淺談大型飛機的水平測量

李欣+申蒸洋

摘 要：飛機的水平測量是飛機總裝完成后、維修交付前后必不可少的檢查項目之一。文章介紹了飛機水平測量要求及常見的飛機水平測量方法。在常規測量方法中介紹了三種常用的測量設備，同時介紹了一種非常規的測量方法和測量設備，綜合考慮不同測量方法的測量精度、便捷性、測量效率等方面的因素，給出大型飛機水平測量的推薦測量方法。

關鍵詞：大型飛機；水平測量；測量方法

1 概述

飛機的水平測量是飛機在總裝完成后、飛機使用維護和返修前后的必要檢驗工序。測量時需要將飛機調整到水平姿態。通過對飛機各大部件相對位置的測量來檢查各部件裝配質量是否滿足技術要求及其在使用過程中變形情況。

2 水平測量要求

在水平測量時，飛機狀態有以下要求：

（1）裝機狀態完整，機上設備齊全，燃油箱內無燃油，機上無人員及其他裝載。

（2）飛機表面所有艙門、口蓋應關閉，所有操縱面處于中立位置。

（3）水平測量過程中不得進行與測量無關的工作。

水平測量時，應注意滿足相關測量環境的要求，主要包括以下幾項：

（1）飛機水平測量應盡量在室內進行，以避免外界環境干擾。

（2）不具備室內測量條件，只能在室外測量時，需要滿足以下要求：a.測量場地要堅硬平整；b.避免大風的影響，風力小于3級，機頭迎著風向；c.測量時機體應避免陽光直接照射。

（3）水平測量應連續進行，中間間斷時間如果超過2小時，必須重新對飛機姿態進行檢查和調平。

3 水平測量方法

目前大型飛機的水平測量主要包括兩種不同的測量方法：一種是常規水平測量方法，先將飛機調平，然后測量水平測量點的三維坐標或者點與點之間的分項坐標差；另一種是非常規水平測量方法，無需調平飛機，直接采集全機表面數據點云并生成數模，比對理論數模，得出飛機各部件安裝相對位置變化情況。常規水平測量主要采用常規光學儀器、全站儀或激光跟蹤儀等設備進行；非常規水平測量主要采用攝影測量系統。

3.1 常規光學儀器測量

早期飛機水平測量基本采用的是常規光學儀器；主要利用水準儀和經緯儀，配合鋼板尺、鋼卷尺和鉛垂等工具完成測量。常規光學儀器測量的主要優點是：設備配置簡單，價格便宜，操作簡單，適應性強。主要缺點是：在測量點處需要通過人工懸掛鋼卷尺來讀數，測量準確度相對偏低；測量范圍有限。對于大型飛機來說，往往需要配置多臺設備或者通過轉站才能完成全機測量。本方法國內在90年代以前使用較為廣泛。

3.2 全站儀測量

全站儀是一種兼有電子測角和測距功能的測量儀器，其采用的是空間極坐標測量原理。全站儀坐標測量系統通常只需單臺儀器即可測量。其優點是：非常方便靈活；測程較遠，特別適合測量范圍大的情況。其缺點是：自身存在測距固定誤差，并且無法直接測量目標點，必須使用測量標靶（如棱鏡或反射片）。在曲面曲率較大的部位難以準確粘貼靶標時，也會導致測量誤差增大。

3.3 激光跟蹤儀測量

激光跟蹤儀是目前用于大型飛機水平測量的一種最常用的設備。它通過地面設立的基礎靶標定位點，自動建立空間坐標系。單臺設備即可完成整機測量。其具有測量精度高，測量定位速度快、自動處理并導出三維數據坐標等優點。但其需要人工通過球棱鏡逐點進行接觸式測量，同時要求外界環境相對穩定。

3.4 攝影測量

攝影測量系統采用高分辨率攝影測量專用相機。通過在不同的位置和方向獲取被測工件兩幅或多幅數字圖像，經圖像預處理、標志識別、圖像匹配、空間三角交會及光束平差后得到待測點的三維坐標。通過獲取的三維坐標完成對測量物體的幾何尺寸檢測、變形測量等。

該系統具有精度高、非接觸、速度快、自動化程度高、便攜性好等優點。對于較大尺寸測量對象，攝影測量采用自動拼接與整體平差解算技術，降低拼接帶來的誤差累積；在15m左右的范圍，單點測量精度為0.1mm（相機不轉站的情況）。如果相機多次轉站，則需要使用激光雷達提供坐標轉換基準，相應會增加測量工作量和測量誤差。

綜合考慮測量精度、便捷性、測量效率等方面的因素，將上述水平測量方式進行對比，如表1所示。

4 結束語

綜上所述，可以初步得出以下結論：

（1）基于常規光學儀器的水平測量系統測量精度較好，數據處理快速，具有良好的便攜性。外場進行水平測量工作時可以考慮采用。基于激光跟蹤儀的水平測量系統測量精度高，同時測量效率也較高，而且測量時轉站次數較少，具有廣闊的應用前景。

（2）與常規水平測量方法相比，攝影測量的測量精度尚可，但其需要進行大量的測量準備和測量工作，并且需要額外進行數據處理。如需較快得出測量結論則不建議采用。

因此，對于大型飛機水平測量的實施，本文建議采用激光跟蹤儀系統進行水平測量。

參考文獻

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