CN105423910B - 飞机舵面偏转角度测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机舵面偏转角度测量装置，包括：第一和第二连杆，第一和第二连杆的第一端在使用时各自分别可拆卸地枢接于飞机转动翼面固定侧和飞机舵面上，第一和第二连杆的第二端可枢转地彼此连接，且在使用时远离飞机转动翼面；第一、第二和第三角度测量装置，第一、第二和第三角度测量装置各自分别设置于第一连杆的第一端、第二连杆的第一端和第一连杆的第二端处，以分别检测第一连杆与飞机转动翼面固定侧形成的第一夹角、第二连杆与飞机舵面形成的第二夹角和第一连杆与第二连杆形成的第一夹角的角度。本发明还公开了一种飞机舵面偏转角度测量方法。本发明能够测定水平舵面到垂直舵面范围内各角度翼位置的舵面转角。

Description

飞机舵面偏转角度测量装置和方法

技术领域

本发明属于测量装置技术领域，具体涉及一种飞机舵面角度测量装置和方法。

背景技术

飞机转动翼面包括飞机转动翼面固定侧和可绕所述飞机转动翼面固定侧转动的飞机舵面。由于在实际飞行过程中，舵面实际的翻转角度与设定角度之间的误差，直接影响了飞机的飞行姿态，所以，飞机飞行前进行舵面实际工作时的偏转角度的测量对于保证飞行过程中飞机的运动姿态有着至关重要的作用。近年来，随着各种用途的飞机不断发展，舵面角度测量的工作量日益增加、测量精度要求也越来越高，所以舵面转动角度的测量技术的需求也日益增加。

目前常用的飞机舵面角度测量方法有三种：(1)人工标定，工人通过测量翼面各段弦长及转动后基准面与转动面之间距离，根据余弦定理，求得舵面偏转角度，从而进行标定，这种方法可以测量各个位置上不同方向的舵面偏转角度，但是测量误差大，工作量多；(2)光栅测量，通过干涉原理，进行舵面偏转角度测量，从而进行标定，这种方法可以测量各个位置上不同方向的舵面偏转角度，测量准确，但是这种方法需要准确指导舵面转动轴的位置，才能测量，而飞机在试飞前进行舵面标定时，是无法确定轴的准确位置的；(3)倾角传感器测量，专利号为CN202274872U的专利给出了利用倾角传感器进行舵面角度测量的方法，但是这种方法只能针对水平舵面标定，飞机尾部有垂直舵面，这种方法即无法标定。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种飞机舵面偏转角度测量装置，本发明采用四连杆结构，巧妙地解决了地解决了飞机舵面偏转角度测量工作量大、误差大等问题。

本发明再有一个目的是提供一种飞机舵面偏转角度测量方法，本发明的方法通过采用四连杆结构原理，巧妙地解决了地解决了飞机舵面偏转角度测量工作量大、误差大等问题，同时能够解决水平舵面到垂直舵面范围内各角度翼位置的舵面转角的测定。

为此，本发明提供的技术方案为：

一种飞机舵面偏转角度测量装置，包括：

第一和第二连杆，所述第一和第二连杆的第一端在使用时各自分别可拆卸地枢接于所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面上，所述第一和第二连杆的第二端可枢转地彼此连接，且在使用时远离飞机转动翼面；

第一、第二和第三角度测量装置，所述第一、第二和第三角度测量装置各自分别设置于所述第一连杆的第一端、所述第二连杆的第一端和所述第一连杆的第二端处，以分别检测所述第一连杆与飞机转动翼面固定侧形成的第一夹角、所述第二连杆与飞机舵面形成的第二夹角和所述第一连杆与所述第二连杆形成的第一夹角的角度值。

优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置，还包括：

第一和第二固定座，所述第一和第二固定座各自分别作为所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面的延伸，供所述第一和第二连杆的第一端枢接，且所述第一和第二连杆的第一端枢接于所述第一和第二固定座背离飞机转动翼面的一侧。

较优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置，还包括：

第一和第二固定装置，所述第一和第二固定装置的一端各自分别设置在所述第一和第二固定座上与所述第一和第二连杆相对的一侧，而另一端各自分别固定在所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面，以使所述第一和第二连杆可拆卸地枢接于所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面。

较优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置中，所述第一和第二固定装置均为吸盘。

较优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置，还包括：

第一和第二抽气泵，所述第一和第二抽气泵各自分别固定在所述第一和第二固定座上，且各自分别通过第一和第二气管与所述吸盘连通。

较优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置中，所述第一和第二固定装置均设置有4个，分别设置于所述第一和第二固定座的四个顶点处。

优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置中，所述第一、第二和第三角度测量装置均为角度传感器。

较优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置，还包括：

第一和第二角度测量装置固定座，所述第一和第二角度测量装置固定座各自分别固定在所述第一和第二固定座上背离飞机转动翼面的一侧，所述第一和第二角度测量装置各自分别固定在所述第一和第二角度测量装置的一侧，所述第一和第二连杆的第一端各自分别固定在所述第一和第二角度测量装置固定座的另一侧。

优选的是，所述的飞机舵面偏转角度测量装置中，所述第一和第二固定座为铝板。

一种利用所述的装置测量飞机舵面偏转角度的方法，包括以下步骤：

步骤一、将第一和第二连杆的第一端各自分别固定在飞机转动翼面固定侧和飞机舵面；

步骤二、利用第一、第二和第三角度测量装置测量第一夹角、第二夹角和第三夹角的初始角度；

步骤三、待飞机舵面相对于飞机转动翼面固定侧发生转动后，利用第一、第二和第三角度测量装置测量第一夹角、第二夹角和第三夹角的转动角度；

步骤四、利用步骤三中得到的第一、第二和第三夹角的转动角度和步骤二中得到的第一、第二和第三夹角的初始角度分别计算第一、第二和第三夹角的变化角度，该第一、第二和第三夹角的变化角度之后即为所述飞机舵面的偏转角度。

本发明至少包括以下有益效果：

通过装夹的机械结构设计，使本装置既可以实现传统的水平舵面角度的测量，还可以完成垂直翼面上舵面角度的测量。具有安装及操作简便、携带方便、直观、精度较高、应用范围广、有利于实现各种型号飞机舵面角度测量的数字化等优点，填补了垂直方向舵面角度测量技术的空白；同时，连杆内部安装传感器为电位计原理角度传感器，其测量范围为正负45度；舵面固定选用带吸盘固定座座，并有抽气泵持续抽气，从而提供足够的吸附力；此外，本装置还具有一定的防水及防尘功能。

本发明舵面角度测量装置可以测量水平舵面到垂直舵面范围内各角度翼位置的舵面转角，从而确定实际舵面转动角度与舵控发送信号角度之间的误差。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的飞机舵面角度测量装置使用时的结构示意图。

图2为本发明所述的飞机舵面角度测量装置的结构示意图。

图3为本发明其中一个实施例中飞机舵面正偏测试角度变化示意图。

图4为本发明其中一个实施例中飞机舵面烦偏测试角度变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

飞机转动翼面包括飞机转动翼面固定侧和可绕所述飞机转动翼面固定侧转动的飞机舵面。

如图1和图2所示，本发明提供一种飞机舵面偏转角度测量装置，包括：

第一和第二连杆，所述第一和第二连杆的第一端在使用时各自分别可拆卸地枢接于所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面上，所述第一和第二连杆的第二端可枢转地彼此连接，且在使用时远离飞机舵面转动翼面；

第一、第二和第三角度测量装置，所述第一、第二和第三角度测量装置各自分别设置于所述第一连杆的第一端、所述第二连杆的第一端和所述第一连杆的第二端处，以分别检测所述第一连杆与飞机转动翼面固定侧形成的第一夹角、所述第二连杆与飞机舵面形成的第二夹角和所述第一连杆与所述第二连杆形成的第一夹角的角度。其中三个角度测量装置通过两个连杆和飞机转动翼面固定侧与飞机舵面零位时的两线组成三角形，三角形内角和180度不变。

使用时，将第一连杆的第一端和第二连杆的第一端固定在飞机转动翼面固定侧和飞机舵面上，当飞机舵面相对于固定侧转动时，第一、第二和第三角度测量装置通过测定第一、第二和第三夹角的角度值，经过计算得到飞机舵面的偏转角度。本装置既可以实现传统的水平舵面角度的测量，还可以完成垂直翼面上舵面角度的测量。

在上述方案中，作为优选，为了使第一和第二连杆固定地更加牢固，还包括：

第一和第二固定座，所述第一和第二固定座各自分别作为所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面的延伸，供所述第一和第二连杆的第一端枢接，且所述第一和第二连杆的第一端枢接于所述第一和第二固定座背离飞机舵面转动翼面的一侧。

在上述方案中，作为优选，还包括：

第一和第二固定装置，所述第一和第二固定装置的一端各自分别设置在所述第一和第二固定座上与所述第一和第二连杆相对的一侧，而另一端各自分别固定在所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面，以使所述第一和第二连杆可拆卸地枢接于所述飞机转动翼面固定侧和飞机舵面。且该两个固定装置的的型号相同，以使第一和第二固定座到飞机舵面的距离也相同。

在上述方案中，作为优选，所述第一和第二固定装置均为吸盘。吸盘的规格均相同，吸盘与飞机舵面的接触面到飞机舵面的距离均相同。

在上述方案中，作为优选，还包括：

第一和第二抽气泵，所述第一和第二抽气泵各自分别固定在所述第一和第二固定座上，且各自分别通过第一和第二气管与所述吸盘连通。使吸盘的吸力更强，且通过控制抽气泵的抽气压力和时间等参数，也能保证每个吸盘与飞机舵面的接触面到飞机舵面的距离均相同。

在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述第一和第二固定装置均设置有4个，分别设置于所述第一和第二固定座的四个顶点处。

在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述第一、第二和第三角度测量装置均为角度传感器。最优选的是采用电位计原理角度传感器，其测量范围为正负45度。

在本发明的其中一个实施例中，作为优选，还包括：

第一和第二角度测量装置固定座，所述第一和第二角度测量装置固定座各自分别固定在所述第一和第二固定座上背离飞机舵面转动翼面的一侧，所述第一和第二角度测量装置各自分别固定在所述第一和第二角度测量装置的一侧，所述第一和第二连杆的第一端各自分别固定在所述第一和第二角度测量装置固定座的另一侧。

在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述第一和第二固定座为铝板。

如图1～图4所示，本发明还提供一种测量飞机舵面偏转角度的方法，包括以下步骤：

步骤一、将第一和第二连杆的第一端各自分别固定在飞机转动翼面固定侧和飞机舵面；

步骤二、利用第一、第二和第三角度测量装置测量第一夹角、第二夹角和第三夹角的初始角度；

步骤三、待飞机舵面相对于飞机转动翼面固定侧发生转动后，利用第一、第二和第三角度测量装置测量第一夹角、第二夹角和第三夹角的转动角度；

步骤四、利用步骤三中得到的第一、第二和第三夹角的转动角度和步骤二中得到的第一、第二和第三夹角的初始角度分别计算第一、第二和第三夹角的变化角度，该第一、第二和第三夹角的变化角度之后即为所述飞机舵面的偏转角度。

在本发明的其中一个实施例中，在本实施例中，连杆采用连接轴，角度测量传感装置采用电位计原理角度传感器。如图1所示为本发明装置的机械结构，三个型号相同的角度传感器、两个型号相同的抽气泵、两组工装相同的带有吸盘的固定座及两根工装相同的连杆组成。第一连杆10两端装夹第三角度测量装置3和第一角度测量装置1，第二连杆11第二端装夹在第一连杆10与第三角度测量装置1相连的连接处、第一端装夹第二角度测量装置2，第一连杆10第一端和第一抽气泵4一同固定在第一固定座8上，第一角度测量装置1通过第一角度测量装置固定座12固定在第一固定座8上，第一固定座8朝舵面侧安装四个吸盘6；第二连杆11的第一端和第二抽气泵5一同固定在第二固定座9上，第二角度测量装置2通过第二角度测量装置固定座13固定在第二固定座9上，第二固定座9朝飞机舵面侧安装吸盘。

如图2所示为本发明装夹装置，本装夹装置装采用4角上安装吸盘的铝板，将角度测量装置和抽气泵固定在铝板上，由第一抽气泵4和第二抽气泵5对吸盘分别进行抽气，提供吸附力，将第一固定座8固定在飞机转动翼面固定侧，第二固定座9固定在飞机舵面上。

如图3所示为本装置在测量舵面正偏偏转角度时的工作状态，舵面正偏测试原理：

(1)当转动翼面处于零位时：

∠1+∠2+∠3＝180°(三角形内角和)；

(2)当转动翼面转过角度为∠7时，∠7＝180°-∠8＝180°-(360°-∠4-∠5-∠6)＝∠4+∠5+∠6-(∠1+∠2+∠3)＝(∠4-∠1)+(∠5-∠2)+(∠6-∠3)

可见∠7即为∠1、∠2和∠3变化量的代数和；

(3)验证，处于零位时，∠1+∠2+∠3＝41.41°×2+97.17°＝179.99°；当转动翼面转过∠7时，∠7＝(∠4-∠1)+(∠5-∠2)+(∠6-∠3)＝(66.21°-41.41°)+(61.80°-41.41°)+(90.33°-97.17°)＝24.8°+20.39°-6.84°＝38.35°；

本发明通过与人工手动测量结果及舵控发送信号对比，测量结果正确。

如图4所示为本装置在测量舵面反偏偏转角度时的工作状态，舵面反偏测试原理：

(1)当转动翼面处于零位时，∠1+∠2+∠3＝180°(三角形内角和)；

(2)当转动翼面转过角度为∠7时，∠7＝180°-∠8＝180°-(∠4+∠5+∠6)＝(∠1+∠2+∠3)-(∠4+∠5+∠6)＝(∠1-∠4)+(∠2-∠5)+(∠3-∠6)，可见，∠7即为∠1、∠2和∠3变化量的代数和；

(3)验证，处于零位时，∠1+∠2+∠3＝41.42°+41.52°+97.06°＝180°；当转动翼面转过∠7时，∠7＝(∠4-∠1)+(∠5-∠2)+(∠6-∠3)＝(19.78°-41.52°)+(9.89°-41.42°)+(118.78°-97.06°)＝-21.74°-31.53°+21.72°＝-31.55°；

本发明通过与人工手动测量结果及舵控发送信号对比，测量结果正确。

如上所述，本发明的飞机舵面角度测量装置，由三个角度测量装置、两个抽气泵、两组带有吸盘的固定底座、两根连杆及两个角度测量装置固定座组成。该装置的两个顶点通过固定座分别固定在翼面固定侧和翼面转动侧即舵面上。三个角度测量装置通过连杆连接，以两个连杆为两条边，固定翼面与转动翼面零位时的连接线为第三条边，组成三角形。两固定座通过吸盘分别固定在两侧的翼面上，吸盘的吸附通过抽气泵持续抽气实现，由大气压提供吸附力。舵面转动，带动两根连杆转动，三个角度测量装置会有一个角度变化，通过变化值做差分计算，从而计算得到实际的舵面偏转角度。

这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的连杆和角度测量装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种飞机舵面偏转角度测量装置，其特征在于，包括：固定座、连杆和角度测量装置，所述固定座包括第一和第二固定座，分别用于吸附在飞机的舵面的翼面固定侧和翼面转动侧，

所述连杆包括第一和第二连杆，所述第一和第二连杆的第一端各自分别可拆卸地枢接于所述第一和第二固定座上，所述第一和第二连杆的第二端可枢转地彼此连接由此，通过第一和第二固定座之间的连线与第一和第二连杆组成了一个三角形，并且当翼面转动侧进行转动与翼面固定侧形成有夹角时，通过第一、第二连杆、翼面转动侧和翼面固定侧形成四边形；

所述角度测量装置包括第一、第二和第三角度测量装置，所述第一、第二和第三角度测量装置各自分别设置于所述第一连杆的第一端、所述第二连杆的第一端和所述第一连杆的第二端处，即三个角度测量装置分别设置在三角形的三个顶点，用于测量三角形的三个内角的角度，

当翼面转动侧进行转动时，三角形的三个内角角度也随之发生变化，由此，根据三个角度测量装置所测得的三个内角的角度，能够随时准确地换算出作为所述四边形的一个内角(或者该内角的对顶角)的翼面转动侧与翼面固定侧的夹角，即翼面转动侧转动到任何一个位置，都可以通过三角形的三个内角角度的测量换算出舵面实际的翻转角度。

2.如权利要求1所述的飞机舵面偏转角度测量装置，其特征在于，所述第一和第二固定座均分别设置有4个用于进行吸附的吸盘。

3.如权利要求2所述的飞机舵面偏转角度测量装置，其特征在于：还包括第一和第二抽气泵，所述第一和第二抽气泵各自分别固定在所述第一和第二固定座上，且各自分别通过第一和第二气管与所述吸盘连通。

4.如权利要求1所述的飞机舵面偏转角度测量装置，其特征在于，所述第一和第二固定座为铝板。

5.一种利用权利要求1所述的装置测量飞机舵面偏转角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将第一和第二连杆的第一端各自分别固定在飞机转动翼面固定侧和飞机舵面；

步骤二、利用第一、第二和第三角度测量装置测量第一夹角、第二夹角和第三夹角的初始角度；

步骤三、待飞机舵面相对于飞机转动翼面固定侧发生转动后，利用第一、第二和第三角度测量装置测量第一夹角、第二夹角和第三夹角的转动角度；

步骤四、利用步骤三中得到的第一、第二和第三夹角的转动角度和步骤二中得到的第一、第二和第三夹角的初始角度分别计算第一、第二和第三夹角的变化角度，该第一、第二和第三夹角的变化角度之后即为所述飞机舵面的偏转角度。