CN112304408A - 一种多机型飞机重量重心自动化测量装置 - Google Patents

一种多机型飞机重量重心自动化测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，包括前伺服举升调平装置、倾角传感器、工具车、后伺服举升调平装置，倾角传感器安装于飞机机身俯仰基准平面上，工具车中内置有电控柜，计算机安装有测量管理软件，计算机与电控柜电性连接，前伺服举升调平装置和后伺服举升调平装置均设置有信号转换器和抗侧向力机构，倾角传感器、信号转换器、电控柜依次电性连接。本发明提供了一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，通过设置倾角传感器，能够直接获得飞机的姿态状态，响应更快速，提高测量时飞机安全性；同时设置抗侧向力机构，在托举飞机时，实现水平位置的自动调整功能，操作更加容易、安全，提高了测试的精度与效率。

Description

一种多机型飞机重量重心自动化测量装置
技术领域
本发明属于飞机测试技术领域，具体涉及一种多机型飞机重量重心自动化测量装置。
背景技术
飞机的重量与重心是飞机制造的一个重要参数，在对飞机进行研究试制，出厂检测，试飞准备，大修出厂等过程中必须测量飞机的重量与重心。随着中重型飞机涡喷飞行速度不断提高与飞行姿态不断趋于复杂，对飞机重心的测量精度提出来越来越高的技术要求，需要一套专用的测量装置进行测量，如公开号为CN105444855A的中国专利提供了一种飞机重量重心测量与调整装置，采用三点支撑的方式进行测量，每个支撑点设置压力传感器，在压力传感器的上部设置有顶头，顶起过程中，通过重力拟合方式获得飞机姿态，防止飞机倾斜角度过大发生意外，对不同的机型进行测试时，拟合的参数又需重新设定，需要反复调节三个支撑顶起高度，操作时间长，测试效率低，同时顶头需要反复调整位置与飞机顶窝对齐，能减小但是仍无法消除侧向力，重量传感器与飞机顶窝并不是严格意义上的点接触，而是曲面接触，作用点不准确，需要反复调整，对测试人员的技能水平要求较高，支撑点不准时，托举过程中存在侧翻的风险，导致机翼触地造成损失，测试过程中大部分时间花费在支撑点的对齐找正上，其测量的数据精度、效率、通用性方面均不能满足飞机重心的测量技术的发展需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，通过设置倾角传感器，能够直接获得飞机的姿态状态，响应更快速，提高测量时飞机安全性；同时设置抗侧向力机构，在托举飞机时，实现水平位置的自动调整功能，操作更加容易、安全，提高了测试的精度与效率。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，包括前伺服举升调平装置、倾角传感器、工具车、后伺服举升调平装置，倾角传感器安装于飞机机身俯仰基准平面上，工具车中内置有电控柜，计算机安装有测量管理软件，计算机与电控柜电性连接，前伺服举升调平装置和后伺服举升调平装置均设置有信号转换器，倾角传感器、信号转换器、电控柜依次电性连接。能够直接通过倾角传感器获得飞机的姿态状态，相比现有技术通过重力拟合方式获得飞机姿态，降低软件计算的复杂程度，响应更快速，能够更方便地调整飞机姿态及测量飞机重量重心，飞机在举升过程中姿态角始终保持在2°之内，测量时飞机安全性高。
所述前伺服举升调平装置包括支架，支架顶部设置有称重传感器，称重传感器中心设置有顶块，所述后伺服举升调平装置包括机身托架和两个支架，两个支架分别从下方连接机身托架的两端，机身托架上端面与飞机支撑面贴合，支架与机身托架之间设置有称重传感器，前伺服举升调平装置支撑飞机头部前顶窝，后伺服举升调平装置调整为面支撑，支撑飞机机身后加强框处，在飞机托举离地的过程中，支撑更稳定，不易发生倾翻，操作更容易，通过三个称重传感器对飞机重量重心进行测量，机身托架可根据不同型号飞机外形进行定制，测量时只需更换匹配不同机型的称重传感器和机身托架便可对多种型号飞机进行重量重心测量。
所述支架与称重传感器之间设置有抗侧向力机构，在托举飞机时，提高抗倾翻的能力，同时具备一定的自动找正的功能，降低了测试人员操作技能的要求，操作更加容易、安全，提高了测试的精度与效率。
进一步地，为了实现抗侧向力功能，所述抗侧向力机构包括底座、万向滚珠、滑块、弹簧和上盖板，底座为有底圆筒状结构，圆筒中圆周均布有若干万向滚珠，万向滚珠顶住滑块下端面，滑块为圆柱形结构，滑块外圈中部开设有环槽，环槽槽底与底座上部相对应位置均水平设置有若干圆周均布的导向柱，弹簧两端固定套装在导向柱上，上盖板结构为环状，位于弹簧上方，上盖板外周固定连接在底座上端，上盖板内圈插合在环槽中，受到侧向力时，滑块滑移压缩或拉伸弹簧，弹簧弹力形成缓冲，实现水平位置的自动调整功能，在调平过程中能消除侧向力的影响，防止倾翻发生。
所述前伺服举升调平装置顶部称重传感器位置旁设置有点状激光器，所述机身托架上端面两端对应称重传感器位置处设置有点状激光器，便于支撑定位。
所述支架设置有升降机构和伺服电机，伺服电机控制升降机构升降，能够调整前伺服举升调平装置和后伺服举升调平装置的托举高度。
所述升降机构为滑动丝杠升降机，利用其螺纹升角小于当量摩擦角，形成自锁，防止断电时导致伺服电机缩回，保护测试飞机。
所述升降机构设置有摇把，在系统故障或测试过程异常时，能够手动调节将托举的飞机放回地面。
所述支架底部设置有若干万向轮和若干丝杠支撑脚，丝杠支撑脚设置有握把，便于调节丝杠支撑脚高度，移动时收起丝杠支撑脚使万向轮着地，支撑时伸出丝杠支撑脚使万向轮离地，便于操作。
所述工具车设置有收纳柜，能够收纳计算机、称重传感器及测试电缆。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，通过设置倾角传感器，能够直接获得飞机的姿态状态，相比现有技术通过重力拟合方式获得飞机姿态，降低软件计算的复杂程度，响应更快速，能够更方便地调整飞机姿态及测量飞机重量重心，飞机在举升过程中姿态角始终保持在2°之内，测量时飞机安全性高。通过设置机身托架，将现有技术的点支撑改为面支撑，支撑更稳定，可根据不同型号飞机外形进行定制，测量时只需更换匹配不同机型的称重传感器和机身托架便可对多种型号飞机进行重量重心测量。通过设置抗侧向力机构，在托举飞机时，实现水平位置的自动调整功能，在调平过程中能消除侧向力的影响，提高抗倾翻的能力，降低了测试人员操作技能的要求，操作更加容易、安全，提高了测试的精度与效率。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例一中前伺服举升调平装置的结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明实施例一中后伺服举升调平装置的结构示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是本发明实施例一中抗侧向力机构的结构示意图；
图7是图6去掉上盖板后的俯视图；
图8是本发明实施例二中前伺服举升调平装置的结构示意图。
图中：1-前伺服举升调平装置，2-倾角传感器，3-工具车，4-后伺服举升调平装置，5-计算机，6-信号转换器，7-支架，8-称重传感器，9-顶块，10-机身托架，11-抗侧向力机构，12-底座，13-万向滚珠，14-滑块，15-弹簧，16-上盖板，17-环槽，18-导向柱，19-点状激光器，20-升降机构，21-伺服电机，22-摇把，23-万向轮，24-丝杠支撑脚，25-握把。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例一
如图1至图7所示，一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，包括前伺服举升调平装置1、倾角传感器2、工具车3、后伺服举升调平装置4和计算机5，倾角传感器2安装于飞机机身俯仰基准平面上，工具车3中内置有电控柜，计算机5安装有测量管理软件，计算机5与电控柜电性连接，前伺服举升调平装置1和后伺服举升调平装置4均设置有信号转换器6，倾角传感器2、信号转换器6、电控柜依次电性连接。能够直接通过倾角传感器2获得飞机的姿态状态，相比现有技术通过重力拟合方式获得飞机姿态，降低软件计算的复杂程度，响应更快速，能够更方便地调整飞机姿态及测量飞机重量重心，飞机在举升过程中姿态角始终保持在2°之内，测量时飞机安全性高。
所述前伺服举升调平装置包括支架7，支架7顶部设置有称重传感器8，称重传感器8中心设置有顶块9；所述后伺服举升调平装置4包括机身托架10和两个支架7，两个支架7分别从下方连接机身托架10的两端，机身托架10上端面与飞机支撑面贴合，支架7与机身托架10之间设置有称重传感器8，前伺服举升调平装置1支撑飞机头部前顶窝，后伺服举升调平装置4调整为面支撑，支撑飞机机身后加强框处，在飞机托举离地的过程中，支撑更稳定，不易发生倾翻，操作更容易，通过三个称重传感器对飞机重量重心进行测量，机身托架10可根据不同型号飞机外形进行定制，测量时只需更换匹配不同机型的称重传感器8和机身托架10便可对多种型号飞机进行重量重心测量。
本实施例中，所述后伺服举升调平装置4的支架7与称重传感器8之间设置有抗侧向力机构11，在托举飞机时，提高抗倾翻的能力，同时具备一定的自动找正的功能，降低了测试人员操作技能的要求，操作更加容易、安全，提高了测试的精度与效率。
所述抗侧向力机构11包括底座12、万向滚珠13、滑块14、弹簧15和上盖板16，底座12为有底圆筒状结构，圆筒中圆周均布有若干万向滚珠13，万向滚珠13顶住滑块14下端面，滑块14为圆柱形结构，滑块14外圈中部开设有环槽17，环槽17槽底与底座12上部相对应位置均水平设置有若干圆周均布的导向柱18，弹簧15两端固定套装在导向柱18上，上盖板16结构为环状，位于弹簧15上方，上盖板16外周固定连接在底座12上端，上盖板16内圈插合在环槽17中，受到侧向力时，滑块14滑移压缩或拉伸弹簧15，弹簧15弹力形成缓冲，实现水平位置的自动调整功能，在调平过程中能消除侧向力的影响，防止倾翻发生，实现抗侧向力功能。本实施例中，在底座12中设置有四个万向滚珠13，八个圆周均布的弹簧15。
所述前伺服举升调平装置顶部称重传感器8位置旁设置有点状激光器19，所述机身托架10上端面两端对应称重传感器8位置处设置有点状激光器19，便于支撑定位。
所述支架7包括升降机构20和伺服电机21，升降机构20设置在支架7中心，伺服电机21与升降机构20相连并控制升降机构20升降，能够调整前伺服举升调平装置1和后伺服举升调平装置4的托举高度。
所述升降机构20为滑动丝杠升降机，利用其螺纹升角小于当量摩擦角，形成自锁，防止断电时导致伺服电机21缩回，保护测试飞机。
所述升降机构20设置有摇把22，在系统故障或测试过程异常时，能够手动调节将托举的飞机放回地面。
所述支架7底部设置有若干万向轮23和若干丝杠支撑脚24，丝杠支撑脚24设置有握把25，便于调节丝杠支撑脚24高度，移动时收起丝杠支撑脚24使万向轮23着地，支撑时伸出丝杠支撑脚24使万向轮23离地，便于操作。
所述工具车3设置有收纳柜，能够收纳计算机、称重传感器8及测试电缆。
实施例二
如图8所示，在实施例一的结构基础上，所述前伺服举升调平装置1结构有如下变更：
本实施例中，所述前伺服举升调平装置1的支架7与称重传感器8之间同样设置有抗侧向力机构11，在托举飞机头部顶窝时，提高抗倾翻的能力，同时具备一定的自动找正的功能，降低了测试人员操作技能的要求，操作更加容易、安全，提高了测试的精度与效率。
本申请提供的多机型飞机重量重心自动化测量装置在工作时，前伺服举升调平装置支撑飞机头部前顶窝，后伺服举升调平装置支撑飞机机身后加强框处，倾角传感器安装于机身俯仰基准平面上，其工作状态如下：
快速接近状态：在称重传感器位置处安装点状激光器，方便称重试验时传感器与顶窝快速定位，能够使前伺服举升调平装置和后伺服举升调平装置的支撑位置快速上升直到接触飞机。
同步举升状态：前伺服举升调平装置、后伺服举升调平装置同步运动将飞机顶起至轮胎离地。此前伺服举升调平装置、后伺服举升调平装置协同工作，举升速度同步变化，防止出现过大俯仰倾角。
侧倾调平状态：利用安装于飞机底部基准平面的倾角传感器获得的数据，前伺服举升调平装置、后伺服举升调平装置以此为依据将飞机在左、右方向调平。
俯仰调平状态：前伺服举升调平装置、后伺服举升调平装置根据机身俯仰倾角传感器测量的机身俯仰角分别运动，将飞机俯仰调平。
称重及重心测量状态：当飞机调平后，可根据前伺服举升调平装置和后伺服举升调平装置测量的重量数据以及支撑点之间的距离计算出当前重心在纵向重心和展向重心的位置。其中展向重心方向重心位置可根据需求增减。
本发明提供的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，通过设置倾角传感器，能够直接获得飞机的姿态状态，相比现有技术通过重力拟合方式获得飞机姿态，降低软件计算的复杂程度，响应更快速，能够更方便地调整飞机姿态及测量飞机重量重心，飞机在举升过程中姿态角始终保持在2°之内，测量时飞机安全性高。通过设置机身托架，将现有技术的点支撑改为面支撑，支撑更稳定，可根据不同型号飞机外形进行定制，测量时只需更换匹配不同机型的称重传感器和机身托架便可对多种型号飞机进行重量重心测量。通过设置抗侧向力机构，在托举飞机时，实现水平位置的自动调整功能，在调平过程中能消除侧向力的影响，提高抗倾翻的能力，降低了测试人员操作技能的要求，操作更加容易、安全，提高了测试的精度与效率。

Claims (10)

1.一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：包括前伺服举升调平装置(1)、倾角传感器(2)、工具车(3)、后伺服举升调平装置(4)和计算机(5)，倾角传感器(2)安装于飞机机身俯仰基准平面上，工具车(3)中内置有电控柜，计算机(5)安装有测量管理软件，计算机(5)与电控柜电性连接，前伺服举升调平装置(1)和后伺服举升调平装置(4)均设置有信号转换器(6)，倾角传感器(2)、信号转换器(6)、电控柜依次电性连接。
2.如权利要求1所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述前伺服举升调平装置包括支架(7)，支架(7)顶部设置有称重传感器(8)，称重传感器(8)中心设置有顶块(9)；
所述后伺服举升调平装置(4)包括机身托架(10)和两个支架(7)，两个支架(7)分别从下方连接机身托架(10)的两端，机身托架(10)上端面与飞机支撑面贴合，支架(7)与机身托架(10)之间设置有称重传感器(8)。
3.如权利要求2所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述支架(7)与称重传感器(8)之间设置有抗侧向力机构(11)。
4.如权利要求3所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述抗侧向力机构(11)包括底座(12)、万向滚珠(13)、滑块(14)、弹簧(15)和上盖板(16)，底座(12)为有底圆筒状结构，圆筒中圆周均布有若干万向滚珠(13)，万向滚珠(13)顶住滑块(14)下端面，滑块(14)为圆柱形结构，滑块(14)外圈中部开设有环槽(17)，环槽(17)槽底与底座(12)上部相对应位置均水平设置有若干圆周均布的导向柱(18)，弹簧(15)两端固定套装在导向柱(18)上，上盖板(16)结构为环状，位于弹簧(15)上方，上盖板(16)外周固定连接在底座(12)上端，上盖板(16)内圈插合在环槽(17)中。
5.如权利要求2所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述前伺服举升调平装置顶部称重传感器(8)位置旁设置有点状激光器(19)，所述机身托架(10)上端面两端对应称重传感器(8)位置处设置有点状激光器(19)。
6.如权利要求2所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述支架(7)包括升降机构(20)和伺服电机(21)，升降机构(20)设置在支架(7)中心，伺服电机(21)与升降机构(20)相连并控制升降机构(20)升降。
7.如权利要求6所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述升降机构(20)为滑动丝杠升降机。
8.如权利要求7所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述升降机构(20)设置有摇把(22)。
9.如权利要求2所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述支架(7)底部设置有若干万向轮(23)和若干丝杠支撑脚(24)，丝杠支撑脚(24)设置有握把(25)。
10.如权利要求1所述的一种多机型飞机重量重心自动化测量装置，其特征在于：所述工具车(3)设置有收纳柜。
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