述安装适配板与机体蒙皮铆接。利用设于传感器安装板上的两个定位销与设于安装适配板上的两个定位孔，来实现上述飞机迎角传感器的定位。

为了测得准确的局部迎角，通常要求定位销连线平行于飞机水平基准面，迎角传感器角度的输出基准为传感器安装板上的各定位销中心连线，因此，适配板上的定位孔中心连线与飞机水平基准线在传感器装配面内的夹角即为迎角传感器的安装误差。

对飞机迎角传感器安装误差的处理，通常有如下两种方式。

其中一种飞机迎角传感器安装误差的处理方式是在迎角误差分配时要求将迎角传感器的安装误差控制到可以忽略的程度，从而不考虑迎角传感器的安装误差对整体迎角测量精度的影响。但是，这种方式对于安装适配板的制造装配等工序的要求比较高，需要设计专用的工具来定位、测量安装适配板上的定位销孔的位置，另外，通过对定位销孔的位移测量来确定定位销孔的中心连线相对于飞机水平基准线的角度偏移(即误差δ)。这种工具由于体积较大、不易于携带，因此，通常用在飞机部段制造组装阶段，在飞机总装完成后，无法再利用该工具来对传感器的安装进行测量，并加以维护。

另外一种飞机迎角传感器安装误差的处理方式是采用误差补偿方式，首先测量出迎角传感器的安装误差，然后利用计算机将传感器角度输出值中的安装误差补偿掉。这种方式能够避免较高的安装工艺要求。但是，采用误差补偿方式，在测量传感器安装误差时，会利用迎角传感器本身作为测量工具，根据迎角传感器的输出值的变化来测得迎角传感器本身的安装误差，因此，这种误差补偿方式存在一定的局限性，有可能会损坏迎角传感器转动部件。尤其是当提高迎角整体精度要求时，对迎角传感器本身精度要求较高，同时在更换迎角传感器之后需要重新测量迎角传感器的安装误差，因此，会降低迎角传感器的可维护性。

因此，如何能够提供一种操作简单、便于携带，且在迎角传感器更换之后，不需要再重新测量迎角传感器的安装误差的迎角传感器安装误差测量装置及其测量方法便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种操作简单、便于携带，且在迎角传感器更换之后，不需要再重新测量迎角传感器的安装误差的迎角传感器安装误差测量装置及其测量方法。

本发明的迎角传感器安装误差测量装置，其用于对迎角传感器的安装误差δ进行测量，其特征是，上述迎角传感器安装误差测量装置包括：安装板，上述安装板具有安装板装配面，该安装板装配面用于与飞机的安装适配板贴合，在上述安装板装配面的中央设置有用于安装测量板的凸台；测量板，上述测量板具有测量板测量面和测量板装配面，在上述测量板测量面的靠近上述安装板的安装板装配面一侧的端部设置有测量板突台面，上述测量板突台面与测量板测量面的交线相对于上述安装板的安装板装配面平行设置，并设置成沿着上述测量板测量面的靠近上述安装板的安装板装配面一侧的端部垂直立起；以及握杆，上述握杆安装在上述安装板的与上述凸台相反一侧的面上，上述测量板的测量板装配面被定位固定在上述凸台的测量板安装面上，上述安装板通过设于上述安装板装配面的两个安装板侧定位件而与上述安装适配板定位。

根据如上所述构成，由于上述迎角传感器安装误差测量装置的结构简单，体积小，因此，能够便于携带，即使在飞机总装完成后，也能再次利用上述迎角传感器安装误差测量装置对传感器的安装进行测量，并加以维护，因而能够大幅提高传感器安装的可操作性及可维护性。

较佳的是，在上述测量板的测量板测量面上，以紧靠上述测量板突台面的方式设置有测量仪，将上述测量板的测量板测量面设置成相对于上述凸台的测量板安装面的夹角设为预设值θ，上述测量板测量面和定位后的上述安装板装配面的交线与设于上述安装板装配面的两个上述安装板侧定位件的中心连线之间的夹角为χ，利用式(1)，计算出在上述预设值θ下，上述测量板测量面沿着测量板突台面相对于飞机水平基准面的转动角度在上述安装板装配面上的投影角度β为－x°～+x°的范围的查表数据，

$\cos \mathrm{\α}=\frac{{\left(\cos \mathrm{\β}\right)}^2+1-{\[\sin \mathrm{\β}/\cos \mathrm{\θ}\]}^2}{2\cos \mathrm{\β}}---\left(1\right)$

并且，根据上述查表数据并利用线性插值法，从表示上述测量板测量面沿着测量板突台面相对于飞机水平基准面的转动角度的上述测量仪的读数α计算出上述投影角度β，利用式(2)，计算出上述迎角传感器的安装误差δ，

δ＝β+χ(2)。

根据如上所述构成，由于本发明的迎角传感器安装误差测量装置不涉及传感器本身的精度，因此，即便在更换迎角传感器后，也不需要再重新测量传感器的安装误差，因而，能够提高传感器的可维护性。

较佳的是，通过握杆用紧固件，将上述握杆紧固安装于上述安装板。

较佳的是，上述安装板侧定位件是安装板定位销。

较佳的是，上述测量板通过设于上述测量板装配面的测量板侧定位件定位于上述安装板的凸台。

本发明的迎角传感器安装误差测量方法是使用上述迎角传感器安装误差测量装置对迎角传感器的安装误差δ进行测量的方法，其特征是，包括：将测量板的测量板测量面设置成相对于安装板的凸台的测量板安装面的夹角为预设值θ；对上述测量板测量面和上述安装板装配面的交线与设于上述安装板的两个安装板侧定位件的中心连线之间的夹角χ进行测定；将测量仪设置在上述测量板的测量板测量面上且紧靠测量板突台面221，并读取上述测量仪的读数α；利用式(1)，计算出在上述预设值θ下，上述测量板测量面沿着测量板突台面相对于飞机水平基准面的转动角度在上述安装板装配面上的投影角度β为－x°～+x°的范围的查表数据，

$\cos \mathrm{\α}=\frac{{\left(\cos \mathrm{\β}\right)}^2+1-{\[\sin \mathrm{\β}/\cos \mathrm{\θ}\]}^2}{2\cos \mathrm{\β}}---\left(1\right);$

根据上述查表数据并利用线性插值法，从表示上述测量板测量面沿着测量板突台面相对于飞机水平基准面的转动角度的上述测量仪的读数α计算出上述投影角度β；以及利用式(2)，计算出上述迎角传感器的安装误差δ，

δ＝β+χ(2)。

根据如上所述构成，由于使用本发明的迎角传感器安装误差测量装置对迎角传感器的安装误差进行测量的测量方法不涉及传感器本身的精度，因此，即便在更换迎角传感器后，也不需要再重新测量传感器的安装误差，因而，能够提高传感器的可维护性。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的迎角传感器安装误差测量装置的结构的分解示意图。

图2是表示图1所示的迎角传感器安装误差测量装置的各部件安装后的外观图。

图3是表示在图2所示的迎角传感器安装误差测量装置上设置有倾角仪的示意图，且同时也是迎角传感器安装误差测量装置应用于飞机上的一个实例的示意图。

图4是示意表示本发明一实施方式的迎角传感器安装误差测量装置中的测量板测量面和安装板装配面的交线与设于安装板的两个安装板定位销的中心连线之间的夹角的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明一实施方式的迎角传感器安装误差测量装置及其测量方法进行详细说明。图1是表示本发明一实施方式的迎角传感器安装误差测量装置10的结构的分解示意图，图2是表示图1所示的迎角传感器安装误差测量装置10的各部件安装后的外观图，图3是表示在图2所示的迎角传感器安装误差测量装置10上设置有倾角仪20的示意图，且同时也是迎角传感器安装误差测量装置10应用于飞机上的一个实例的示意图，另外，图4是示意表示本发明一实施方式的迎角传感器安装误差测量装置中的测量板测量面210和安装板装配面110的交线与设于安装板100的两个安装板定位销111的中心连线之间的夹角的图。

本发明一实施方式的迎角传感器安装误差测量装置10是根据飞机的安装适配板400(参见图3)的大小及尺寸而设置的。如图1所示，上述迎角传感器安装误差测量装置10包括不锈钢制的安装板100、不锈钢制的测量板200以及铝制的握杆300。

上述安装板100具有安装板装配面110，在该安装板装配面110上装配有后述的飞机的安装适配板400及机体蒙皮500等(参见图3)。如图1、图2所示，在上述安装板装配面110上设置有两个安装板定位销111、多个(在图2中示出为四个)螺纹孔112以及多个(在图2中示出为三个)沉头螺钉孔113。另外，在上述安装板装配面110的中央设置有凸台120，该凸台120用于安装上述测量板200，并且在上述凸台120的用于安装上述测量板200的面(测量板安装面)上设置有多个定位销孔(未图示)。

如图1所示，上述测量板200具有测量板测量面210和测量板装配面220，在上述测量板测量面210的靠近安装板100的安装板装配面110一侧的端部设置有测量板突台面211，该测量板突台面211与测量板测量面210的交线相对于上述安装板100的安装板装配面110平行设置，并以沿着上述测量板测量面210的靠近安装板100的安装板装配面110一侧的整个端部垂直立起的方式设置。在上述测量板装配面220上设置有多个(在图1中示出为两个)测量板定位销221，这些测量板定位销221能够被定位安装在设于上述凸台120的测量板安装面的多个定位销孔中。

结合图1和图2所示，通过将多个(在图2中示出为三个)沉头螺钉(握杆用紧固件)630插入上述安装板100的多个沉头螺钉孔113以及上述握杆300的沉头螺钉紧固孔(未图示)中，从而将安装板100与握杆300紧固固定。

由于在飞机的安装适配板400上设置有两个定位销中心孔(未图示)，这些定位销中心孔供安装板100的两个安装板定位销111穿过，通过使两个安装板定位销111穿过安装适配板400的定位销中心孔(未图示)，从而将安装板100与安装适配板400定位配合，接着将多个(例如四个)螺钉(蒙皮用紧固件(未图示))插入设于机体蒙皮500的多个(例如四个)螺钉孔(未图示)及设于安装板100的多个(在图2中示出为四个)螺纹孔112，从而将迎角传感器安装误差测量装置10的安装板100固定在飞机的安装适配板400及机体蒙皮500上。

接着，通过将迎角传感器安装误差测量装置10的测量板200的测量板装配面220上的多个定位销221定位固定在位于上述凸台120的多个定位销孔(未图示)中，并且使用多个(在图1中仅示出了一个)圆柱头螺钉(测量板用紧固件)610各自隔着垫圈(间隔件)620(在图1中仅示出了一个垫圈(间隔件)620)将两者紧固，从而能将上述测量板200定位固定在上述安装板100的凸台120上。

通过这样，完成上述迎角传感器安装误差测量装置10的组装以及与飞机的安装适配板400及机体蒙皮500间的固定。

下面，对使用上述迎角传感器安装误差测量装置10测量迎角传感器的安装误差的方法进行说明。

首先，通过角度测量仪(未图示)预先测定出上述测量板200的测量板测量面210与上述安装板100的凸台120的用于安装上述测量板200的面之间的角度，并将该角度设为θ。当测量板200安装到凸台120后，测量板突台面211与安装板装配面110间的角度也为θ(例如，图3中的Y方向与Y’方向间的夹角，其中，Y方向表示测量板突台面211相对于测量板测量面210的垂直延伸方向，Y’方向表示安装板装配面110的平行延伸方向)。

如图3所示，将双轴倾角仪20设置在上述测量板200的测量板测量面210上，并使双轴倾角仪20紧靠上述测量板200的测量板突台面211。上述双轴倾角仪20用于测定上述测量板测量面210沿测量板突台面211相对于飞机水平基准面转动的角度，并将该角度的读数设为α。

但是，由于制造误差等原因，测量板测量面210和安装板装配面110的交线可能与安装板100上的定位销111的中心连线不平行，这会影响到迎角传感器安装误差的测量结果。此时，使用测量仪器(例如三坐标仪)，对测量板测量面210和安装板装配面110的交线与设于安装板100的两个安装板定位销111的中心连线之间的夹角，将该夹角设为χ(如图4所示)。

在设置于上述测量板200的测量板测量面210上的双轴倾角仪20的读数稳定后，获得该读数α。

接着，使用式(1)，以双轴倾角仪20在Y’方向上的偏移角(上述测量板测量面210沿着测量板突台面211相对于飞机水平基准面的转动角度(即α)在安装板装配面110上的投影角度)β为－3°～+3°的范围，获得一查表数据。

[数学式1]

$\cos \mathrm{\α}=\frac{{\left(\cos \mathrm{\β}\right)}^2+1-{\[\sin \mathrm{\β}/\cos \mathrm{\θ}\]}^2}{2\cos \mathrm{\β}}---\left(1\right)$

假设预先设定的角度θ为31度，可获得如下表格：

[表1]

根据双轴倾角仪20的读数α，通过查表及线性插值得到上述测量板测量面210沿着测量板突台面211相对于飞机水平基准面的转动角度(即α)在安装板装配面110内的投影角度。例如，假设倾角仪20在Y方向上的读数α为+3.383°，则可通过查表求出上述测量板测量面210沿着测量板突台面211相对于飞机水平基准面的转动角度(即α)在安装板装配面110上的投影角度β为+2.9°。

另外，由于制造、装配误差，因此，测量板测量面和安装板装配面的交线与定位销中心孔连线可能不平行，存在夹角χ，因此，迎角传感器安装误差δ，可由式(2)计算得到。

[数学式2]

δ＝β+χ(2)

通过如上所述构成，通过利用本发明的迎角传感器安装误差测量装置10以及迎角传感器的安装误差的测量方法测量出的迎角传感器的安装误差不涉及传感器本身的精度，因此，即便在更换迎角传感器后，也不需要再重新测量传感器的安装误差，因而，能够提高传感器的可维护性。

熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的上来说，本发明并不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的总体发明概念的精神或范围的前提下做出修改。

例如，在本实施方式中，例示了安装板侧定位件为安装板定位销111、测量板侧定位件为测量板定位销221、握杆用紧固件为沉头螺钉630、测量板紧固件为圆柱体头螺钉610、蒙皮用紧固件为螺钉(未图示)的情况，但本发明不局限于此，上述各定位件、紧固件只要能够实现其各自的作用，可以任意选择合适的标准件。

另外，在本实施方式中，例如，对安装板定位销111、螺纹孔112、沉头螺钉孔113、测量板定位销221、圆柱头螺钉610、垫圈620、沉头螺钉630等构件的个数进行了限定，但本发明不局限于此，也可以是图1至图3所例示数量之外的其它个数的上述构件。

另外，在本实施方式中，例如，以预先设定的角度θ为31度为例，通过式(1)，在β为－3°～+3°的范围内，获得上述表1，但上述预先设定的角度θ不局限于31度，同时β的角度范围也不局限于－3°～+3°，也可以是使θ为其它任意的大于0度、小于90度的角度。另外，也可以将该角度θ的值代入式1，并在β为任意的－x°～+x°的范围内，获得查表数据。

另外，在本实施方式中，例如，示出了安装板100是不锈钢制的、测量板200是不锈钢制的、以及握杆300是铝制的情况，但本发明不局限于此，安装板100、测量板200以及握杆300能够由任意合适的材料制成。

另外，在本实施方式中，例如，示出了使测量板突台面211与测量板测量面210的交线相对于上述安装板100的安装板装配面110平行设置，并以沿着上述测量板测量面210的靠近安装板100的安装板装配面110一侧的整个端部垂直立起的方式设置，但本发明不局限于此，测量板突台面211也可以设置成仅沿着上述测量板测量面210的靠近安装板100的安装板装配面110一侧的端部的一部分垂直立起。

Claims (6)

1.一种迎角传感器安装误差测量装置(10)，其用于对迎角传感器的安装误差δ进行测量，其特征在于，

所述迎角传感器安装误差测量装置(10)包括：

安装板(100)，所述安装板(100)具有安装板装配面(110)，在所述安装板装配面(110)上用于与飞机的安装适配板(400)贴合，在所述安装板装配面(110)的中央设置有用于安装测量板(200)的凸台(120)；

测量板(200)，所述测量板(200)具有测量板测量面(210)和测量板装配面(220)，在所述测量板测量面(210)的靠近所述安装板(100)的安装板装配面(110)一侧的端部设置有测量板突台面(211)，所述测量板突台面(211)与所述测量板测量面(210)的交线相对于所述安装板(100)的安装板装配面(110)平行设置，并设置成沿着所述测量板测量面(210)的靠近所述安装板(100)的安装板装配面(110)一侧的端部垂直立起；以及

握杆(300)，所述握杆(300)安装在所述安装板(100)的与所述凸台(120)相反一侧的面上，

所述测量板(200)的测量板装配面(220)被定位固定在所述凸台(120)的测量板安装面上，

所述安装板(100)通过设于所述安装板装配面(110)的两个安装板侧定位件而与所述安装适配板(400)定位。

2.如权利要求1所述的迎角传感器安装误差测量装置(10)，其特征在于，

在所述测量板(200)的测量板测量面(210)上，以紧靠所述测量板突台面(211)的方式设置有测量仪(20)，

将所述测量板(200)的测量板测量面(210)设置成相对于所述凸台(120)的测量板安装面的夹角设为预设值θ，

所述测量板测量面(210)和定位后的所述安装板装配面(110)的交线与设于所述安装板装配面(110)的两个所述安装板侧定位件的中心连线之间的夹角为χ，

利用式(1)，计算出在所述预设值θ下，所述测量板测量面(210)沿着测量板突台面(211)相对于飞机水平基准面的转动角度在所述安装板装配面(110)上的投影角度β为－x°～+x°的范围的查表数据，

$\cos \mathrm{\α}=\frac{{\left(\cos \mathrm{\β}\right)}^2+1-{\[\sin \mathrm{\β}/\cos \mathrm{\θ}\]}^2}{2\cos \mathrm{\β}}---\left(1\right)$

并且，根据所述查表数据并利用线性插值法，从表示所述测量板测量面(210)沿着测量板突台面(211)相对于飞机水平基准面的转动角度的所述测量仪的读数α，计算出所述投影角度β，

利用式(2)，计算出所述迎角传感器的安装误差δ，

δ＝β+χ(2)。

3.如权利要求2所述的迎角传感器安装误差测量装置(10)，其特征在于，

通过握杆用紧固件(630)，将所述握杆(300)紧固安装于所述安装板(100)。

4.如权利要求2所述的迎角传感器安装误差测量装置(10)，其特征在于，

所述安装板侧定位件是安装板定位销(111)。

5.如权利要求2所述的迎角传感器安装误差测量装置(10)，其特征在于，

所述测量板(200)通过设于所述测量板装配面(220)的测量板侧定位件(221)定位于所述安装板(100)的凸台(120)。

6.一种使用权利要求1至5中任一项所述的迎角传感器安装误差测量装置(10)对迎角传感器的安装误差δ进行测量的迎角传感器安装误差测量方法，其特征在于，包括：

将测量板(200)的测量板测量面(210)设置成相对于安装板(100)的凸台(120)的测量板安装面的夹角为预设值θ；

对所述测量板测量面(210)和所述安装板装配面(110)的交线与设于所述安装板(100)的两个安装板侧定位件的中心连线之间的夹角χ进行测定；

将测量仪(20)设置在所述测量板(200)的测量板测量面(210)上，并读取所述测量仪(20)的读数α；

利用式(1)，计算出在所述预设值θ下，所述测量板测量面(210)沿着测量板突台面(211)相对于飞机水平基准面的转动角度在所述安装板装配面(110)上的投影角度β为－x°～+x°的范围的查表数据，

$\cos \mathrm{\α}=\frac{{\left(\cos \mathrm{\β}\right)}^2+1-{\[\sin \mathrm{\β}/\cos \mathrm{\θ}\]}^2}{2\cos \mathrm{\β}}---\left(1\right);$

根据所述查表数据并利用线性插值法，从表示所述测量板测量面(210)沿着测量板突台面(211)相对于飞机水平基准面的转动角度的所述测量仪的读数α，计算出所述投影角度β；以及

利用式(2)，计算出所述迎角传感器的安装误差δ，

δ＝β+χ(2)。