通用飛機(jī)舵面偏轉(zhuǎn)角測(cè)量工具設(shè)計(jì)*

楊兆軍

(中國(guó)民航飛行學(xué)院飛機(jī)修理廠，四川廣漢 618307)

0 引言

在某型飛機(jī)上采用了軟式操縱系統(tǒng)，這些操縱鋼索是由不銹鋼鋼絲制成，不銹鋼鋼索優(yōu)點(diǎn)就是抗腐蝕能力強(qiáng)，但缺點(diǎn)是耐磨性差。近幾年，隨著飛行時(shí)間的增加，多次發(fā)生操縱鋼索斷絲現(xiàn)象，甚至發(fā)生過(guò)整根鋼索斷裂故障，為了防止故障的發(fā)生，必然需要增加操縱鋼索的檢查頻率。每次在更換完斷絲鋼索或換季調(diào)整張力后，必須檢查和調(diào)整舵面偏轉(zhuǎn)角度，保證其偏轉(zhuǎn)角度在維護(hù)手冊(cè)［1］要求范圍內(nèi)。過(guò)去，長(zhǎng)期使用電子角度儀進(jìn)行測(cè)量，每次測(cè)量非常不方便，需要花費(fèi)大量工時(shí)，并且操作復(fù)雜，不直觀。為此，針對(duì)該類(lèi)飛機(jī)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種專(zhuān)用測(cè)量工具，以滿足通用飛機(jī)操縱舵面偏轉(zhuǎn)角的測(cè)量。

1 偏轉(zhuǎn)角測(cè)量原理

飛機(jī)的舵面偏轉(zhuǎn)角必須在維護(hù)手冊(cè)規(guī)定范圍內(nèi)，如果超過(guò)范圍，將影響飛機(jī)的飛行性能，危及到飛行安全［2］。飛機(jī)的舵面都有自己的零位，比如副翼的零位是副翼弦線和機(jī)翼弦線對(duì)齊，所以在測(cè)量副翼偏轉(zhuǎn)角時(shí)，首先要確認(rèn)副翼的零位，所要測(cè)量的偏轉(zhuǎn)角，就是最大偏轉(zhuǎn)位置與零位之間的夾角。為了具體分析測(cè)量原理，筆者以副翼偏轉(zhuǎn)角測(cè)量為例進(jìn)行分析。

在進(jìn)行副翼測(cè)量時(shí)，因停放飛機(jī)的機(jī)庫(kù)地面可能不完全水平，加之飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼存在一定的仰角，故測(cè)量之前需要對(duì)測(cè)量工具進(jìn)行校正零位。為此，設(shè)計(jì)了如圖1中的3、4、5組成的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)測(cè)量工具進(jìn)行校零，因?yàn)橹羔?始終與水平面平行，校正零位前，量角器7上的0刻度線與副翼弦線1對(duì)正，指針?biāo)鶎?duì)量角器上的角度值就等于副翼零位時(shí)1與水平線2之間的夾角。通過(guò)旋轉(zhuǎn)雙頭螺套4，改變撐桿(3+4+5)的長(zhǎng)度，帶動(dòng)量角器轉(zhuǎn)動(dòng)，使量角器上的0刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，如圖2所示。校零后，量角器上的0刻度線將與水平線平行，指針指示為0°。

圖1 校零前

圖2 校零后

利用同位角相等原理，將測(cè)量副翼偏轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成指針在量角器上所指示的角度值，從而直觀的實(shí)現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)角的測(cè)量。如圖3所示，當(dāng)副翼上偏到最大位置時(shí)(假設(shè)副翼在零位時(shí)與水平面夾角為5°，副翼上偏最大角為25°)，副翼最大偏轉(zhuǎn)角∠4=∠6+∠7，因線5與線14平行，指針與線5平行，根據(jù)同位角相等原理，所以∠6=∠15，∠7=∠13;又因∠12和∠15都是0刻度線與副翼弦線之間夾角，所以∠12=∠15;最終求得∠4=∠15+∠13=∠12+∠13=∠11=25°，從而直觀的在量角器上讀取副翼的最大上偏角度25°。具體副翼上下偏轉(zhuǎn)角測(cè)量情況如圖4所示。

圖3 同位角

如果副翼最大偏轉(zhuǎn)角度不在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)(25°±1°)，可通過(guò)調(diào)整推拉桿長(zhǎng)度或止動(dòng)螺釘來(lái)改變偏轉(zhuǎn)角度。副翼偏轉(zhuǎn)角度調(diào)整過(guò)程中，可利用該測(cè)量工具直觀地反映調(diào)整情況，使偏轉(zhuǎn)角能方便快捷地調(diào)整到位。同理，以上測(cè)量原理也適用于其它舵面、調(diào)整片的偏轉(zhuǎn)角測(cè)量，方向舵除外。

圖4 偏轉(zhuǎn)角測(cè)量

2 測(cè)量工具設(shè)計(jì)

2．1 設(shè)計(jì)要求

工具設(shè)計(jì)要求為:①零位校正快捷，測(cè)量工具固定可靠;②指針轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，指示到位后，擺動(dòng)時(shí)間要短;③測(cè)量操作方便，精度高，壽命長(zhǎng)［3］，便于校驗(yàn)。

2．2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

測(cè)量工具結(jié)構(gòu)如圖5所示，通過(guò)上下夾板1固定在舵面上，為了防止損傷舵面漆層，并且避免造成舵面的擠壓變形，夾板采用鋁合金板材，并在夾板上粘上毛氈2，增加滑動(dòng)摩擦系數(shù)，防止從舵面上滑落。

圖5 偏轉(zhuǎn)角測(cè)量工具

為了適用于各種舵面的測(cè)量，夾具的夾角設(shè)計(jì)為可調(diào)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺帽3進(jìn)行角度調(diào)整，使上下兩夾板之間的夾角與所要測(cè)量的舵面形狀匹配。零位校正采用螺桿10、12和雙頭螺套11配合，一側(cè)螺桿為正螺紋12，另一側(cè)為反螺紋10。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)螺套 (機(jī)頭方向)，縮短撐桿，量角器6的零位向上移動(dòng);反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)螺套，增長(zhǎng)撐桿，量角器的零位向下移動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)撐桿(10+11+12)的長(zhǎng)度，使量角器零度刻度線對(duì)準(zhǔn)指針7。指針采用不銹鋼制成，指針為直角形，一邊始終與水平面平行，另一邊安裝有鉛墜5，始終垂直于水平面。量角器采用透明塑料材料制成，上面刻有角度線和角度值。在設(shè)計(jì)中，指針運(yùn)動(dòng)靈活是關(guān)鍵，為此，將指針固定在一帶滾珠軸承的座子9上，滾珠軸承必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，保證指針始終與水平面平行;將座子和量角器一起安裝在撐桿4上，撐桿固定在夾具上，其軸線與夾具中線對(duì)齊，保證測(cè)量工具固定在舵面上時(shí)，舵面弦線和撐桿軸線在一條線上。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，已利用該測(cè)量工具試測(cè)了幾架飛機(jī)的副翼、襟翼、升降舵及其調(diào)整片的偏轉(zhuǎn)角，與其它測(cè)量工具進(jìn)行了對(duì)照驗(yàn)證，證明了該測(cè)量工具測(cè)量準(zhǔn)確、快捷，舵面調(diào)整快速。

［1］ Cessna Aircraft Company．Model 172R/172SMaintenance Manual．Airplane And Dimensions And Specifications［J］．Wichita Ks67226 United States:Cessna Aircraft Company，2014(6):10．

［2］ 杜 安．克里津格．飛機(jī)系統(tǒng)安全性－軍用及民用航空應(yīng)用［M］．北京:航空工業(yè)出版社，2013．

［3］ 徐 灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991．