CN110065622A - 一种飞机操纵面吻合性公差控制方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机操纵面吻合性公差控制方法，根据飞机操纵面的剪刀差公差极限值G和操纵面的理论弦长L，计算飞机操纵面的实际弦线与理论弦线之间的夹角β；通过实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线的交点，在操纵面的悬挂点和对接点之间的理论中立摇臂位置线的两侧，做出夹角为β的两个方向的实际中立摇臂位置线；以操纵面的悬挂点C为圆心，做出的两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r1即为操纵面的悬挂点公差值的极大值；以操纵面的对接点B为圆心，做出的两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r2即为作动器后对接点公差值的极大值。

Description

一种飞机操纵面吻合性公差控制方法

技术领域

本发明属于飞机结构设计领域，具体涉及飞机操纵面吻合性公差控制方法。

背景技术

飞机操纵面是铰链在飞机机翼、水平尾翼和垂直尾翼上的可动翼面，用来控制飞机的横向和纵向飞行姿态，主要包括升降舵、方向舵、副翼等。

飞机操纵面的吻合性公差是指操纵面处于中立位置时，相对定翼面外形的吻合程度，以操纵面相对定翼面外形的凸凹量公差及剪刀差公差来衡量。HB7086-1994对民用飞机操纵面的吻合性公差进行规定。

国内操纵面的吻合性公差主要是通过借鉴国外先进机型的相似结构公差分配经验(公差分配主要包括操纵面的旋转轴线公差、作动器安装的对接轴线公差和制造时结构件的尺寸公差)，结果却因型号差异致使操纵面的旋转轴线公差和作动器安装的对接轴线公差不太合理；再者，随之复合材料技术在飞机结构上的广泛应用，操纵面已经开始采用复合材料结构，国内航空制造技术水平与国外还有一定的差距，致使国内操纵面制造出来后结构尺寸往往超差。最后进行操纵面的吻合性公差测量时多不能满足要求，再进行公差分配更改尝试、制造、检查的循环，制造周期长、制造成本高、经济效益低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞机操纵面吻合性公差控制方法，能科学准确的将已知的操纵面剪刀差公差值在设计环节分解到操纵面的悬挂点C和操纵面与作动器连接的对接点B的公差极值，为操纵面的制造提供科学依据，确定改善操纵面的吻合性公差数值偏差较大及因超差引起返修或重新设计的问题。

1、一种飞机操纵面吻合性公差控制方法，含有分布在操纵面一侧的悬挂点C和与作动器连接的对接点B，已知悬挂点和对接点之间的理论中立摇臂距离值R，已知飞机操纵面的凸凹量公差和剪刀差公差极限值G，已知操纵面的理论弦长L，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据飞机操纵面的剪刀差公差极限值G和操纵面的理论弦长L，计算飞机操纵面的实际弦线与理论弦线之间的夹角β，其计算公式为：

2)经过操纵面的悬挂点C和对接点B的连线为理论中立摇臂位置线，相对理论中立摇臂位置线，控制操纵面的悬挂点和对接点的实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线的交点O位于理论中立摇臂位置线的中点，实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线的最大偏角不大于β；

3)通过交点O，在操纵面的悬挂点和对接点之间的理论中立摇臂位置线的两侧，做出夹角为β的两个方向的实际中立摇臂位置线；

4)以操纵面的悬挂点C为圆心，做步骤3)示出的两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r1即为操纵面的悬挂点公差值的极大值；

5)以操纵面的对接点B为圆心，做步骤3)示出的两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r2即为作动器后对接点公差值的极大值。

研究表明，操纵面的剪刀差公差与操纵面的悬挂点公差和与作动器连接用的对接点公差存在一定的几何逻辑关系，且操纵面的实际弦线与理论弦线夹角和实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线夹角相等。本发明提出通过HB7086-1994规定的飞机操纵面的剪刀差公差的极限值求解出操纵面的实际弦线与理论弦线夹角β，控制实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线的最大偏角不大于β，通过理论中立摇臂位置线的中点O，在操纵面的悬挂点和作动器后对接点之间的理论中立摇臂位置线的两侧，做出夹角为β的两个方向的实际中立摇臂位置线，在以操纵面的悬挂点C为圆心，做两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r1即为操纵面的悬挂点公差值的极大值；同理以操纵面的作动器对接点B为圆心，做两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r2即为作动器后对接点公差值的极大值。

本发明的优点是：本发明所提供的飞机操纵面吻合性公差控制方法的有益效果在于，直接按HB7086-1994规定的操纵面的吻合性公差值的极限值去求解出操纵面的悬挂点公差和与作动器连接用的对接点公差的极值，只要悬挂点公差和对接点公差取值不大于求解给出的公差极值都是合理的。本发明所提出的飞机操纵面吻合性公差控制方法更直接有效地从操纵面结构设计源头控制操纵面的吻合性公差满足要求，避免传统设计方法带来超差引起的研制周期长、制造成本高等缺点。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细说明：

附图说明

图1为飞机操纵面的剪刀差公差定义示意图；

图2为飞机操纵面的安装示意图；

图3为操纵面的实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线示意图；

图4为操纵面的悬挂点与作动器后对接点公差圆示意图。

图中编号说明：1定翼面、2操纵面、3作动器、4操纵面理论中立外形轮廓线、5操纵面理论中立弦线、6操纵面悬挂点、7作动器后对接点、8作动器理论中立摇臂位置线、9作动器实际中立摇臂位置线、10操纵面实际中立弦线、11操纵面实际中立外形轮廓线、12作动器前对接点。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明飞机操纵面吻合性公差控制方法做进一步详细说明。

操纵面对定翼面的吻合性是指操纵面处于中立位置时，相对定翼面外形的吻合程度，以操纵面相对定翼面外形的凸凹量公差及剪刀差来衡量。

根据HB7086-1994技术标准查得操纵面的剪刀差公差定义。

定翼面1与作动器3之间通过作动器前对接轴连接，其中，作动器3位于定翼面1内部，作动器另一侧通过作动器后对接轴与操纵面2连接，并且操纵面2通过操纵面旋转轴安装到相应位置上。绘制出操纵面安装简易示图，其中，作动器3便于观看画在了定翼面1外侧，如图1所示。

图1中作动器前对接轴简化为作动器前对接点10(即点A)，作动器后对接轴简化为作动器后对接点7(即点B)，操纵面旋转轴简化为操纵面悬挂点6(即点C)。通过图1可知，直接影响操纵面连接的为作动器后对接点7(即点B)与操纵面悬挂点6(即点C)两位置处，进而可知作动器后对接轴与操纵面旋转轴的公差影响操纵面的吻合性，即影响操纵面的剪刀差公差。

操纵面2的剪刀差G是操纵面2出现“上翘”或“下垂”现象时操纵面实际中立弦线5尾端与操纵面理论中立弦线4尾端之间的距离值，已知操纵面的理论弦线长度L，操纵面实际中立弦线与操纵面理论中立弦线夹角β，其计算公式：β＝arccos((2L^2-G^2)/2L)，如图2所示。

依据作动器实际中立摇臂位置线9与作动器理论中立摇臂位置线8夹角和操纵面实际中立弦线5与操纵面理论中立弦线4夹角β相等，由此可通过控制作动器实际中立摇臂位置线9与作动器理论中立摇臂位置线8夹角不大于β，即可以保证操纵面2的剪刀差G不超过HB7086-1994规定的操纵面2的剪刀差公差的极限值。

通过作动器的理论中立摇臂位置线8的中点O，在操纵面的悬挂点C和作动器后对接点B之间的理论中立摇臂位置线的两侧，做出夹角为β的两个方向的实际中立摇臂位置线9，如图3所示。

分别以操纵面的悬挂点C和作动器后对接点B为圆心，做出图4示出的两个方向实际中立摇臂位置线9的内切圆，该内切圆的半径r1和r2即分别为操纵面的悬挂点C公差值的极大值和作动器后对接点B公差值的极大值，如图4所示。

设计人员根据加工精度和装配水平等因素，选取任一不大于操纵面的悬挂点公差的极大值和作动器后对接点公差的极大值的公差，均可使操纵面吻合性公差满足HB7086-1994要求。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种飞机操纵面吻合性公差控制方法，含有分布在操纵面一侧的悬挂点C和与作动器连接的对接点B，已知悬挂点和对接点之间的理论中立摇臂距离值R，已知飞机操纵面的凸凹量公差和剪刀差公差极限值G，已知操纵面的理论弦长L，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据飞机操纵面的剪刀差公差极限值G和操纵面的理论弦长L，计算飞机操纵面的实际弦线与理论弦线之间的夹角β，其计算公式为：

2)经过操纵面的悬挂点C和对接点B的连线为理论中立摇臂位置线，相对理论中立摇臂位置线，控制操纵面的悬挂点和对接点的实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线的交点O位于理论中立摇臂位置线的中点，实际中立摇臂位置线与理论中立摇臂位置线的最大偏角不大于β；

3)通过交点O，在操纵面的悬挂点和对接点之间的理论中立摇臂位置线的两侧，做出夹角为β的两个方向的实际中立摇臂位置线；

4)以操纵面的悬挂点C为圆心，做步骤3)示出的两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r1即为操纵面的悬挂点公差值的极大值；

5)以操纵面的对接点B为圆心，做步骤3)示出的两个方向实际中立摇臂位置线的内切圆，该内切圆的半径r2即为作动器后对接点公差值的极大值。