淺析某型機起落架艙水平測量

孫建來

（航空工業西安飛機工業有限責任公司，陜西 西安710089）

在機械組裝行業，尤其是飛行器裝配的過程中，需要通過水平測量確定部件的水平位置，根據測量數據調整水平姿態，進行部件的定位安裝。

飛機水平測量是通過特定的標記，用特定的測量手段檢測飛機部件間相對幾何關系和部件自身幾何變形情況的方法；是為了保證飛機各部件間相對位置、對稱性及飛機各部件自身位置、姿態具有足夠的準確度，對規定的飛機水平測量點進行的測量工作[1]。

據統計在20 世紀60 年代設計出的飛行器在裝配過程中，絕大多數水平測量所采取的工具是水準儀，利用水準儀進行水平測量是精密測量高程的主要方法[2]。水準儀測量原理是利用水準儀提供水平視線對豎直在兩點之間的測量尺進行觀測讀數[3]，得到此點相對于水準儀水平線的高度值。水平測量的應用主要是需要得到多個點位的高度差，因此在多次測量時必須保證標尺豎直和標尺指針的水平。

根據水準儀測量原理可知采用水準儀測量時，必須具備以下條件：

（1）測量時，標尺必須保持豎直，即標尺垂直于水平面；

（2）測量時，均要保證標尺指針水平；

（3）測量時，根據標尺讀數使用測量標尺來確定部件的水平情況。

圖1 傳統水平測量標尺結構示意圖

據不完全統計在飛機器裝配過程中多數的標尺不具備保持豎直或標尺指針水平的條件，其外形如圖1 所示。無論是A 型還是B 型水平測量標尺，在使用過程中均存在無法精準判斷標尺的豎直位置或者標尺指針是否保持水平位置，使測量者只能根據經驗判斷是否水平。造成測量數據存在較大的誤差，影響飛行器部件準確定位安裝。

1 問題概述

主起落架短艙是用來減少主起落架的正面阻力，起整流作用，同時為起落架收起提供空間。某型機主起落架短艙位于機翼6 肋～8 肋中外翼與外翼分離面處，整流罩前部伸過機翼Ⅱ大梁，其后部突出于機翼的后緣。主起落架短艙位于中外翼與外翼分離面處，整流罩前部伸過機翼Ⅱ大梁，其后部突出于機翼的后緣。平面示出時，整流罩的軸線與飛機縱向軸線相平行。主起落架短艙主要由梁、框、長桁、蒙皮及襟翼過度結合件組成。

主起落架艙由于中間段呈現圓柱結構，在定位安裝時，難以控制其沿軸線方向的轉動，目前主要使用水準儀進行水平測量及定位，選用的水平測量標尺為圖1 中的B 型，水準儀在測量時存在以下問題：首先，測量者眼睛在目鏡端上下微微移動時帶來的視差；其次，測量點處標尺輕微移動帶來的誤差對測量值的影響。

對于油井壓力、產液量、含水相對較高的“三高”井組，從油藏工程角度，對連通注水井進行方案跟蹤調整，對高含水層下調水量，降低無效注水，2017年對21口井、39個注水層段進行了注水方案優化，控制無效注入水9.4×104m3，累計節約電量15.09×104kWh，在平衡注采關系的同時兼顧了節水節電。

2 水平測量理論要求

2.1 水平測量概念

M點定義：起落架艙軸面與XXX-14 孔軸線的交點。用來檢測起落架軸線的實際位置與理論軸線位置的偏移量是否在公差范圍內，如圖2 所示。

N 點定義：起落架艙軸面與起落架艙下表面的相交線與距起艙14 框10mm 平面的交點，如圖2 所示。

P 點定義：起落架艙中心水平面與短艙外形的交線與距起艙14 框10mm 平面的交點。

Q 點定義：起落架艙中心水平面與短艙外形的交線與起艙8 框平面的交點，如圖2 所示。

W 值定義：P 點距飛機構造水平面的距離，內側為W1，外側為W2，如圖2 所示。

U 值定義：Q 點距飛機構造水平面的距離，內側為U1，外側為U2，如圖2 所示。

圖2 起落架艙水平測量點布置

2.2 水平測量公差要求

按照設計要求，判斷起落架艙是否水平的因素如表1。

表1

3 問題影響數據分析

M、N 的測量是通過機械測量，是起落架艙軸線定位的重要依據，但是都不屬于水平測量的一部分，本文對M、N 點測量不進行分析，主要針對使用水準儀測量的P、Q 點進行實驗分析，測量中的影響因素，以及控制措施。

3.1 測量前準備工作

3.2 測量過程

由5 名操作者分別對有起落架艙U 點、W 點進行測量，并將數據記錄，如表2 所示。

備注：U、W 的絕對理論值無法在本機型使用水準儀準確測出，但是可以測出U+水準儀距Q 點的距離，W+水準儀距P 點的距離，根據起落架艙是否水平的判定標準，水平依據均為U的差值或U-W 的差值，因此可以使用水準儀距Q 點的高度差來表示U 值內外側的差值，使用水準儀距Q 點的高度與水準儀距P 點的高度的差距表示U-W。

因此可以將水準儀距Q 點的高度定義為U1、U2，水準儀距P 點的距定義為W1、W2。

表2

通過對數據分析可知：

（1）同一測量者觀測不同標尺者所得到的測量點數據誤差最大為1mm，即標尺輕微移動帶來的測量誤差最大為1mm；

（2）不同測量者觀測同一標尺者所得到的測量點數據誤差最大為0.5mm；即目鏡端視差帶來的測量誤差最大為0.5mm。

（3）將不同測量者觀測同一標尺求平均值可以降低因測量者眼睛在目鏡端上下微微移動時帶來的視差所造成的誤差。

4 改進措施

經過以上分析可以得出結論：應通過改進水平測量標尺以提升起落架艙水平測量準確性。改進后的水平測量標尺與傳統標尺相比，在指針處增加水平儀夾持固定裝置及水平儀，（如圖3 所示）。測量者可以根據水平儀的讀數確定水平尺的水平情況。

圖3 新型水平測量尺結構示意圖

新型水平測量標尺將傳統的指針改為框架指針，框架指針可以夾持水平儀，用擰緊螺栓固定，測量者根據測量所需，將指針頂在測量點，然后觀察水平儀，根據水平儀顯示的數據（電子水平儀顯示數字、氣泡水平儀顯示氣泡的中心位置）來上下調節框架指針的尾端，當水平儀顯示水平時，使用水準儀進行讀取測量標尺的數據。

5 實施及驗證情況

水平測量方法改進后通過5 名操作者分別對有起落架艙U點、W 點進行測量，并對數據進行記錄（如表3 所示）。

表3

?

通過對數據分析可知：

同一測量者觀測不同標尺者所得到的測量點數據相同，即通過改進后標尺在測量過程能夠保持水平。

6 結論

通過以上分析及實踐結果可以得出，水平測量標尺改進，能夠消除測量點處標尺輕微移動引入起落架艙水平測量的誤差；不同測量者觀測同一標尺進行平均的方法，可以降低因測量者眼睛在目鏡端上下微微移動時帶來的視差導致的誤差。經過以上改進，使用水準儀可以精確調整主起落架艙安裝位置，控制起落架艙在機翼上的安裝，解決了起落架艙安裝時水平測量不穩定的技術問題，進而能夠有效的提高產品質量。