某型飛機水平三角測量方法淺析

龍小輝

摘 要：該文對某型飛機水平三角測量方法進行了科學的分析和論證，當飛機出現結構問題時，可以依據所編制的容差數據單對飛機進行評估檢查，來確定飛機能否修復，具有較高的實用價值。

關鍵詞：結構 ?變形 ?水平三角測量 ?數據分析

中圖分類號：P23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0052-02

某型飛機是我院的初級教練機，共有一百多架。飛行學員大部分飛行學時都是在這機型上完成的。作為教練機，飛機難免會因為學員操作失誤或其它意外事件導致飛機結構變形和受損。當飛機結構出現問題時，就需要對飛機結構的變形程度進行量化評估，以確定飛機能否修復。而飛機的水平三角測量容差數據單是衡量飛機結構是否變形的重要依據，但是該機生產廠家因技術保密原因拒絕提供。因此，需要我們依據科學的方法來制定這個數據標準。

進行水平三角測量方法設計的總體思路如下，首先確定飛機的主要受力構件，對結構受力件變形程度進行綜合評定;再結合飛機的結構和使用特點進行綜合分析，來確定飛機的水平三角測量點和制定相應的測量程序;選取一定數量的適航飛機，根據測量程序進行水平三角測量，然后對測量數據進行分析處理，最后編制出該機型的水平測量容差數據單和水平三角測量工藝。

該型飛機為全金屬半硬殼式機身結構四座上單翼飛機，使用一臺由美國萊康明公司生產的活塞式發動機，使用的螺旋槳是由美國麥考利公司設計生產的兩葉定距金屬螺旋槳，前三點式固定起落架安裝在機身上面。

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

機翼為張臂式上單翼。由前、后翼梁，結構油箱前梁，輔助梁，翼肋，桁條和蒙皮等構成。除通過連接螺栓與機身相連外，左右兩側機翼還通過一根機翼斜撐桿與機身相連接。前梁裝有機翼支柱連接接頭，后梁裝有機翼機身連接接頭。常規連接的副翼和單開縫襟翼固定在機翼后緣。除了配重和前緣部分的一塊金屬板狀附件，其結構與副翼相同。機翼內部結構包括前翼梁、燃油箱前梁、后翼梁以及連接副翼區域的輔助梁。翼梁截面形狀為工字形，主要用來承受彎矩和剪力。翼肋包括普通翼肋和加強翼肋。普通翼肋用來構成機翼并保持翼型，支撐蒙皮和翼梁以提高其穩定性，將蒙皮傳來的局部氣動載荷傳遞給翼梁，而把局部氣動載荷產生的扭矩通過鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮。加強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成。垂直安定面包括一個由鈑金肋和加強件、蒙皮板、機翼前緣蒙皮和背鰭組成的翼梁;水平安定面包括前后梁、肋條和加強板，中央和左右側包覆蒙皮面板，以及前緣蒙皮。

在對該型飛機的機翼、機身結構和受力情況進行綜合分析后，確定水平三角測量點。對于機身來說，應選取機身前后主要受力框架兩側的對稱點作為測量點，以便確定飛機的縱軸位置;而對機翼來說，應選取前后翼梁與加強翼肋之間的鉚接點，來確定機翼的上反角和安裝角。水平安定面上選取翼梁兩端外側對稱點進行測量，垂直安定面選取上部頂端后梁對稱點進行測量。

確定測量點后，使用繪圖軟件繪制出該機水平三角測量示意圖，編制水平三角測量表格;并在圖上詳細標注測量點位置和編碼。水平三角測量分為兩部分，一是對飛機上各測量點進行水平投影，在水平地面上標注出投影點位置，通過投影點找出機身縱軸和機翼橫軸在水平面上的投影。以縱軸和橫軸的投影線為基準，測量飛機各對稱點的水平投影相對兩軸投影線的距離差異，可以粗略確定飛機結構有無大的變形和異常情況。二是對飛機上各測量點進行標高測量，通過對比各對稱測量點的標高值可以精確測定飛機結構的變形量。以標高測量數據和水平投影數據還可精確計算機翼的上反角和安裝角，對于評定飛機性能差異有重要的參考價值。（見圖1）

測量工具的選用，測量前需要對飛機進行頂升和校平，可以選用用氣泡水平儀、角度儀來對飛機進行校平;在對測量點進行水平投影時，需要使用鉛錘來尋找投影點，應選用同心度較高的優質鉛錘;在對測量點進行標高測量時，應選用精度較高的水準儀。水平儀的水準管是由玻璃制成，水準管內壁是一個具有一定曲率半徑的曲面，管內裝有液體，水平儀發生傾斜時，水準管中氣泡就向水平儀升高的一端移動，從而確定水平面的位置。水準管內壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此，水準管曲率半徑決定了水平儀的精度。故應選用水準管曲率半徑較大的水準儀。其它常用測量工具還包括直尺、卷尺和角尺等。（見圖2）

完成上述工作后，編制水平三角測量程序。然后根據測量程序對飛機進行水平三角測量，收集測量數據;為了確保測量數據的準確性和更具有代表性，可對多架該型適航飛機進行測量，我們選取了45架飛機進行測量。完成測量后，對測量數據進行匯總和分析處理，最后編制出該型飛機的水平測量容差數據單。

數據分析的總體原則，應考慮設備誤差和測量誤差兩方面。設備誤差主要是指水準儀、直尺、卷尺等的制造誤差。而測量誤差主要是指操作人員對測量設備使用的熟練程度、測量讀數及外界環境影響等產生的誤差。結合上述綜合分析，我們確定了測量允許誤差范圍，投影點測量值的允許誤差容限為±10 mm，標高測量值的允許誤差容限為±5 mm。數據分析是對同一測量點各個測量值進行統計分析找出中間值，再依據測量允許誤差容限值來確定各個測量點的水平測量容差數據。最后根據上述分析，編制出該型飛機水平測量容差數據單。

當飛機出現結構問題時，可以依據這個容差數據單對飛機進行評估檢查。以確定飛機能否修復。以防止出現花費大量人力、物力和財力對飛機進行修理后，飛機仍然無法恢復到適航狀態的問題。這樣可以防止出現不必要的經濟損失。

參考文獻

[1] CESSNA172R型飛機機型培訓教程[Z].

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

[3] 航空器結構修理（STR）第一冊 STR01金屬結構修理[Z].endprint

摘 要：該文對某型飛機水平三角測量方法進行了科學的分析和論證，當飛機出現結構問題時，可以依據所編制的容差數據單對飛機進行評估檢查，來確定飛機能否修復，具有較高的實用價值。

關鍵詞：結構 ?變形 ?水平三角測量 ?數據分析

中圖分類號：P23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0052-02

某型飛機是我院的初級教練機，共有一百多架。飛行學員大部分飛行學時都是在這機型上完成的。作為教練機，飛機難免會因為學員操作失誤或其它意外事件導致飛機結構變形和受損。當飛機結構出現問題時，就需要對飛機結構的變形程度進行量化評估，以確定飛機能否修復。而飛機的水平三角測量容差數據單是衡量飛機結構是否變形的重要依據，但是該機生產廠家因技術保密原因拒絕提供。因此，需要我們依據科學的方法來制定這個數據標準。

進行水平三角測量方法設計的總體思路如下，首先確定飛機的主要受力構件，對結構受力件變形程度進行綜合評定;再結合飛機的結構和使用特點進行綜合分析，來確定飛機的水平三角測量點和制定相應的測量程序;選取一定數量的適航飛機，根據測量程序進行水平三角測量，然后對測量數據進行分析處理，最后編制出該機型的水平測量容差數據單和水平三角測量工藝。

該型飛機為全金屬半硬殼式機身結構四座上單翼飛機，使用一臺由美國萊康明公司生產的活塞式發動機，使用的螺旋槳是由美國麥考利公司設計生產的兩葉定距金屬螺旋槳，前三點式固定起落架安裝在機身上面。

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

機翼為張臂式上單翼。由前、后翼梁，結構油箱前梁，輔助梁，翼肋，桁條和蒙皮等構成。除通過連接螺栓與機身相連外，左右兩側機翼還通過一根機翼斜撐桿與機身相連接。前梁裝有機翼支柱連接接頭，后梁裝有機翼機身連接接頭。常規連接的副翼和單開縫襟翼固定在機翼后緣。除了配重和前緣部分的一塊金屬板狀附件，其結構與副翼相同。機翼內部結構包括前翼梁、燃油箱前梁、后翼梁以及連接副翼區域的輔助梁。翼梁截面形狀為工字形，主要用來承受彎矩和剪力。翼肋包括普通翼肋和加強翼肋。普通翼肋用來構成機翼并保持翼型，支撐蒙皮和翼梁以提高其穩定性，將蒙皮傳來的局部氣動載荷傳遞給翼梁，而把局部氣動載荷產生的扭矩通過鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮。加強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成。垂直安定面包括一個由鈑金肋和加強件、蒙皮板、機翼前緣蒙皮和背鰭組成的翼梁;水平安定面包括前后梁、肋條和加強板，中央和左右側包覆蒙皮面板，以及前緣蒙皮。

在對該型飛機的機翼、機身結構和受力情況進行綜合分析后，確定水平三角測量點。對于機身來說，應選取機身前后主要受力框架兩側的對稱點作為測量點，以便確定飛機的縱軸位置;而對機翼來說，應選取前后翼梁與加強翼肋之間的鉚接點，來確定機翼的上反角和安裝角。水平安定面上選取翼梁兩端外側對稱點進行測量，垂直安定面選取上部頂端后梁對稱點進行測量。

確定測量點后，使用繪圖軟件繪制出該機水平三角測量示意圖，編制水平三角測量表格;并在圖上詳細標注測量點位置和編碼。水平三角測量分為兩部分，一是對飛機上各測量點進行水平投影，在水平地面上標注出投影點位置，通過投影點找出機身縱軸和機翼橫軸在水平面上的投影。以縱軸和橫軸的投影線為基準，測量飛機各對稱點的水平投影相對兩軸投影線的距離差異，可以粗略確定飛機結構有無大的變形和異常情況。二是對飛機上各測量點進行標高測量，通過對比各對稱測量點的標高值可以精確測定飛機結構的變形量。以標高測量數據和水平投影數據還可精確計算機翼的上反角和安裝角，對于評定飛機性能差異有重要的參考價值。（見圖1）

測量工具的選用，測量前需要對飛機進行頂升和校平，可以選用用氣泡水平儀、角度儀來對飛機進行校平;在對測量點進行水平投影時，需要使用鉛錘來尋找投影點，應選用同心度較高的優質鉛錘;在對測量點進行標高測量時，應選用精度較高的水準儀。水平儀的水準管是由玻璃制成，水準管內壁是一個具有一定曲率半徑的曲面，管內裝有液體，水平儀發生傾斜時，水準管中氣泡就向水平儀升高的一端移動，從而確定水平面的位置。水準管內壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此，水準管曲率半徑決定了水平儀的精度。故應選用水準管曲率半徑較大的水準儀。其它常用測量工具還包括直尺、卷尺和角尺等。（見圖2）

完成上述工作后，編制水平三角測量程序。然后根據測量程序對飛機進行水平三角測量，收集測量數據;為了確保測量數據的準確性和更具有代表性，可對多架該型適航飛機進行測量，我們選取了45架飛機進行測量。完成測量后，對測量數據進行匯總和分析處理，最后編制出該型飛機的水平測量容差數據單。

數據分析的總體原則，應考慮設備誤差和測量誤差兩方面。設備誤差主要是指水準儀、直尺、卷尺等的制造誤差。而測量誤差主要是指操作人員對測量設備使用的熟練程度、測量讀數及外界環境影響等產生的誤差。結合上述綜合分析，我們確定了測量允許誤差范圍，投影點測量值的允許誤差容限為±10 mm，標高測量值的允許誤差容限為±5 mm。數據分析是對同一測量點各個測量值進行統計分析找出中間值，再依據測量允許誤差容限值來確定各個測量點的水平測量容差數據。最后根據上述分析，編制出該型飛機水平測量容差數據單。

當飛機出現結構問題時，可以依據這個容差數據單對飛機進行評估檢查。以確定飛機能否修復。以防止出現花費大量人力、物力和財力對飛機進行修理后，飛機仍然無法恢復到適航狀態的問題。這樣可以防止出現不必要的經濟損失。

參考文獻

[1] CESSNA172R型飛機機型培訓教程[Z].

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

[3] 航空器結構修理（STR）第一冊 STR01金屬結構修理[Z].endprint

摘 要：該文對某型飛機水平三角測量方法進行了科學的分析和論證，當飛機出現結構問題時，可以依據所編制的容差數據單對飛機進行評估檢查，來確定飛機能否修復，具有較高的實用價值。

關鍵詞：結構 ?變形 ?水平三角測量 ?數據分析

中圖分類號：P23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0052-02

某型飛機是我院的初級教練機，共有一百多架。飛行學員大部分飛行學時都是在這機型上完成的。作為教練機，飛機難免會因為學員操作失誤或其它意外事件導致飛機結構變形和受損。當飛機結構出現問題時，就需要對飛機結構的變形程度進行量化評估，以確定飛機能否修復。而飛機的水平三角測量容差數據單是衡量飛機結構是否變形的重要依據，但是該機生產廠家因技術保密原因拒絕提供。因此，需要我們依據科學的方法來制定這個數據標準。

進行水平三角測量方法設計的總體思路如下，首先確定飛機的主要受力構件，對結構受力件變形程度進行綜合評定;再結合飛機的結構和使用特點進行綜合分析，來確定飛機的水平三角測量點和制定相應的測量程序;選取一定數量的適航飛機，根據測量程序進行水平三角測量，然后對測量數據進行分析處理，最后編制出該機型的水平測量容差數據單和水平三角測量工藝。

該型飛機為全金屬半硬殼式機身結構四座上單翼飛機，使用一臺由美國萊康明公司生產的活塞式發動機，使用的螺旋槳是由美國麥考利公司設計生產的兩葉定距金屬螺旋槳，前三點式固定起落架安裝在機身上面。

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

機翼為張臂式上單翼。由前、后翼梁，結構油箱前梁，輔助梁，翼肋，桁條和蒙皮等構成。除通過連接螺栓與機身相連外，左右兩側機翼還通過一根機翼斜撐桿與機身相連接。前梁裝有機翼支柱連接接頭，后梁裝有機翼機身連接接頭。常規連接的副翼和單開縫襟翼固定在機翼后緣。除了配重和前緣部分的一塊金屬板狀附件，其結構與副翼相同。機翼內部結構包括前翼梁、燃油箱前梁、后翼梁以及連接副翼區域的輔助梁。翼梁截面形狀為工字形，主要用來承受彎矩和剪力。翼肋包括普通翼肋和加強翼肋。普通翼肋用來構成機翼并保持翼型，支撐蒙皮和翼梁以提高其穩定性，將蒙皮傳來的局部氣動載荷傳遞給翼梁，而把局部氣動載荷產生的扭矩通過鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮。加強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成。垂直安定面包括一個由鈑金肋和加強件、蒙皮板、機翼前緣蒙皮和背鰭組成的翼梁;水平安定面包括前后梁、肋條和加強板，中央和左右側包覆蒙皮面板，以及前緣蒙皮。

在對該型飛機的機翼、機身結構和受力情況進行綜合分析后，確定水平三角測量點。對于機身來說，應選取機身前后主要受力框架兩側的對稱點作為測量點，以便確定飛機的縱軸位置;而對機翼來說，應選取前后翼梁與加強翼肋之間的鉚接點，來確定機翼的上反角和安裝角。水平安定面上選取翼梁兩端外側對稱點進行測量，垂直安定面選取上部頂端后梁對稱點進行測量。

確定測量點后，使用繪圖軟件繪制出該機水平三角測量示意圖，編制水平三角測量表格;并在圖上詳細標注測量點位置和編碼。水平三角測量分為兩部分，一是對飛機上各測量點進行水平投影，在水平地面上標注出投影點位置，通過投影點找出機身縱軸和機翼橫軸在水平面上的投影。以縱軸和橫軸的投影線為基準，測量飛機各對稱點的水平投影相對兩軸投影線的距離差異，可以粗略確定飛機結構有無大的變形和異常情況。二是對飛機上各測量點進行標高測量，通過對比各對稱測量點的標高值可以精確測定飛機結構的變形量。以標高測量數據和水平投影數據還可精確計算機翼的上反角和安裝角，對于評定飛機性能差異有重要的參考價值。（見圖1）

測量工具的選用，測量前需要對飛機進行頂升和校平，可以選用用氣泡水平儀、角度儀來對飛機進行校平;在對測量點進行水平投影時，需要使用鉛錘來尋找投影點，應選用同心度較高的優質鉛錘;在對測量點進行標高測量時，應選用精度較高的水準儀。水平儀的水準管是由玻璃制成，水準管內壁是一個具有一定曲率半徑的曲面，管內裝有液體，水平儀發生傾斜時，水準管中氣泡就向水平儀升高的一端移動，從而確定水平面的位置。水準管內壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此，水準管曲率半徑決定了水平儀的精度。故應選用水準管曲率半徑較大的水準儀。其它常用測量工具還包括直尺、卷尺和角尺等。（見圖2）

完成上述工作后，編制水平三角測量程序。然后根據測量程序對飛機進行水平三角測量，收集測量數據;為了確保測量數據的準確性和更具有代表性，可對多架該型適航飛機進行測量，我們選取了45架飛機進行測量。完成測量后，對測量數據進行匯總和分析處理，最后編制出該型飛機的水平測量容差數據單。

數據分析的總體原則，應考慮設備誤差和測量誤差兩方面。設備誤差主要是指水準儀、直尺、卷尺等的制造誤差。而測量誤差主要是指操作人員對測量設備使用的熟練程度、測量讀數及外界環境影響等產生的誤差。結合上述綜合分析，我們確定了測量允許誤差范圍，投影點測量值的允許誤差容限為±10 mm，標高測量值的允許誤差容限為±5 mm。數據分析是對同一測量點各個測量值進行統計分析找出中間值，再依據測量允許誤差容限值來確定各個測量點的水平測量容差數據。最后根據上述分析，編制出該型飛機水平測量容差數據單。

當飛機出現結構問題時，可以依據這個容差數據單對飛機進行評估檢查。以確定飛機能否修復。以防止出現花費大量人力、物力和財力對飛機進行修理后，飛機仍然無法恢復到適航狀態的問題。這樣可以防止出現不必要的經濟損失。

參考文獻

[1] CESSNA172R型飛機機型培訓教程[Z].

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

[3] 航空器結構修理（STR）第一冊 STR01金屬結構修理[Z].endprint