某型飛機(jī)水平三角測(cè)量方法淺析

龍小輝

摘 要：該文對(duì)某型飛機(jī)水平三角測(cè)量方法進(jìn)行了科學(xué)的分析和論證，當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，可以依據(jù)所編制的容差數(shù)據(jù)單對(duì)飛機(jī)進(jìn)行評(píng)估檢查，來(lái)確定飛機(jī)能否修復(fù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu) ?變形 ?水平三角測(cè)量 ?數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0052-02

某型飛機(jī)是我院的初級(jí)教練機(jī)，共有一百多架。飛行學(xué)員大部分飛行學(xué)時(shí)都是在這機(jī)型上完成的。作為教練機(jī)，飛機(jī)難免會(huì)因?yàn)閷W(xué)員操作失誤或其它意外事件導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)變形和受損。當(dāng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就需要對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的變形程度進(jìn)行量化評(píng)估，以確定飛機(jī)能否修復(fù)。而飛機(jī)的水平三角測(cè)量容差數(shù)據(jù)單是衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)是否變形的重要依據(jù)，但是該機(jī)生產(chǎn)廠家因技術(shù)保密原因拒絕提供。因此，需要我們依據(jù)科學(xué)的方法來(lái)制定這個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)行水平三角測(cè)量方法設(shè)計(jì)的總體思路如下，首先確定飛機(jī)的主要受力構(gòu)件，對(duì)結(jié)構(gòu)受力件變形程度進(jìn)行綜合評(píng)定;再結(jié)合飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，來(lái)確定飛機(jī)的水平三角測(cè)量點(diǎn)和制定相應(yīng)的測(cè)量程序;選取一定數(shù)量的適航飛機(jī)，根據(jù)測(cè)量程序進(jìn)行水平三角測(cè)量，然后對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后編制出該機(jī)型的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單和水平三角測(cè)量工藝。

該型飛機(jī)為全金屬半硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)四座上單翼飛機(jī)，使用一臺(tái)由美國(guó)萊康明公司生產(chǎn)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，使用的螺旋槳是由美國(guó)麥考利公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的兩葉定距金屬螺旋槳，前三點(diǎn)式固定起落架安裝在機(jī)身上面。

機(jī)身結(jié)構(gòu)是一個(gè)由普通型鈑金隔框、縱桁和蒙皮組成的半硬殼結(jié)構(gòu)。其主結(jié)構(gòu)的前后艙通過(guò)翼梁的承載連接到機(jī)翼，主起落架支柱連接件隔框和鍛件在后部艙門(mén)位置的底部，前門(mén)柱底座的連接頭與機(jī)翼支柱的下連接件為同一隔框，四根發(fā)動(dòng)機(jī)安裝桁條在前門(mén)位置連接，前向延伸到防火墻;機(jī)身包括前部、中部和尾錐三個(gè)部分，主要由成形隔框、縱向桁條、加強(qiáng)角片和蒙皮等構(gòu)成。前起落架安裝于零號(hào)框至貳號(hào)框之間的中下部，主起落架安裝于伍號(hào)框與陸號(hào)框之間的縱向加強(qiáng)隔框上。

機(jī)翼為張臂式上單翼。由前、后翼梁，結(jié)構(gòu)油箱前梁，輔助梁，翼肋，桁條和蒙皮等構(gòu)成。除通過(guò)連接螺栓與機(jī)身相連外，左右兩側(cè)機(jī)翼還通過(guò)一根機(jī)翼斜撐桿與機(jī)身相連接。前梁裝有機(jī)翼支柱連接接頭，后梁裝有機(jī)翼機(jī)身連接接頭。常規(guī)連接的副翼和單開(kāi)縫襟翼固定在機(jī)翼后緣。除了配重和前緣部分的一塊金屬板狀附件，其結(jié)構(gòu)與副翼相同。機(jī)翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括前翼梁、燃油箱前梁、后翼梁以及連接副翼區(qū)域的輔助梁。翼梁截面形狀為工字形，主要用來(lái)承受彎矩和剪力。翼肋包括普通翼肋和加強(qiáng)翼肋。普通翼肋用來(lái)構(gòu)成機(jī)翼并保持翼型，支撐蒙皮和翼梁以提高其穩(wěn)定性，將蒙皮傳來(lái)的局部氣動(dòng)載荷傳遞給翼梁，而把局部氣動(dòng)載荷產(chǎn)生的扭矩通過(guò)鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮。加強(qiáng)翼肋不僅需要承受上述載荷，還要承受和傳遞較大的集中載荷。

尾翼由普通的垂直安定面、方向舵、水平安定面和升降舵構(gòu)成。垂直安定面包括一個(gè)由鈑金肋和加強(qiáng)件、蒙皮板、機(jī)翼前緣蒙皮和背鰭組成的翼梁;水平安定面包括前后梁、肋條和加強(qiáng)板，中央和左右側(cè)包覆蒙皮面板，以及前緣蒙皮。

在對(duì)該型飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)和受力情況進(jìn)行綜合分析后，確定水平三角測(cè)量點(diǎn)。對(duì)于機(jī)身來(lái)說(shuō)，應(yīng)選取機(jī)身前后主要受力框架兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，以便確定飛機(jī)的縱軸位置;而對(duì)機(jī)翼來(lái)說(shuō)，應(yīng)選取前后翼梁與加強(qiáng)翼肋之間的鉚接點(diǎn)，來(lái)確定機(jī)翼的上反角和安裝角。水平安定面上選取翼梁兩端外側(cè)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，垂直安定面選取上部頂端后梁對(duì)稱(chēng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

確定測(cè)量點(diǎn)后，使用繪圖軟件繪制出該機(jī)水平三角測(cè)量示意圖，編制水平三角測(cè)量表格;并在圖上詳細(xì)標(biāo)注測(cè)量點(diǎn)位置和編碼。水平三角測(cè)量分為兩部分，一是對(duì)飛機(jī)上各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行水平投影，在水平地面上標(biāo)注出投影點(diǎn)位置，通過(guò)投影點(diǎn)找出機(jī)身縱軸和機(jī)翼橫軸在水平面上的投影。以縱軸和橫軸的投影線為基準(zhǔn)，測(cè)量飛機(jī)各對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的水平投影相對(duì)兩軸投影線的距離差異，可以粗略確定飛機(jī)結(jié)構(gòu)有無(wú)大的變形和異常情況。二是對(duì)飛機(jī)上各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，通過(guò)對(duì)比各對(duì)稱(chēng)測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)高值可以精確測(cè)定飛機(jī)結(jié)構(gòu)的變形量。以標(biāo)高測(cè)量數(shù)據(jù)和水平投影數(shù)據(jù)還可精確計(jì)算機(jī)翼的上反角和安裝角，對(duì)于評(píng)定飛機(jī)性能差異有重要的參考價(jià)值。（見(jiàn)圖1）

測(cè)量工具的選用，測(cè)量前需要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行頂升和校平，可以選用用氣泡水平儀、角度儀來(lái)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行校平;在對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行水平投影時(shí)，需要使用鉛錘來(lái)尋找投影點(diǎn)，應(yīng)選用同心度較高的優(yōu)質(zhì)鉛錘;在對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量時(shí)，應(yīng)選用精度較高的水準(zhǔn)儀。水平儀的水準(zhǔn)管是由玻璃制成，水準(zhǔn)管內(nèi)壁是一個(gè)具有一定曲率半徑的曲面，管內(nèi)裝有液體，水平儀發(fā)生傾斜時(shí)，水準(zhǔn)管中氣泡就向水平儀升高的一端移動(dòng)，從而確定水平面的位置。水準(zhǔn)管內(nèi)壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此，水準(zhǔn)管曲率半徑?jīng)Q定了水平儀的精度。故應(yīng)選用水準(zhǔn)管曲率半徑較大的水準(zhǔn)儀。其它常用測(cè)量工具還包括直尺、卷尺和角尺等。（見(jiàn)圖2）

完成上述工作后，編制水平三角測(cè)量程序。然后根據(jù)測(cè)量程序?qū)︼w機(jī)進(jìn)行水平三角測(cè)量，收集測(cè)量數(shù)據(jù);為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和更具有代表性，可對(duì)多架該型適航飛機(jī)進(jìn)行測(cè)量，我們選取了45架飛機(jī)進(jìn)行測(cè)量。完成測(cè)量后，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析處理，最后編制出該型飛機(jī)的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單。

數(shù)據(jù)分析的總體原則，應(yīng)考慮設(shè)備誤差和測(cè)量誤差兩方面。設(shè)備誤差主要是指水準(zhǔn)儀、直尺、卷尺等的制造誤差。而測(cè)量誤差主要是指操作人員對(duì)測(cè)量設(shè)備使用的熟練程度、測(cè)量讀數(shù)及外界環(huán)境影響等產(chǎn)生的誤差。結(jié)合上述綜合分析，我們確定了測(cè)量允許誤差范圍，投影點(diǎn)測(cè)量值的允許誤差容限為±10 mm，標(biāo)高測(cè)量值的允許誤差容限為±5 mm。數(shù)據(jù)分析是對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)各個(gè)測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析找出中間值，再依據(jù)測(cè)量允許誤差容限值來(lái)確定各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)。最后根據(jù)上述分析，編制出該型飛機(jī)水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單。

當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，可以依據(jù)這個(gè)容差數(shù)據(jù)單對(duì)飛機(jī)進(jìn)行評(píng)估檢查。以確定飛機(jī)能否修復(fù)。以防止出現(xiàn)花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力對(duì)飛機(jī)進(jìn)行修理后，飛機(jī)仍然無(wú)法恢復(fù)到適航狀態(tài)的問(wèn)題。這樣可以防止出現(xiàn)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

[1] CESSNA172R型飛機(jī)機(jī)型培訓(xùn)教程[Z].

[2] CESSNA 172R Aircraft Mainte-nance Manual[Z].2014：12-36.

[3] 航空器結(jié)構(gòu)修理（STR）第一冊(cè) STR01金屬結(jié)構(gòu)修理[Z].endprint

摘 要：該文對(duì)某型飛機(jī)水平三角測(cè)量方法進(jìn)行了科學(xué)的分析和論證，當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，可以依據(jù)所編制的容差數(shù)據(jù)單對(duì)飛機(jī)進(jìn)行評(píng)估檢查，來(lái)確定飛機(jī)能否修復(fù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu) ?變形 ?水平三角測(cè)量 ?數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0052-02

某型飛機(jī)是我院的初級(jí)教練機(jī)，共有一百多架。飛行學(xué)員大部分飛行學(xué)時(shí)都是在這機(jī)型上完成的。作為教練機(jī)，飛機(jī)難免會(huì)因?yàn)閷W(xué)員操作失誤或其它意外事件導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)變形和受損。當(dāng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就需要對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的變形程度進(jìn)行量化評(píng)估，以確定飛機(jī)能否修復(fù)。而飛機(jī)的水平三角測(cè)量容差數(shù)據(jù)單是衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)是否變形的重要依據(jù)，但是該機(jī)生產(chǎn)廠家因技術(shù)保密原因拒絕提供。因此，需要我們依據(jù)科學(xué)的方法來(lái)制定這個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)行水平三角測(cè)量方法設(shè)計(jì)的總體思路如下，首先確定飛機(jī)的主要受力構(gòu)件，對(duì)結(jié)構(gòu)受力件變形程度進(jìn)行綜合評(píng)定;再結(jié)合飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，來(lái)確定飛機(jī)的水平三角測(cè)量點(diǎn)和制定相應(yīng)的測(cè)量程序;選取一定數(shù)量的適航飛機(jī)，根據(jù)測(cè)量程序進(jìn)行水平三角測(cè)量，然后對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后編制出該機(jī)型的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單和水平三角測(cè)量工藝。

該型飛機(jī)為全金屬半硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)四座上單翼飛機(jī)，使用一臺(tái)由美國(guó)萊康明公司生產(chǎn)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，使用的螺旋槳是由美國(guó)麥考利公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的兩葉定距金屬螺旋槳，前三點(diǎn)式固定起落架安裝在機(jī)身上面。

機(jī)身結(jié)構(gòu)是一個(gè)由普通型鈑金隔框、縱桁和蒙皮組成的半硬殼結(jié)構(gòu)。其主結(jié)構(gòu)的前后艙通過(guò)翼梁的承載連接到機(jī)翼，主起落架支柱連接件隔框和鍛件在后部艙門(mén)位置的底部，前門(mén)柱底座的連接頭與機(jī)翼支柱的下連接件為同一隔框，四根發(fā)動(dòng)機(jī)安裝桁條在前門(mén)位置連接，前向延伸到防火墻;機(jī)身包括前部、中部和尾錐三個(gè)部分，主要由成形隔框、縱向桁條、加強(qiáng)角片和蒙皮等構(gòu)成。前起落架安裝于零號(hào)框至貳號(hào)框之間的中下部，主起落架安裝于伍號(hào)框與陸號(hào)框之間的縱向加強(qiáng)隔框上。

機(jī)翼為張臂式上單翼。由前、后翼梁，結(jié)構(gòu)油箱前梁，輔助梁，翼肋，桁條和蒙皮等構(gòu)成。除通過(guò)連接螺栓與機(jī)身相連外，左右兩側(cè)機(jī)翼還通過(guò)一根機(jī)翼斜撐桿與機(jī)身相連接。前梁裝有機(jī)翼支柱連接接頭，后梁裝有機(jī)翼機(jī)身連接接頭。常規(guī)連接的副翼和單開(kāi)縫襟翼固定在機(jī)翼后緣。除了配重和前緣部分的一塊金屬板狀附件，其結(jié)構(gòu)與副翼相同。機(jī)翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括前翼梁、燃油箱前梁、后翼梁以及連接副翼區(qū)域的輔助梁。翼梁截面形狀為工字形，主要用來(lái)承受彎矩和剪力。翼肋包括普通翼肋和加強(qiáng)翼肋。普通翼肋用來(lái)構(gòu)成機(jī)翼并保持翼型，支撐蒙皮和翼梁以提高其穩(wěn)定性，將蒙皮傳來(lái)的局部氣動(dòng)載荷傳遞給翼梁，而把局部氣動(dòng)載荷產(chǎn)生的扭矩通過(guò)鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮。加強(qiáng)翼肋不僅需要承受上述載荷，還要承受和傳遞較大的集中載荷。

尾翼由普通的垂直安定面、方向舵、水平安定面和升降舵構(gòu)成。垂直安定面包括一個(gè)由鈑金肋和加強(qiáng)件、蒙皮板、機(jī)翼前緣蒙皮和背鰭組成的翼梁;水平安定面包括前后梁、肋條和加強(qiáng)板，中央和左右側(cè)包覆蒙皮面板，以及前緣蒙皮。

在對(duì)該型飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)和受力情況進(jìn)行綜合分析后，確定水平三角測(cè)量點(diǎn)。對(duì)于機(jī)身來(lái)說(shuō)，應(yīng)選取機(jī)身前后主要受力框架兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，以便確定飛機(jī)的縱軸位置;而對(duì)機(jī)翼來(lái)說(shuō)，應(yīng)選取前后翼梁與加強(qiáng)翼肋之間的鉚接點(diǎn)，來(lái)確定機(jī)翼的上反角和安裝角。水平安定面上選取翼梁兩端外側(cè)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，垂直安定面選取上部頂端后梁對(duì)稱(chēng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

確定測(cè)量點(diǎn)后，使用繪圖軟件繪制出該機(jī)水平三角測(cè)量示意圖，編制水平三角測(cè)量表格;并在圖上詳細(xì)標(biāo)注測(cè)量點(diǎn)位置和編碼。水平三角測(cè)量分為兩部分，一是對(duì)飛機(jī)上各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行水平投影，在水平地面上標(biāo)注出投影點(diǎn)位置，通過(guò)投影點(diǎn)找出機(jī)身縱軸和機(jī)翼橫軸在水平面上的投影。以縱軸和橫軸的投影線為基準(zhǔn)，測(cè)量飛機(jī)各對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的水平投影相對(duì)兩軸投影線的距離差異，可以粗略確定飛機(jī)結(jié)構(gòu)有無(wú)大的變形和異常情況。二是對(duì)飛機(jī)上各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，通過(guò)對(duì)比各對(duì)稱(chēng)測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)高值可以精確測(cè)定飛機(jī)結(jié)構(gòu)的變形量。以標(biāo)高測(cè)量數(shù)據(jù)和水平投影數(shù)據(jù)還可精確計(jì)算機(jī)翼的上反角和安裝角，對(duì)于評(píng)定飛機(jī)性能差異有重要的參考價(jià)值。（見(jiàn)圖1）

測(cè)量工具的選用，測(cè)量前需要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行頂升和校平，可以選用用氣泡水平儀、角度儀來(lái)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行校平;在對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行水平投影時(shí)，需要使用鉛錘來(lái)尋找投影點(diǎn)，應(yīng)選用同心度較高的優(yōu)質(zhì)鉛錘;在對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量時(shí)，應(yīng)選用精度較高的水準(zhǔn)儀。水平儀的水準(zhǔn)管是由玻璃制成，水準(zhǔn)管內(nèi)壁是一個(gè)具有一定曲率半徑的曲面，管內(nèi)裝有液體，水平儀發(fā)生傾斜時(shí)，水準(zhǔn)管中氣泡就向水平儀升高的一端移動(dòng)，從而確定水平面的位置。水準(zhǔn)管內(nèi)壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此，水準(zhǔn)管曲率半徑?jīng)Q定了水平儀的精度。故應(yīng)選用水準(zhǔn)管曲率半徑較大的水準(zhǔn)儀。其它常用測(cè)量工具還包括直尺、卷尺和角尺等。（見(jiàn)圖2）

完成上述工作后，編制水平三角測(cè)量程序。然后根據(jù)測(cè)量程序?qū)︼w機(jī)進(jìn)行水平三角測(cè)量，收集測(cè)量數(shù)據(jù);為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和更具有代表性，可對(duì)多架該型適航飛機(jī)進(jìn)行測(cè)量，我們選取了45架飛機(jī)進(jìn)行測(cè)量。完成測(cè)量后，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析處理，最后編制出該型飛機(jī)的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單。

數(shù)據(jù)分析的總體原則，應(yīng)考慮設(shè)備誤差和測(cè)量誤差兩方面。設(shè)備誤差主要是指水準(zhǔn)儀、直尺、卷尺等的制造誤差。而測(cè)量誤差主要是指操作人員對(duì)測(cè)量設(shè)備使用的熟練程度、測(cè)量讀數(shù)及外界環(huán)境影響等產(chǎn)生的誤差。結(jié)合上述綜合分析，我們確定了測(cè)量允許誤差范圍，投影點(diǎn)測(cè)量值的允許誤差容限為±10 mm，標(biāo)高測(cè)量值的允許誤差容限為±5 mm。數(shù)據(jù)分析是對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)各個(gè)測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析找出中間值，再依據(jù)測(cè)量允許誤差容限值來(lái)確定各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)。最后根據(jù)上述分析，編制出該型飛機(jī)水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單。

當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，可以依據(jù)這個(gè)容差數(shù)據(jù)單對(duì)飛機(jī)進(jìn)行評(píng)估檢查。以確定飛機(jī)能否修復(fù)。以防止出現(xiàn)花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力對(duì)飛機(jī)進(jìn)行修理后，飛機(jī)仍然無(wú)法恢復(fù)到適航狀態(tài)的問(wèn)題。這樣可以防止出現(xiàn)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

[1] CESSNA172R型飛機(jī)機(jī)型培訓(xùn)教程[Z].

[2] CESSNA 172R Aircraft Mainte-nance Manual[Z].2014：12-36.

[3] 航空器結(jié)構(gòu)修理（STR）第一冊(cè) STR01金屬結(jié)構(gòu)修理[Z].endprint

摘 要：該文對(duì)某型飛機(jī)水平三角測(cè)量方法進(jìn)行了科學(xué)的分析和論證，當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，可以依據(jù)所編制的容差數(shù)據(jù)單對(duì)飛機(jī)進(jìn)行評(píng)估檢查，來(lái)確定飛機(jī)能否修復(fù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu) ?變形 ?水平三角測(cè)量 ?數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0052-02

某型飛機(jī)是我院的初級(jí)教練機(jī)，共有一百多架。飛行學(xué)員大部分飛行學(xué)時(shí)都是在這機(jī)型上完成的。作為教練機(jī)，飛機(jī)難免會(huì)因?yàn)閷W(xué)員操作失誤或其它意外事件導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)變形和受損。當(dāng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就需要對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的變形程度進(jìn)行量化評(píng)估，以確定飛機(jī)能否修復(fù)。而飛機(jī)的水平三角測(cè)量容差數(shù)據(jù)單是衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)是否變形的重要依據(jù)，但是該機(jī)生產(chǎn)廠家因技術(shù)保密原因拒絕提供。因此，需要我們依據(jù)科學(xué)的方法來(lái)制定這個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)行水平三角測(cè)量方法設(shè)計(jì)的總體思路如下，首先確定飛機(jī)的主要受力構(gòu)件，對(duì)結(jié)構(gòu)受力件變形程度進(jìn)行綜合評(píng)定;再結(jié)合飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，來(lái)確定飛機(jī)的水平三角測(cè)量點(diǎn)和制定相應(yīng)的測(cè)量程序;選取一定數(shù)量的適航飛機(jī)，根據(jù)測(cè)量程序進(jìn)行水平三角測(cè)量，然后對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后編制出該機(jī)型的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單和水平三角測(cè)量工藝。

該型飛機(jī)為全金屬半硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)四座上單翼飛機(jī)，使用一臺(tái)由美國(guó)萊康明公司生產(chǎn)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，使用的螺旋槳是由美國(guó)麥考利公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的兩葉定距金屬螺旋槳，前三點(diǎn)式固定起落架安裝在機(jī)身上面。

機(jī)身結(jié)構(gòu)是一個(gè)由普通型鈑金隔框、縱桁和蒙皮組成的半硬殼結(jié)構(gòu)。其主結(jié)構(gòu)的前后艙通過(guò)翼梁的承載連接到機(jī)翼，主起落架支柱連接件隔框和鍛件在后部艙門(mén)位置的底部，前門(mén)柱底座的連接頭與機(jī)翼支柱的下連接件為同一隔框，四根發(fā)動(dòng)機(jī)安裝桁條在前門(mén)位置連接，前向延伸到防火墻;機(jī)身包括前部、中部和尾錐三個(gè)部分，主要由成形隔框、縱向桁條、加強(qiáng)角片和蒙皮等構(gòu)成。前起落架安裝于零號(hào)框至貳號(hào)框之間的中下部，主起落架安裝于伍號(hào)框與陸號(hào)框之間的縱向加強(qiáng)隔框上。

機(jī)翼為張臂式上單翼。由前、后翼梁，結(jié)構(gòu)油箱前梁，輔助梁，翼肋，桁條和蒙皮等構(gòu)成。除通過(guò)連接螺栓與機(jī)身相連外，左右兩側(cè)機(jī)翼還通過(guò)一根機(jī)翼斜撐桿與機(jī)身相連接。前梁裝有機(jī)翼支柱連接接頭，后梁裝有機(jī)翼機(jī)身連接接頭。常規(guī)連接的副翼和單開(kāi)縫襟翼固定在機(jī)翼后緣。除了配重和前緣部分的一塊金屬板狀附件，其結(jié)構(gòu)與副翼相同。機(jī)翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括前翼梁、燃油箱前梁、后翼梁以及連接副翼區(qū)域的輔助梁。翼梁截面形狀為工字形，主要用來(lái)承受彎矩和剪力。翼肋包括普通翼肋和加強(qiáng)翼肋。普通翼肋用來(lái)構(gòu)成機(jī)翼并保持翼型，支撐蒙皮和翼梁以提高其穩(wěn)定性，將蒙皮傳來(lái)的局部氣動(dòng)載荷傳遞給翼梁，而把局部氣動(dòng)載荷產(chǎn)生的扭矩通過(guò)鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮。加強(qiáng)翼肋不僅需要承受上述載荷，還要承受和傳遞較大的集中載荷。

尾翼由普通的垂直安定面、方向舵、水平安定面和升降舵構(gòu)成。垂直安定面包括一個(gè)由鈑金肋和加強(qiáng)件、蒙皮板、機(jī)翼前緣蒙皮和背鰭組成的翼梁;水平安定面包括前后梁、肋條和加強(qiáng)板，中央和左右側(cè)包覆蒙皮面板，以及前緣蒙皮。

在對(duì)該型飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)和受力情況進(jìn)行綜合分析后，確定水平三角測(cè)量點(diǎn)。對(duì)于機(jī)身來(lái)說(shuō)，應(yīng)選取機(jī)身前后主要受力框架兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，以便確定飛機(jī)的縱軸位置;而對(duì)機(jī)翼來(lái)說(shuō)，應(yīng)選取前后翼梁與加強(qiáng)翼肋之間的鉚接點(diǎn)，來(lái)確定機(jī)翼的上反角和安裝角。水平安定面上選取翼梁兩端外側(cè)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，垂直安定面選取上部頂端后梁對(duì)稱(chēng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

確定測(cè)量點(diǎn)后，使用繪圖軟件繪制出該機(jī)水平三角測(cè)量示意圖，編制水平三角測(cè)量表格;并在圖上詳細(xì)標(biāo)注測(cè)量點(diǎn)位置和編碼。水平三角測(cè)量分為兩部分，一是對(duì)飛機(jī)上各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行水平投影，在水平地面上標(biāo)注出投影點(diǎn)位置，通過(guò)投影點(diǎn)找出機(jī)身縱軸和機(jī)翼橫軸在水平面上的投影。以縱軸和橫軸的投影線為基準(zhǔn)，測(cè)量飛機(jī)各對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的水平投影相對(duì)兩軸投影線的距離差異，可以粗略確定飛機(jī)結(jié)構(gòu)有無(wú)大的變形和異常情況。二是對(duì)飛機(jī)上各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，通過(guò)對(duì)比各對(duì)稱(chēng)測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)高值可以精確測(cè)定飛機(jī)結(jié)構(gòu)的變形量。以標(biāo)高測(cè)量數(shù)據(jù)和水平投影數(shù)據(jù)還可精確計(jì)算機(jī)翼的上反角和安裝角，對(duì)于評(píng)定飛機(jī)性能差異有重要的參考價(jià)值。（見(jiàn)圖1）

測(cè)量工具的選用，測(cè)量前需要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行頂升和校平，可以選用用氣泡水平儀、角度儀來(lái)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行校平;在對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行水平投影時(shí)，需要使用鉛錘來(lái)尋找投影點(diǎn)，應(yīng)選用同心度較高的優(yōu)質(zhì)鉛錘;在對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量時(shí)，應(yīng)選用精度較高的水準(zhǔn)儀。水平儀的水準(zhǔn)管是由玻璃制成，水準(zhǔn)管內(nèi)壁是一個(gè)具有一定曲率半徑的曲面，管內(nèi)裝有液體，水平儀發(fā)生傾斜時(shí)，水準(zhǔn)管中氣泡就向水平儀升高的一端移動(dòng)，從而確定水平面的位置。水準(zhǔn)管內(nèi)壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此，水準(zhǔn)管曲率半徑?jīng)Q定了水平儀的精度。故應(yīng)選用水準(zhǔn)管曲率半徑較大的水準(zhǔn)儀。其它常用測(cè)量工具還包括直尺、卷尺和角尺等。（見(jiàn)圖2）

完成上述工作后，編制水平三角測(cè)量程序。然后根據(jù)測(cè)量程序?qū)︼w機(jī)進(jìn)行水平三角測(cè)量，收集測(cè)量數(shù)據(jù);為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和更具有代表性，可對(duì)多架該型適航飛機(jī)進(jìn)行測(cè)量，我們選取了45架飛機(jī)進(jìn)行測(cè)量。完成測(cè)量后，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析處理，最后編制出該型飛機(jī)的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單。

數(shù)據(jù)分析的總體原則，應(yīng)考慮設(shè)備誤差和測(cè)量誤差兩方面。設(shè)備誤差主要是指水準(zhǔn)儀、直尺、卷尺等的制造誤差。而測(cè)量誤差主要是指操作人員對(duì)測(cè)量設(shè)備使用的熟練程度、測(cè)量讀數(shù)及外界環(huán)境影響等產(chǎn)生的誤差。結(jié)合上述綜合分析，我們確定了測(cè)量允許誤差范圍，投影點(diǎn)測(cè)量值的允許誤差容限為±10 mm，標(biāo)高測(cè)量值的允許誤差容限為±5 mm。數(shù)據(jù)分析是對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)各個(gè)測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析找出中間值，再依據(jù)測(cè)量允許誤差容限值來(lái)確定各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)。最后根據(jù)上述分析，編制出該型飛機(jī)水平測(cè)量容差數(shù)據(jù)單。

當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，可以依據(jù)這個(gè)容差數(shù)據(jù)單對(duì)飛機(jī)進(jìn)行評(píng)估檢查。以確定飛機(jī)能否修復(fù)。以防止出現(xiàn)花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力對(duì)飛機(jī)進(jìn)行修理后，飛機(jī)仍然無(wú)法恢復(fù)到適航狀態(tài)的問(wèn)題。這樣可以防止出現(xiàn)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

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