A320S雷達罩更換殼體的標準定位方法

王少杰

【摘要】對于受損嚴重的A320s雷達罩部件，更換殼體是其重要修理方法之一，也是該部件最高層級的修理方法。本文對雷達罩更換殼體工作難度問題進行分析，通過引入數字化技術手段，為維修企業在沒有專用定位型架的情況下進行雷達罩更換殼體工作提供了一種全新的、標準的定位方法，同時也提出了用以替代裝機測試的校驗方法。

【關鍵詞】雷達罩;定位;數字化技術

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.024

Standard Positioning Method for Replacing Shell of A320s Radar

WANG Shao-jie

（School of Aeronautics and Astronautics，Shenyang Aerospace University，Shenyang 110136，China）

Abstract：For the severely damaged A320s radome component，replacing the casing is one of its important repair methods，and it is also the highest-level repair method for the component. This paper analyzes the difficulty of replacing the shell of the radome. By introducing digital technology，it provides a new and standard positioning method for maintenance companies to replace the shell of the radome without a special positioning frame. At the same time，it also puts forward a calibration method to replace installation test.

Key words：radome;position;digital technology

1A320s雷達罩簡介及換殼意義

1.1雷達罩部件結構簡介及修理尺寸確定

雷達罩部件的主要作用是保護民航客機的氣象雷達，由復合材料殼體和金屬框架組成，其殼體部分的外形為復雜的雙曲面，金屬框架主要用于支撐殼體部分，同時將殼體部分與機身相連接，其中鎖組件及鉸鏈組件是連接雷達罩部件與機身的重要結構。

作為機身最前端的復合材料結構部件，雷達罩殼體在使用過程中容易受到雷擊、鳥擊等各種類型損傷。根據不同損傷類型，客機生產廠家編寫的部件翻修手冊（CMM）中提供了多種不同的修理方案。對于多次修理過的雷達罩或具有多處損傷的雷達罩，部件翻修手冊（CMM）提出了如下要求：

1）當殼體上存在原有修理時，新增損傷完成修理后鋪層外邊緣與原有修理鋪層最外邊緣間距離Y最小值為150mm，當Y≤150 mm時，需將原有修理與新增的損傷合并為一處損傷。

2）當殼體中有多于一處損傷時，對于相鄰的兩處損傷，首先取損傷部分的最長距離為直徑畫圓，測出兩圓之間的距離X，然后根據兩處損傷直徑的最大值及兩圓間距離X間的關系，按照圖1判斷是否將兩處損傷合并為一處。

1.2更換殼體意義

受雷達罩修理尺寸確定方法的限制，當雷達罩幾處損傷或損傷與原有修理之間的間距不足時，需要合并為一處修理，故多次修理后，小面積的損傷也容易引起大面積的修理;除此之外，當雷達罩遭遇嚴重鳥擊時，由于其殼體的主要部分為蜂窩夾芯結構，耐沖擊性能差，容易造成大面積穿透性損傷。

當出現上述情況時，有以下三種處理方法：

1）采用熱粘接方法，去除損傷后重新鋪層，但對于大面積損傷的雷達罩，修理過程中需要高精度的模具及大型熱壓罐保證修理質量，而大部分維修企業并不具備上述條件;

2）更換整個雷達罩部件，從廠家訂購完整的雷達罩部件的價格大約為70萬元人民幣;

3）保留雷達罩金屬部件，只更換受損的雷達罩殼體部件，訂購殼體改裝包為21萬元人民幣。

由上述可知，為雷達罩更換殼體的經濟成本遠遠低于更換整個雷達罩部件，且其施工難度也要遠遠低于粘接修理，故修理尺寸較大時，更換殼體是一種具有較高性價比的雷達罩修理方法。

2更換殼體流程及定位方法研究

2.1雷達罩定位要求及難點

在定位過程中，對金屬件及殼體件的相對位置有如下要求：

1）鎖組件中的鎖柄距離新殼體預留孔左右兩側邊緣的距離相等;

2）鎖組件的止擋部分與雷達罩殼體邊緣部分的高度差為（22.5±0.5）mm;

3）鉸鏈接頭球體的中心距離雷達罩殼體的對稱面距離為（331±0.25）mm;

4）鉸鏈接頭球體中心與殼體層合板邊緣部分高度差為（76.5±0.5）mm。

由于缺少專用的定位型架，更換殼體改裝工作的主要難點在于雷達罩殼體與金屬部件之間定位過程，由于雷達罩殼體尺寸較大且其外形為復雜的雙曲面，故上述定位參數難以通過傳統維修工藝中的測量手段進行確定。

2.2雷達罩定位方法設計

根據上述分析，許多數據無法通過傳統維修工藝中的測量方法實現，所以我們在定位工作中引入了關節臂測量儀及三維掃描儀等數字化測量設備，為雷達罩殼體建立三維數模，并以此為基礎，設計了一套有別于傳統測量手段的定位方法，完成雷達罩殼體與金屬件間的定位工作，具體定位方法如下：

1）使用三維攝影掃描設備對雷達罩殼體表面數據進行采集，采集后通過數據處理軟件對點云數據進行處理，去除噪點，得到雷達罩殼體三維數模;

2）將雷達罩殼體放置在固定架上，使其能夠在修理過程中保持穩定，同時將關節臂測量儀置于雷達罩殼體內部中心位置;

3）將金屬件放置在殼體內表面，通過夾具使金屬件與殼體內表面貼合;

4）使用游標卡尺測量鎖柄距離新殼體預留孔左右兩側邊緣的距離，調整鎖位置，使其距離兩側邊緣距離相等;

5）通過關節臂測量儀采集雷達罩層合板邊緣數據點，在軟件中構建其所在的平面，使用關節臂測量鎖組件止擋部分與所建平面的高度差，將其調整為（22.5±0.5）mm，調整結束后將鎖組件夾緊，確定其空間位置;

6）雷達罩殼體中心對稱面的確定，首先通過雷達罩上部避雷條四個固定樁的中心的位置，在殼體上引出一條參考線，通過對比該對稱面與引出直線間的偏差值，即可在殼體上獲得該對稱面與殼體表面的相交線，如圖2所示;

7）通過確定的殼體對稱面，設計如圖3所示定位工裝，將其中心部分與殼體上的相交線對齊，左右兩端與左右兩側鉸鏈相連，即可保證鉸鏈接頭球體的中心距離雷達罩殼體的對稱面距離Y為（331±0.25）mm;

8）通過關節臂測量儀采集鉸鏈接頭球體所在球面的數據，在軟件中對掃描得到的球體特征與平面特征進行空間測量得到其高度差，將該高度差調整為（76.5±0.5）mm，調整結束后將鎖組件夾緊，從而完成雷達罩更換殼體定位工作。

2.3換殼后校驗方法設計

雷達罩完成換殼后，需要測量雷達罩與機身間的階差值，從而校驗雷達罩的修理質量。客機生產廠家制定的部件翻修手冊（CMM）中給出15個參考點坐標值，在各參考點與雷達罩外表曲面相切的方向為T方向，與雷達罩外部曲面垂直的方向為N方向。手冊中允許的階差值為：T方向，各參考點（P1—P15）的階差值允許范圍為+0.75 mm/-1.25 mm;在N方向，各參考點（P1—P15）的階差值允許范圍為+0.5 mm/-0.5 mm。

該階差值可以通過裝機測試后測量獲得，但此方法費時費力，我們可以通過數字化測量手段在計算機上完成該過程，具體方法如下：

1）在計算機上建立坐標系，選取雷達罩鉸鏈組件球體中心連線的中點為坐標原點;

2）對完成回裝的雷達罩部件，采集其殼體邊緣及金屬件部分點云數據，處理后得到的三維模型;

3）在CATIA軟件中按照手冊中要求的坐標系及標準坐標值建立15個參考點（P1—P15），將經過處理的三維數據模型中鉸鏈接頭球體中心連線的中點與CATIA軟件中的坐標系原點對齊，同時將模型的方向按照手冊中的要求與坐標系的三個坐標軸對齊;

4）將根據標準坐標值建立的參考點擬合成一條封閉的光滑曲線，在曲線上的每個參考點做垂直于曲線的法線，然后以該法線為基準在各個參考點做曲線在各點對應的法平面，在軟件中完成上述工作后得到的三維數模，如圖4所示;

5）取各法相截面與數模邊緣曲線的交點，該點即為與各參考點相對應測量點的實際空間位置，在軟件中測量該點與參考點在空間上的距離。取建立的法相平面與三維模型相交的曲線，做該曲線的切線與法線，得到T方向與N方向，將測量所得的距離在T方向與N方向上投影，通過計算即可獲得所需階差值。

3結語

通過在雷達罩部件換殼修理中引用數字化測量設備及技術，為雷達罩換殼修理提供了一種新的定位及校驗方法，能夠使維修企業在沒有專用定位型架的情況下完成雷達罩更換殼體工作，提高了維修效率與質量，同時也為飛機維修中的其他定位工作提供了一種新的思路。

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