CN109854596B - 一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备及安装方法，包括：支撑主体、定位分隔片、线缆保护罩、旋转分离柱、支撑柱；支撑主体又包括平面度支撑面板和平面度支撑面板下方的结构支撑板；平面度支撑面板用于支撑光学头罩和飞行器舱体，保证平面度；支撑柱在平面度支撑面板下方支撑；线缆保护罩固定卡在平面度支撑面板中心位置的线缆保护套孔内壁，平面度支撑面板上表面沿周向均布定位分隔片，用于在光学头罩和飞行器舱体之间的安装缝隙内，进行同轴定位，光学头罩和飞行器舱体之间的安装缝隙内灌胶，从而将光学头罩和飞行器舱体粘接为一体；结构支撑板上沿周向均布旋转分离柱，用于将飞行器舱体顶起，使得安装后飞行器舱体与平面度支撑面分离。

Description

一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备及安装方法

技术领域

本发明涉及一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备及安装方法，属于飞行类总体结构设计领域。

背景技术

成像制导型飞行器的制导原理是利用目标探测器来探测目标的辐射，进而获取目标图像进行制导；在此过程中需要成像组件透过安装在飞行器头部的类玻璃型光学头罩获取探测目标的辐射。

考虑气动性，飞行器外形为流线型，传统的飞行器尺寸较大，头罩尺寸较大、飞行器内部空间较宽敞，因此在工作过程中成像组件镜头旋转、摆动空间大，获取视角也大，因此对于头罩安装在飞行器舱体前部的要求并不苛刻；随着飞行器的发展，外形尺寸的小型化、功能集成化被提上日程，光学头罩已经不能再通过操作工人徒手安装在飞行器壳体头部了，需要设计精密的定位、安装设备将头罩安装在飞行器舱体头部。

由于飞行器外形体积朝小型化方向发展，安装在流线型飞行器内部的成像组件镜头摆动空间受限致使获取视角变小，因此对于头罩安装在飞行器舱体上的几何要求(同轴度、平行度)非常苛刻，如何保证配合精度也是亟待解决的问题；类玻璃型头罩属易碎品，因此在安装时需要考虑如何保护头罩不被损坏，同时由于成像要求，还需要头罩保持清洁，不可发生手动触碰避免油脂污染头罩；成像组件工作环境是密闭的，因此在头罩安装在飞行器舱体上后还需考虑配合面如何保证密封，为了降低成本会选用密封胶进行填充保证气密性；以上诸多要求除了需要飞行器在设计时进行全方面考虑，还需要有精度较高的定位安装设备实现密封操作以及上实现光学头罩与飞行器舱体的配合精度。考虑到操作工人的安装操作熟练度，定位安装设备还需要具有安装简易、操作简便的特性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备及安装方法。

本发明的技术解决方案是：

一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，包括：支撑主体、定位分隔片、线缆保护罩、旋转分离柱、支撑柱；支撑主体又包括平面度支撑面板和平面度支撑面板下方的结构支撑板；

平面度支撑面板用于支撑光学头罩和飞行器舱体，且保证光学头罩和飞行器舱体的平面度；支撑柱固定安装在平面度支撑面板下方，用于支撑平面度支撑面板；平面度支撑面板中心位置设置有轴向的线缆保护套孔，线缆保护罩固定卡在线缆保护套孔内壁，平面度支撑面板上表面沿周向均布定位分隔片，用于在光学头罩和飞行器舱体之间的安装缝隙内，对光学头罩和飞行器舱体进行同轴定位，光学头罩和飞行器舱体之间的安装缝隙内灌胶，从而将光学头罩和飞行器舱体粘接为一体；结构支撑板上沿周向均布旋转分离柱，用于将飞行器舱体顶起，使得安装后飞行器舱体与平面度支撑面板分离。

定位分隔片、平面度支撑面板和结构支撑板一体成型。

还包括加固装置和安装柄；飞行器舱体与平面度支撑面板分离后，通过安装柄将加固装置与飞行器舱体内部固定连接，用于支撑光学头罩，进行二次加固。

加固装置与飞行器舱体内壁形状匹配。定位分隔片高度低于光学头罩与飞行器舱体之间缝隙内的气密配合结构处的高度。线缆保护罩采用非金属材质。

平面度支撑面板位于定位分隔片内、外侧平面的平面度为0.01，表面粗糙度为3.2。定位分隔片内、外侧面的同轴度为0.05，定位分隔片内、外侧面与平面度支撑面板平面的垂直度为0.1。

定位分隔片内侧尺寸比光学头罩结构配合尺寸多0.05mm，定位分隔片外侧尺寸比飞行器舱体结构配合尺寸少0.05mm。

一种基于所述的飞行器光学头罩与舱体定位安装设备实现的定位安装方法，步骤如下：

(1)将支撑柱安装在结构支撑面板上，将线缆保护套安装在线缆保护套孔上；

(2)将旋转分离柱通过螺纹旋转安装在结构支撑面板上，旋拧结束后旋转分离柱螺纹端上表面低于结构支撑面板水平面；

(3)光学头罩和飞行器舱体分别置于平面度支撑面板上，光学头罩放置在定位分隔片内侧，飞行器舱体置于定位分隔片外侧，通过平面度支撑面板支撑，光学头罩内边缘的镀层引出信号线通过线缆保护套引出；

(4)在光学头罩与飞行器舱体缝隙处喷涂气密胶，保证在定位分隔片的上部也喷涂有气密胶，实现光学头罩与飞行器舱体之间的气密性，待气密胶彻底干燥，实现光学头罩与飞行器舱体的初步粘接定位安装；

(5)旋拧旋转分离柱直至旋转分离柱将光学头罩与飞行器舱体粘接安装后的结合体支撑起来，与平面度支撑面板分离；

(6)通过安装柄将加固装置与飞行器舱体内部固定连接，用于支撑光学头罩，完成二次加固。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)飞行器舱体与光学头罩体苛刻配合精度靠定位安装设备实现，无需人工测量，并对操作工人的熟练度无要求。将人工操作影响因素降到最低。

(2)当飞行器舱体与光学头罩体积微小时，无法手动操作固定飞行器舱体与光学头罩，借助安装设备可以实现体积微小的飞行器舱体与光学头罩固定。实现微小体积飞行器舱体与光学头罩的固定。

(3)在定位、安装过程中，类玻璃光学头罩安置在平面度支撑面板，靠定位分隔片固定，不易移动与滚动。减少类玻璃材料光学头罩损毁率。

(4)飞行器的光学头罩与舱体粘贴定位安装后，无需手动使得结合体与定位安装设备分离，减少手动操作对于类玻璃光学头罩的污损。减轻光学头罩污损率，提高了成像精度。

附图说明

图1为光学头罩与舱体原有手动安装方法示意图；

图2为光学头罩与飞行器舱体应用工装改进安装方法示意图；

图3为光学头罩与飞行器舱体应用工装改进安装方法截面图；

图4为定位安装设备示意图；

图5为光学头罩与飞行器舱体脱离安装设备示意图；

图6为光学头罩与飞行器舱体的二次加固。

具体实施方式

本发明基于简易安装、便于操作理念设计出红外成像制导型飞行器光学头罩与光学舱体定位安装的设备，此设备也可供给不熟练操作人员进行操作而不发生意外情况，满足留有头罩与壳体间灌涂密封胶的狭小空间，同时保证了头罩与飞行器舱体的结构配合要求(同轴度与平行度)，并在光学头罩与飞行器舱体完成定位、安装后实现不接触头罩表面实现飞行器与设备脱离，并通过加固装置二次固定光学头罩。

本发明的应用，实现了红外成像制导型飞行器光学头罩与舱体体的定位、安装，一次性定位、二次加固，减少安装误差，提高了工作效率，增强了精密仪器安装的可靠性与安全性；把人工操作影响因素降到最低，操作更加方便，同时保护了光学头罩的整洁与完整性。

本发明旨在提供一种操作简易、适合尺寸小型化及结构配合精度要求高分体结构的定位、安装设备。不同材质的结构体进行装配时，通常需要将A材料的光学头罩1装配入B材料的飞行器舱体2中。通常情况下光学头罩1材料为类玻璃材料，外形为带有弧度的局部球面，表面易出现划伤并被油脂污染；飞行器舱体2，通常情况下是金属材料，外形为流线型。如图1所示，将光学头罩1定位安装进飞行器舱体2中，该安装方法存在的问题有：

A.随着飞行器往体积小型化发展方向，原有手工操作安装固定光学头罩1与飞行器舱体2越来越困难，手工操作需要较大空间，而体积小型化的飞行器并未留有足够手工操作空间；

B.较为精密、表面易产生划痕并被油脂污染的光学头罩1固定安装过程中，由于没有装置对其进行限位和保护容易发生磕碰情况，因此光学头罩很容易损坏，且凸起表面容易出现划痕,影响制导过程中获取图像信息的准确性；

C.由于安装在飞行器舱体2内部的红外成像组件工作环境要求气密环境，因此需要满足光学头罩1与飞行器舱体2固定连接部位是密封的；为了降低成本，选择在连接部位喷涂气密胶实现气密性，如何在安装过程中保证留有气密胶的喷涂空间是亟待解决的问题；

D.在飞行器舱体2内部安装有飞行器成像组件，工作过程中飞行器成像组件进行旋转、摆动运动，必须跟光学头罩1与飞行器舱体2具有同轴度，进而对于光学头罩1与飞行器舱体2定位安装的同轴度与平行度要求较苛刻，如何保证光学头罩1与飞行器舱体2定位安装的同轴度与平行度在要求范围内也是需要考虑的问题；

E.该安装方式要求操作人员对结构的了解程度和工具的使用方法较为熟悉，存在不可控流程，容易导致安装效率低下。

为了解决这些问题，设计一种适用于微小体积、简易操作、实现光学头罩与飞行器舱体结构定位、安装的设备，设备上的结构件相互独立，避免了众多结构件互相影响的情况产生，在出现问题时可独立进行拆卸、修整，可靠性高。

如图2、3、4、5所示，安装设备在结构上采用框架式主体结构设计，材料通常为金属材料，也可根据要求选用其他非金属材料，主要包括支撑主体、定位分隔片301、线缆保护罩303、旋转分离柱306、支撑柱307；支撑主体又包括平面度支撑面板302和平面度支撑面板302下方的结构支撑板304，平面度支撑面板302中心位置设置有轴向的线缆保护套孔305，线缆保护罩303固定卡在线缆保护套孔305内壁。

平面度支撑面板302用于支撑光学头罩1和飞行器舱体2，且保证光学头罩1和飞行器舱体2的平面度；支撑柱307固定安装在平面度支撑面板302下方，用于支撑平面度支撑面板302；平面度支撑面板302中心位置设置有轴向的线缆保护套孔305，线缆保护罩303固定卡在线缆保护套孔305内壁，平面度支撑面板302上表面沿周向均布定位分隔片301，用于在光学头罩1和飞行器舱体2之间的安装缝隙内，对光学头罩1和飞行器舱体2进行同轴定位，光学头罩1和飞行器舱体2之间的安装缝隙内灌胶，从而将光学头罩1和飞行器舱体2粘接为一体；结构支撑板304上沿周向均布旋转分离柱306，用于将飞行器舱体2顶起，使得安装后飞行器舱体2与平面度支撑面板302分离

本发明中光学头罩1与飞行器舱体2结构装配的精度较高，光学头罩1与飞行器舱体2同轴度要求为0.1以内，安装平面平行度为0.05以内，直接影响配合精度的结构为平面度支撑面板302与定位分隔片301，因此平面度支撑面板302与定位分隔片301的平面度、配合同轴度以及表面粗糙度加工精度要求较高，同时需要一次加工成型，一次加工成型的原因是单次加工过程中仅有一个标准面作为参考，多次加工则会产生多个标准面作为参考，无法满足平面度等几何精度要求；平面度支撑面板302位于定位分隔片301内、外侧平面的平面度为0.01，表面粗糙度为3.2,定位分隔片301内、外侧面的同轴度为0.05，定位分隔片301内、平面度支撑面板302平面的垂直度为0.1。

定位分隔片301内侧面尺寸比光学头罩1外侧结构配合尺寸多0.05mm，定位分隔片301外侧尺寸比飞行器舱体2结构配合尺寸少0.05mm。如图4安装示意图所示，光学头罩1与飞行器舱体2放置在平面度支撑面板302上，光学头罩1置于定位分隔片301内侧面，飞行器舱体2置于定位分隔片301外侧面，严格的加工几何精度0.05mm保证了光学头罩1与飞行器舱体2紧密配合，平面度0.01、同轴度0.05与粗糙度3.2保证了光学头罩1与飞行器舱体2的装配精度——同轴、同面均达到光学要求。

定位分隔片301高度低于光学头罩1与飞行器舱体2之间缝隙内的气密配合结构处的高度，保证了光学头罩1与飞行器舱体2配合间隙有足够空间留给气密胶的喷涂来实现初步定位、结合安装以及气密性。

线缆保护罩303采用柔软、具有弹性的非金属材质生产，例如聚四氟乙烯等材料，线缆保护罩303固定卡在线缆保护套孔305内壁，线缆保护罩303外侧尺寸略大于线缆保护套孔305内壁尺寸0.5mm，这样可保证线缆保护罩303牢牢固定卡在线缆保护套孔305内壁上，不易发生脱落；在当光学头罩1边缘处有信号线引出时，线缆通过线缆保护罩303引出，柔软的材料可以保护信号线不被磨损。

旋转分离柱306通过螺纹旋转安装在结构支撑面板304上的，旋转分离柱306与结构支撑面板304螺纹尺寸相互配合；通常在结构支撑面板304上开有安装钢丝螺套的螺纹孔结构，旋转分离柱306有带有螺纹结构的柱状体与带有大头旋转结构组成，通过旋转大头旋转结构，实现旋转分离柱306在结构支撑面板304的升降移动。

进一步的，如图6所示，本发明结构还包括加加固装置308和安装柄309；飞行器舱体2与平面度支撑面板302分离后，通过安装柄309将加固装置308与飞行器舱体2内部固定连接，用于支撑光学头罩1，进行二次加固。加固装置308与飞行器舱体2内壁形状匹配。例如，整体结构为圆柱状时，固定装置308可以制作成圆环状，通过螺纹或者其他方式与飞行器舱体2内部固定。

更进一步的，基于所述的飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，本发明还提出一种定位安装方法，步骤如下：

1、将支撑柱307安装在结构支撑面板304上，将线缆保护套303安装在线缆保护套孔305上；

2、将旋转分离柱306通过螺纹旋转安装在结构支撑面板304上，旋拧结束后旋转分离柱306螺纹端上表面低于结构支撑面板304水平面；

3、如图3所示，光学头罩1和飞行器舱体2分别置于平面度支撑面板302上，光学头罩1放置在定位分隔片301内侧，飞行器舱体2置于定位分隔片301外侧，通过平面度支撑面板302支撑，光学头罩1内边缘的镀层引出信号线通过线缆保护套303引出；

4、在光学头罩1与飞行器舱体2缝隙处喷涂气密胶，保证在定位分隔片301的上部也喷涂有气密胶，实现光学头罩1与飞行器舱体2之间的气密性，待气密胶彻底干燥，实现光学头罩1与飞行器舱体2的初步粘接定位安装；

5、如图5所示，旋拧旋转分离柱306直至旋转分离柱306将光学头罩1与飞行器舱体2粘接安装后的结合体支撑起来，与平面度支撑面板302分离；

6、通过安装柄309将加固装置308与飞行器舱体2内部固定连接，用于支撑光学头罩1，完成二次加固

应用定位安装设备安装内部最窄处直径无法供给操作人员手部深入直径(小于Φ95mm)尺寸的类玻璃材料光学头罩1与金属材料飞行器舱体2。

光学头罩1与飞行器舱体2进行气密配合的结构面均为圆环面，因此定位安装设备的定位分隔片301与旋拧旋转分离柱(306)按照圆环位置进行均布。

操作过程如下上述定位安装方法的步骤进行，安装完成后，应用专用工具对光学头罩1与飞行器舱体2的同轴度与安装平面平行度进行测量，测量值：同轴度为0.08，安装平面平行度为0.04，均满足要求。

Claims (10)

1.一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于包括：支撑主体、定位分隔片(301)、线缆保护罩(303)、旋转分离柱(306)、支撑柱(307)；支撑主体又包括平面度支撑面板(302)和平面度支撑面板(302)下方的结构支撑板(304)；

平面度支撑面板(302)用于支撑光学头罩(1)和飞行器舱体(2)，且保证光学头罩(1)和飞行器舱体(2)的平面度；支撑柱(307)固定安装在平面度支撑面板(302)下方，用于支撑平面度支撑面板(302)；平面度支撑面板(302)中心位置设置有轴向的线缆保护套孔(305)，线缆保护罩(303)固定卡在线缆保护套孔(305)内壁，平面度支撑面板(302)上表面沿周向均布定位分隔片(301)，用于在光学头罩(1)和飞行器舱体(2)之间的安装缝隙内，对光学头罩(1)和飞行器舱体(2)进行同轴定位，光学头罩(1)和飞行器舱体(2)之间的安装缝隙内灌胶，从而将光学头罩(1)和飞行器舱体(2)粘接为一体；结构支撑板(304)上沿周向均布旋转分离柱(306)，用于将飞行器舱体(2)顶起，使得安装后飞行器舱体(2)与平面度支撑面板(302)分离。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：定位分隔片(301)、平面度支撑面板(302)和结构支撑板(304)一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：还包括加固装置(308)和安装柄(309)；飞行器舱体(2)与平面度支撑面板(302)分离后，通过安装柄(309)将加固装置(308)与飞行器舱体(2)内部固定连接，用于支撑光学头罩(1)，进行二次加固。

4.根据权利要求3所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：加固装置(308)与飞行器舱体(2)内壁形状匹配。

5.根据权利要求1所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：定位分隔片(301)高度低于光学头罩(1)与飞行器舱体(2)之间缝隙内的气密配合结构处的高度。

6.根据权利要求1所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：线缆保护罩(303)采用非金属材质。

7.根据权利要求1所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：平面度支撑面板(302)位于定位分隔片(301)内、外侧平面的平面度为0.01，表面粗糙度为3.2。

8.根据权利要求1所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：定位分隔片(301)内、外侧面的同轴度为0.05，定位分隔片(301)内、外侧面与平面度支撑面板(302)平面的垂直度为0.1。

9.根据权利要求1所述的一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备，其特征在于：定位分隔片(301)内侧尺寸比光学头罩(1)结构配合尺寸多0.05mm，定位分隔片(301)外侧尺寸比飞行器舱体(2)结构配合尺寸少0.05mm。

10.一种基于权利要求1～9中任一项所述的飞行器光学头罩与舱体定位安装设备实现的定位安装方法，其特征在于步骤如下：

(1)将支撑柱(307)安装在结构支撑板(304)上，将线缆保护罩(303)安装在线缆保护套孔(305)上；

(2)将旋转分离柱(306)通过螺纹旋转安装在结构支撑板(304)上，旋拧结束后旋转分离柱(306)螺纹端上表面低于结构支撑板(304)水平面；

(3)光学头罩(1)和飞行器舱体(2)分别置于平面度支撑面板(302)上，光学头罩(1)放置在定位分隔片(301)内侧，飞行器舱体(2)置于定位分隔片(301)外侧，通过平面度支撑面板(302)支撑，光学头罩(1)内边缘的镀层引出信号线通过线缆保护罩(303)引出；

(4)在光学头罩(1)与飞行器舱体(2)缝隙处喷涂气密胶，保证在定位分隔片(301)的上部也喷涂有气密胶，实现光学头罩(1)与飞行器舱体(2)之间的气密性，待气密胶彻底干燥，实现光学头罩(1)与飞行器舱体(2)的初步粘接定位安装；

(5)旋拧旋转分离柱(306)直至旋转分离柱(306)将光学头罩(1)与飞行器舱体(2)粘接安装后的结合体支撑起来，与平面度支撑面板(302)分离；

(6)通过安装柄(309)将加固装置(308)与飞行器舱体(2)内部固定连接，用于支撑光学头罩(1)，完成二次加固。

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