CN107672822B - 飞行器活动面运动测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种飞行器活动面运动测量装置及方法，涉及测量技术领域。该装置包括：位移计固定端，固定安装在第一待测活动面上；第一位移计，通过位移计固定端固定在第一待测活动面上，并且位移计固定端和第一位移计在同一条直线上；第二位移计，通过位移计固定端固定在第二待测活动面上，并且位移计固定端、第一位移计以及第二位移计在同一条直线上，其中，第一位移计和第二位移计分别用于在加载载荷的过程中实时测量第一待测活动面和第二待测活动面的位移变化。本公开能够在机翼大变形的情况下准确地测量出机翼与副翼之间的间隙。

Description

飞行器活动面运动测量装置及方法

技术领域

本公开涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种飞行器活动面运动测量装置及飞行器活动面运动测量方法。

背景技术

机翼作为飞机重要的承载部件，其结构强度直接影响飞机的飞行安全。根据国际上常采用的飞机设计程序和国家军标规定，飞机设计分为方案设计阶段；初步设计阶段(又称打样设计阶段)；详细设计阶段；原型机试制、试飞与定型阶段。每个阶段完成后，都需要通过有关级别的评审后才能进入下一阶段，此外，在飞机试飞前，必须对试制原型机进行全机静力试验。

静强度试验是根据不同载荷工况验证机翼结构是否满足强度、刚度、稳定性等设计要求，是对机翼结构的最基本的验证方式。考虑到机翼工作环境的复杂性和强度影响因素的多样性，真实环境下的机翼静力试验是非常重要的，只有通过试验才能直接得出机翼结构设计的有效性和可行性，提供可信的试验数据，通过试验数据验证机翼结构设计的安全性和可靠性。因此，通过对机翼的承载能力进行试验研究，对发现结构设计薄弱环节以及结构改型和发展具有重要意义。在真实环境下，由于机翼形变量比较大，可能会导致机翼上的舵面例如副翼出现旋转卡滞的情况，而舵面的主要功能是控制飞机机身围绕纵轴旋转，实现水平方向上的转弯。因此，需要通过试验来对机翼在大变形后舵面与机翼之间的间隙进行分析。

因此，需要提供一种飞行器活动面运动测量装置及飞行器活动面运动测量方法，使得能够在机翼大变形情况下实时测量舵面与机翼之间的间隙。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种飞行器活动面运动测量装置及飞行器活动面运动测量方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种飞行器活动面运动测量装置，包括：

位移计固定端，固定安装在第一待测活动面上；

第一位移计，通过所述位移计固定端固定在所述第一待测活动面上，并且所述位移计固定端和所述第一位移计在同一条直线上；

第二位移计，通过所述位移计固定端固定在第二待测活动面上，并且所述位移计固定端、所述第一位移计以及所述第二位移计在同一条直线上，

其中，所述第一位移计和所述第二位移计分别用于在加载载荷的过程中实时测量所述第一待测活动面和所述第二待测活动面的位移变化。

在本公开的一种示例性实施例中，所述飞行器活动面运动测量装置还包括：

第三位移计，通过所述位移计固定端固定在所述第二待测活动面的肋板上，并且所述位移计固定端、所述第一位移计、所述第二位移计以及所述第三位移计在同一条直线上。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一待测活动面包括机翼活动面，所述第二待测活动面包括副翼活动面。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一位移计安装在所述机翼活动面的梁上，所述第二位移计安装在所述副翼活动面上，以及所述第三位移计安装在所述副翼活动面的肋板上。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一位移计与所述机翼活动面上的蒙皮垂直，所述第二位移计和所述第三位移计均与所述副翼活动面前缘上的蒙皮垂直。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一位移计、所述第二位移计以及所述第三位移计均为顶杆式位移计。

在本公开的一种示例性实施例中，所述顶杆式位移计包括两端的侧面粘贴有电阻应变片的传感元件。

在本公开的一种示例性实施例中，所述顶杆式位移计的一端顶在所述待测活动面的测点上，另一端弹性支撑在一弹簧上。

根据本公开的一个方面，提供一种飞行器活动面运动测量方法，应用于根据上述任意一项所述的飞行器活动面运动测量装置，所述飞行器活动面运动测量方法包括：

在加载载荷的过程中通过所述第一位移计测量所述第一待测活动面的第一位移；

通过所述第二位移计测量所述第二待测活动面的第二位移；以及

基于所述第一位移和所述第二位移得到所述第一待测活动面与所述第二待测活动面之间的间隙。

在本公开的一种示例性实施例中，所述飞行器活动面运动测量装置包括第三位移计，所述飞行器活动面运动测量方法还包括：

通过所述第三位移计测量所述第二待测活动面的肋板的第三位移；

基于所述第二位移以及所述第三位移得到所述第二待测活动面的转动角度。

根据本公开的示例实施例的飞行器活动面运动测量装置及飞行器活动面运动测量方法，将位移计固定端、第一位移计以及第二位移计设于同一条直线上，通过第一位移计和第二位移计分别测量第一待测活动面的位移变化和第二待测活动面的位移变化。一方面，将位移计固定端、第一位移计以及第二位移计设于同一条直线上，可以在第一待测活动面发生大变形的情况下准确地测量第一待测活动面和第二待测活动面的位移变化；另一方面，通过第一位移计和第二位移计分别测量第一待测活动面的位移变化和第二待测活动面的位移变化，能够在第一待测活动面发生大变形的情况下实时得到第一待测活动面和第二待测活动面之间的间隙。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本公开一示例性实施例的飞行器活动面运动测量装置的示意框图；

图2示意性示出了根据本公开一示例性实施例的机翼的结构示意图；

图3示出了根据本公开一示例性实施例的机翼静力加载偏转的示意图；

图4示意性示出了根据本公开一示例性实施例的副翼转动间隙测量示意图；

图5示出了根据本公开另一示例性实施例的飞行器活动面运动测量装置的示意框图；

图6示意性示出了根据本公开一示例性实施例的各装置安装位置示意图；以及

图7示意性示出了根据本公开一示例性实施例的飞行器活动面运动测量方法的流程图。

附图标记：

1、中央翼盒支持段； 2、右机身后段； 3、右外翼；

4、内侧升降舵； 5、外侧升降翼； 6、内侧副翼；

7、外侧副翼； 8、机翼变形前形状； 9、机翼变形后形状；

10、试验中固定端； 110、位移计固定端； 120、第一位移计；

13、副翼前缘上蒙皮； 14、副翼前缘下蒙皮； 15、副翼转动轴线；

16、副翼前缘上转动间隙； 17、副翼前缘下转动间隙； 18、外侧机翼；

19、副翼； 110、位移计固定端； 21、副翼肋板；

120、第一位移计； 130、第二位移计； 140、第三位移计。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免使本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

本示例实施例中，首先提供了一种飞行器活动面运动测量装置。参照图1所示，该飞行器活动面运动测量装置100包括：位移计固定端110，固定安装在第一待测活动面上；第一位移计120，通过所述位移计固定端110固定在所述第一待测活动面上，并且所述位移计固定端110和所述第一位移计120在同一条直线上；第二位移计130，通过所述位移计固定端110固定在第二待测活动面上，并且所述位移计固定端110、所述第一位移计120以及所述第二位移计130在同一条直线上，其中，所述第一位移计120和所述第二位移计130分别用于在加载载荷的过程中实时测量所述第一待测活动面和所述第二待测活动面的位移变化。

根据本示例实施例中的飞行器活动面运动测量装置，一方面，将位移计固定端、第一位移计以及第二位移计设于同一条直线上，可以在第一待测活动面发生大变形的情况下准确地测量第一待测活动面和第二待测活动面的位移变化；另一方面，通过第一位移计和第二位移计分别测量第一待测活动面的位移变化和第二待测活动面的位移变化，能够在第一待测活动面发生大变形的情况下实时得到第一待测活动面和第二待测活动面之间的间隙。

下面，将参照附图对本示例实施例中的飞行器活动面运动测量装置100进行详细的描述。

图2示出了根据本公开一示例性实施例的第一待测活动面的示意图，在图2中，第一待测活动面为机翼。如图3所示，该机翼可以包括：中央翼盒支持段1、右机身后段2、右外翼3、内侧升降舵4、外侧升降翼5、内侧副翼6、外侧副翼7。在本示例实施例中，在第一待测活动面为机翼的活动面的情况下，第二待测活动面可以为内侧副翼6的活动面或外侧副翼7的活动面。位移计固定端110可以安装在图2中所示的机翼的梁上保持固定，第一位移计120可以通过位移计固定端110的支架固定在该机翼的梁上，以及可以在加载载荷的过程中实时测量该机翼的位移变化。

图3示出了根据本公开一示例性实施例的第一待测活动面的静力偏转示意图。如图3所示，8表示飞行器活动面运动测量的动态试验中偏转前的第一待测活动面，9表示偏转后的第一待测活动面，10表示在动态试验中的第一待测活动面的固定端。在动态试验中，由于随着施加载荷的增加，第一待测活动面会发生偏转，可以通过第一位移计120测量该偏转的量值。

图4示出了根据本公开一示例性实施例的第一待测活动面在大变形时的转动间隙测量示意图，在图4中，第一待测活动面为左侧机翼，第二待测活动面为副翼。如图4所示，位移计固定端110和第一位移计120安装在左侧机翼的梁上面，第二位移计130安装在副翼活动面上，由于副翼蒙皮13和副翼蒙皮14在机翼整体变形中也会发生变形，所以第二位移计130也可以安装在副翼肋板上，并与副翼活动面前缘上的蒙皮13垂直。副翼可以绕副翼转动轴线15转动。基于图4中的飞行器活动面运动测量装置，可以用第一位移计120和第二位移计130测量出机翼大变形时动副翼前缘上转动间隙16和副翼前缘下转动间隙17。机翼蒙皮结构由复合材料薄板构成，由于这种薄板在相对较小的压缩载荷下就可能发生屈曲。在转动过程中还可以实时监测由于机翼上蒙皮屈曲不平整而导致的副翼卡滞情况。

进一步地，参照图5所示，为了测量在加载载荷过程中第二待测活动面的转动角度，该飞行器活动面运动测量装置100还可以包括：第三位移计140，通过所述位移计固定端110固定在所述第二待测活动面的肋板上，并且所述位移计固定端110、所述第一位移计120、所述第二位移计130以及所述第三位移计140在同一条直线上。在本示例实施例中，通过将所述位移计固定端110、所述第一位移计120、所述第二位移计130以及所述第三位移计140设置在同一条直线上，可以在第二活动面发生转动时准确地测出第二活动面的转动角度。

需要说明的是，在本示例实施例中，第一位移计120、第二位移计130以及第三位移计140都可以为顶杆式位移计，但是本公开的示例实施例中的位移计不限于此，例如位移计还可以为振弦式位移计或拉线式位移计等，这同样在本公开的保护范围内。

在第一位移计120、第二位移计130以及第三位移计140为顶杆式位移计的情况下，可以通过位移计固定端110的支架固定第一位移计120、第二位移计130以及第三位移计140。各顶杆式位移计的顶杆与舵面前缘蒙皮垂直，可以在加载的过程中实时测量位移变化。顶杆式位移计体积小，构造简单，其主要传感元件包括一片二端固定的两侧面粘贴有电阻应变片的青铜簧片。顶杆式位移计的自由端一侧有一“顶杆”顶在被测结构物的测点上，另一侧弹性支撑在一个宝塔弹簧上，三者互相顶紧。在测量时，测点的振动由“顶杆”传给簧片自由端，使簧片自由端产生与测点振动频率相同振幅相等的动位移。顶杆式位移计价格低廉，构造和原理简单，易于自制，标定方法简单，精度高，占用空间较小，易于安装。顶杆式位移计在安装前需要分别进行标定，标定方法可以参照位移计的使用手册。

图6示出了根据本公开一示例性实施例的飞行器活动面运动测量装置安装后的示意图。该飞行器活动面运动测量装置能够测量副翼19转动的间隙以及转动角度的值。如图6所示，位移计固定端110安装在机翼18的梁上面，第一位移计120同样安装在机翼18的梁上面，并与机翼18上的蒙皮垂直；第二位移计130安装在副翼19的活动面上，并与副翼19前缘上的蒙皮垂直；第三位移计140安装在副翼肋板21上，同样与副翼19的上蒙皮垂直。在本示例实施例中，为了准确地测量副翼19的转动间隙和转动角度，需要将位移计固定端110、第一位移计120、第二位移计130以及第三位移计140保持在同一直线上。

在本示例实施例中，在使用飞行器活动面运动测量装置前需要对各个位移计进行标定和调零。然后需要对飞行器活动面运动测量装置进行安全检查，着重检查位移计固定端和位移计的支架是否牢固；然后根据预先定好的位置安装。在完成大机翼静力试验后，根据试验要求进行活动面±20°偏转试验。在本示例实施例中，假设图6中的第一位移计120、第二位移计130以及第三位移计140的测量值分别为x₁、x₂以及x₃，x₁、x₂以及x₃分别表示第一位移计120、第二位移计130以及第三位移计140与活动面垂直方向的距离，第一位移计120和第二位移计130之间水平距离为L₁，第二位移计130和第三位移计140之间水平距离为L₂，则第一待测活动面即机翼18与第二待测活动面即副翼19之间的转动间隙δ为：

δ＝x₂–x₁ (1)

副翼19的转动角度θ为：

其中，x₃-x₂表示第三位移计140与第二位移计130在与活动面垂直方向测量的距离差，L₂表示第二位移计130和第三位移计140之间的水平距离。

此外，在本示例实施例中，还提供了一种飞行器活动面运动测量方法，应用于上述飞行器活动面运动测量装置。参照图7所示，该飞行器活动面运动测量方法可以包括以下步骤：

步骤S710.在加载载荷的过程中通过所述第一位移计测量所述第一待测活动面的第一位移；

步骤S720.通过所述第二位移计测量所述第二待测活动面的第二位移；以及

步骤S730.基于所述第一位移和所述第二位移得到所述第一待测活动面与所述第二待测活动面之间的间隙。

根据本示例实施例中的飞行器活动面运动测量方法，一方面，将位移计固定端、第一位移计以及第二位移计设于同一条直线上，可以在第一待测活动面发生大变形的情况下准确地测量第一待测活动面和第二待测活动面的位移变化；另一方面，通过第一位移计和第二位移计分别测量第一待测活动面的位移变化和第二待测活动面的位移变化，能够在第一待测活动面发生大变形的情况下实时得到第一待测活动面和第二待测活动面之间的间隙。

进一步地，在本示例实施例中，为了测量第二待测活动面的转动角度，所述飞行器活动面运动测量装置还包括第三位移计，所述飞行器活动面运动测量方法还可以包括：

通过所述第三位移计测量所述第二待测活动面的肋板的第三位移；

基于所述第二位移以及所述第三位移得到所述第二待测活动面的转动角度。

在本示例实施例中，可以通过第一位移计120测量与第一待测活动面垂直方向上的位移x₁，通过第二位移计130测量与第二待测活动面垂直方向上的位移x₂，从而可以通过上式(1)计算第一待测活动面即机翼18与第二待测活动面即副翼19之间的转动间隙δ。

进一步地，在本示例实施例中，为了测量在加载载荷过程中第二待测活动面的转动角度，还可以通过第三位移计140测量与第二待测活动面垂直方向上的位移x₃，设第二位移计130和第三位移计140之间水平距离为L₂，则可以通过上式(2)计算第二待测活动面即副翼19的转动角度θ。

由于本示例实施例中的飞行器活动面运动测量方法的测量过程与上述飞行器活动面运动测量装置的测量过程类似，在此将不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (3)

1.一种飞行器活动面运动测量装置，其特征在于，包括：

位移计固定端，固定安装在第一待测活动面上；

第一位移计，通过所述位移计固定端固定在所述第一待测活动面上，并且所述位移计固定端和所述第一位移计在同一条直线上；

第二位移计，通过所述位移计固定端固定在第二待测活动面上，并且所述位移计固定端、所述第一位移计以及所述第二位移计在同一条直线上；

第三位移计，通过所述位移计固定端固定在所述第二待测活动面的肋板上，并且所述位移计固定端、所述第一位移计、所述第二位移计以及所述第三位移计在同一条直线上；

其中，所述第一待测活动面包括机翼活动面，所述第二待测活动面包括副翼活动面；所述第一位移计安装在所述机翼活动面的梁上，所述第二位移计安装在所述副翼活动面上，以及所述第三位移计安装在所述副翼活动面的肋板上；所述第一位移计和所述第二位移计分别用于在加载载荷的过程中实时测量所述第一待测活动面和所述第二待测活动面的位移变化;

其中,所述第一位移计与所述机翼活动面上的蒙皮垂直，所述第二位移计和所述第三位移计均与所述副翼活动面前缘上的蒙皮垂直,且所述第一位移计、所述第二位移计以及所述第三位移计均为顶杆式位移计；

所述顶杆式位移计包括两端的侧面粘贴有电阻应变片的传感元件；

所述顶杆式位移计的一端顶在所述待测活动面的测点上，另一端弹性支撑在一弹簧上。

2.一种飞行器活动面运动测量方法，应用于根据权利要求1所述的飞行器活动面运动测量装置，其特征在于，所述飞行器活动面运动测量方法包括：

在加载载荷的过程中通过所述第一位移计测量所述第一待测活动面的第一位移；

通过所述第二位移计测量所述第二待测活动面的第二位移；以及

基于所述第一位移和所述第二位移得到所述第一待测活动面与所述第二待测活动面之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的飞行器活动面运动测量方法，其特征在于，所述飞行器活动面运动测量装置包括第三位移计，所述飞行器活动面运动测量方法还包括：

通过所述第三位移计测量所述第二待测活动面的肋板的第三位移；

基于所述第二位移以及所述第三位移得到所述第二待测活动面的转动角度。

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