某型飞机水平三角测量方法浅析

某型飞机水平三角测量方法浅析
作者：龙小辉
来源：《科技创新导报》 2014年第30期
龙小辉
（民航飞行学院飞机修理厂四川广汉 618307）
摘要：该文对某型飞机水平三角测量方法进行了科学的分析和论证，当飞机出现结构问题时，可以依据所编制的容差数据单对飞机进行评估检查，来确定飞机能否修复，具有较高的实
用价值。

关键词：结构变形水平三角测量数据分析
中图分类号：P23 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)10(c)-0052-02
某型飞机是我院的初级教练机，共有一百多架。

飞行学员大部分飞行学时都是在这机型上
完成的。

作为教练机，飞机难免会因为学员操作失误或其它意外事件导致飞机结构变形和受损。

当飞机结构出现问题时，就需要对飞机结构的变形程度进行量化评估，以确定飞机能否修复。

而飞机的水平三角测量容差数据单是衡量飞机结构是否变形的重要依据，但是该机生产厂家因
技术保密原因拒绝提供。

因此，需要我们依据科学的方法来制定这个数据标准。

进行水平三角测量方法设计的总体思路如下，首先确定飞机的主要受力构件，对结构受力
件变形程度进行综合评定；再结合飞机的结构和使用特点进行综合分析，来确定飞机的水平三
角测量点和制定相应的测量程序；选取一定数量的适航飞机，根据测量程序进行水平三角测量，然后对测量数据进行分析处理，最后编制出该机型的水平测量容差数据单和水平三角测量工艺。

该型飞机为全金属半硬壳式机身结构四座上单翼飞机，使用一台由美国莱康明公司生产的
活塞式发动机，使用的螺旋桨是由美国麦考利公司设计生产的两叶定距金属螺旋桨，前三点式
固定起落架安装在机身上面。

机身结构是一个由普通型钣金隔框、纵桁和蒙皮组成的半硬壳结构。

其主结构的前后舱通
过翼梁的承载连接到机翼，主起落架支柱连接件隔框和锻件在后部舱门位置的底部，前门柱底
座的连接头与机翼支柱的下连接件为同一隔框，四根发动机安装桁条在前门位置连接，前向延
伸到防火墙；机身包括前部、中部和尾锥三个部分，主要由成形隔框、纵向桁条、加强角片和
蒙皮等构成。

前起落架安装于零号框至贰号框之间的中下部，主起落架安装于伍号框与陆号框
之间的纵向加强隔框上。

机翼为张臂式上单翼。

由前、后翼梁，结构油箱前梁，辅助梁，翼肋，桁条和蒙皮等构成。

除通过连接螺栓与机身相连外，左右两侧机翼还通过一根机翼斜撑杆与机身相连接。

前梁装有
机翼支柱连接接头，后梁装有机翼机身连接接头。

常规连接的副翼和单开缝襟翼固定在机翼后缘。

除了配重和前缘部分的一块金属板状附件，其结构与副翼相同。

机翼内部结构包括前翼梁、燃油箱前梁、后翼梁以及连接副翼区域的辅助梁。

翼梁截面形状为工字形，主要用来承受弯矩
和剪力。

翼肋包括普通翼肋和加强翼肋。

普通翼肋用来构成机翼并保持翼型，支撑蒙皮和翼梁
以提高其稳定性，将蒙皮传来的局部气动载荷传递给翼梁，而把局部气动载荷产生的扭矩通过
铆钉以剪流的形式传递给蒙皮。

加强翼肋不仅需要承受上述载荷，还要承受和传递较大的集中
载荷。

尾翼由普通的垂直安定面、方向舵、水平安定面和升降舵构成。

垂直安定面包括一个由钣
金肋和加强件、蒙皮板、机翼前缘蒙皮和背鳍组成的翼梁；水平安定面包括前后梁、肋条和加
强板，中央和左右侧包覆蒙皮面板，以及前缘蒙皮。

在对该型飞机的机翼、机身结构和受力情况进行综合分析后，确定水平三角测量点。

对于
机身来说，应选取机身前后主要受力框架两侧的对称点作为测量点，以便确定飞机的纵轴位置；而对机翼来说，应选取前后翼梁与加强翼肋之间的铆接点，来确定机翼的上反角和安装角。

水
平安定面上选取翼梁两端外侧对称点进行测量，垂直安定面选取上部顶端后梁对称点进行测量。

确定测量点后，使用绘图软件绘制出该机水平三角测量示意图，编制水平三角测量表格；
并在图上详细标注测量点位置和编码。

水平三角测量分为两部分，一是对飞机上各测量点进行
水平投影，在水平地面上标注出投影点位置，通过投影点找出机身纵轴和机翼横轴在水平面上
的投影。

以纵轴和横轴的投影线为基准，测量飞机各对称点的水平投影相对两轴投影线的距离
差异，可以粗略确定飞机结构有无大的变形和异常情况。

二是对飞机上各测量点进行标高测量，通过对比各对称测量点的标高值可以精确测定飞机结构的变形量。

以标高测量数据和水平投影
数据还可精确计算机翼的上反角和安装角，对于评定飞机性能差异有重要的参考价值。

（见图1）
测量工具的选用，测量前需要对飞机进行顶升和校平，可以选用用气泡水平仪、角度仪来
对飞机进行校平；在对测量点进行水平投影时，需要使用铅锤来寻找投影点，应选用同心度较
高的优质铅锤；在对测量点进行标高测量时，应选用精度较高的水准仪。

水平仪的水准管是由
玻璃制成，水准管内壁是一个具有一定曲率半径的曲面，管内装有液体，水平仪发生倾斜时，
水准管中气泡就向水平仪升高的一端移动，从而确定水平面的位置。

水准管内壁曲率半径越大，分辨率就越高，曲率半径越小，分辨率越低，因此，水准管曲率半径决定了水平仪的精度。

故
应选用水准管曲率半径较大的水准仪。

其它常用测量工具还包括直尺、卷尺和角尺等。

（见图2）
完成上述工作后，编制水平三角测量程序。

然后根据测量程序对飞机进行水平三角测量，
收集测量数据；为了确保测量数据的准确性和更具有代表性，可对多架该型适航飞机进行测量，我们选取了45架飞机进行测量。

完成测量后，对测量数据进行汇总和分析处理，最后编制出该型飞机的水平测量容差数据单。

数据分析的总体原则，应考虑设备误差和测量误差两方面。

设备误差主要是指水准仪、直尺、卷尺等的制造误差。

而测量误差主要是指操作人员对测量设备使用的熟练程度、测量读数
及外界环境影响等产生的误差。

结合上述综合分析，我们确定了测量允许误差范围，投影点测
量值的允许误差容限为±10?mm，标高测量值的允许误差容限为±5?mm。

数据分析是对同一测量点各个测量值进行统计分析找出中间值，再依据测量允许误差容限值来确定各个测量点的水平
测量容差数据。

最后根据上述分析，编制出该型飞机水平测量容差数据单。

当飞机出现结构问题时，可以依据这个容差数据单对飞机进行评估检查。

以确定飞机能否
修复。

以防止出现花费大量人力、物力和财力对飞机进行修理后，飞机仍然无法恢复到适航状
态的问题。

这样可以防止出现不必要的经济损失。

参考文献
[1]CESSNA172R型飞机机型培训教程[Z].
[2]CESSNA 172R Aircraft Mainte-nance Manual[Z].2014:12-36.
[3]航空器结构修理（STR）第一册 STR01金属结构修理[Z].。