浅析某型机起落架舱水平测量

孙建来

（航空工业西安飞机工业有限责任公司，陕西 西安710089）

在机械组装行业，尤其是飞行器装配的过程中，需要通过水平测量确定部件的水平位置，根据测量数据调整水平姿态，进行部件的定位安装。

飞机水平测量是通过特定的标记，用特定的测量手段检测飞机部件间相对几何关系和部件自身几何变形情况的方法；是为了保证飞机各部件间相对位置、对称性及飞机各部件自身位置、姿态具有足够的准确度，对规定的飞机水平测量点进行的测量工作[1]。

据统计在20 世纪60 年代设计出的飞行器在装配过程中，绝大多数水平测量所采取的工具是水准仪，利用水准仪进行水平测量是精密测量高程的主要方法[2]。水准仪测量原理是利用水准仪提供水平视线对竖直在两点之间的测量尺进行观测读数[3]，得到此点相对于水准仪水平线的高度值。水平测量的应用主要是需要得到多个点位的高度差，因此在多次测量时必须保证标尺竖直和标尺指针的水平。

根据水准仪测量原理可知采用水准仪测量时，必须具备以下条件：

（1）测量时，标尺必须保持竖直，即标尺垂直于水平面；

（2）测量时，均要保证标尺指针水平；

（3）测量时，根据标尺读数使用测量标尺来确定部件的水平情况。

图1 传统水平测量标尺结构示意图

据不完全统计在飞机器装配过程中多数的标尺不具备保持竖直或标尺指针水平的条件，其外形如图1 所示。无论是A 型还是B 型水平测量标尺，在使用过程中均存在无法精准判断标尺的竖直位置或者标尺指针是否保持水平位置，使测量者只能根据经验判断是否水平。造成测量数据存在较大的误差，影响飞行器部件准确定位安装。

1 问题概述

主起落架短舱是用来减少主起落架的正面阻力，起整流作用，同时为起落架收起提供空间。某型机主起落架短舱位于机翼6 肋～8 肋中外翼与外翼分离面处，整流罩前部伸过机翼Ⅱ大梁，其后部突出于机翼的后缘。主起落架短舱位于中外翼与外翼分离面处，整流罩前部伸过机翼Ⅱ大梁，其后部突出于机翼的后缘。平面示出时，整流罩的轴线与飞机纵向轴线相平行。主起落架短舱主要由梁、框、长桁、蒙皮及襟翼过度结合件组成。

主起落架舱由于中间段呈现圆柱结构，在定位安装时，难以控制其沿轴线方向的转动，目前主要使用水准仪进行水平测量及定位，选用的水平测量标尺为图1 中的B 型，水准仪在测量时存在以下问题：首先，测量者眼睛在目镜端上下微微移动时带来的视差；其次，测量点处标尺轻微移动带来的误差对测量值的影响。

对于油井压力、产液量、含水相对较高的“三高”井组，从油藏工程角度，对连通注水井进行方案跟踪调整，对高含水层下调水量，降低无效注水，2017年对21口井、39个注水层段进行了注水方案优化，控制无效注入水9.4×104m3，累计节约电量15.09×104kWh，在平衡注采关系的同时兼顾了节水节电。

2 水平测量理论要求

2.1 水平测量概念

M点定义：起落架舱轴面与XXX-14 孔轴线的交点。用来检测起落架轴线的实际位置与理论轴线位置的偏移量是否在公差范围内，如图2 所示。

N 点定义：起落架舱轴面与起落架舱下表面的相交线与距起舱14 框10mm 平面的交点，如图2 所示。

P 点定义：起落架舱中心水平面与短舱外形的交线与距起舱14 框10mm 平面的交点。

Q 点定义：起落架舱中心水平面与短舱外形的交线与起舱8 框平面的交点，如图2 所示。

W 值定义：P 点距飞机构造水平面的距离，内侧为W1，外侧为W2，如图2 所示。

U 值定义：Q 点距飞机构造水平面的距离，内侧为U1，外侧为U2，如图2 所示。

图2 起落架舱水平测量点布置

2.2 水平测量公差要求

按照设计要求，判断起落架舱是否水平的因素如表1。

表1

3 问题影响数据分析

M、N 的测量是通过机械测量，是起落架舱轴线定位的重要依据，但是都不属于水平测量的一部分，本文对M、N 点测量不进行分析，主要针对使用水准仪测量的P、Q 点进行实验分析，测量中的影响因素，以及控制措施。

3.1 测量前准备工作

3.2 测量过程

由5 名操作者分别对有起落架舱U 点、W 点进行测量，并将数据记录，如表2 所示。

备注：U、W 的绝对理论值无法在本机型使用水准仪准确测出，但是可以测出U+水准仪距Q 点的距离，W+水准仪距P 点的距离，根据起落架舱是否水平的判定标准，水平依据均为U的差值或U-W 的差值，因此可以使用水准仪距Q 点的高度差来表示U 值内外侧的差值，使用水准仪距Q 点的高度与水准仪距P 点的高度的差距表示U-W。

因此可以将水准仪距Q 点的高度定义为U1、U2，水准仪距P 点的距定义为W1、W2。

表2

通过对数据分析可知：

（1）同一测量者观测不同标尺者所得到的测量点数据误差最大为1mm，即标尺轻微移动带来的测量误差最大为1mm；

（2）不同测量者观测同一标尺者所得到的测量点数据误差最大为0.5mm；即目镜端视差带来的测量误差最大为0.5mm。

（3）将不同测量者观测同一标尺求平均值可以降低因测量者眼睛在目镜端上下微微移动时带来的视差所造成的误差。

4 改进措施

经过以上分析可以得出结论：应通过改进水平测量标尺以提升起落架舱水平测量准确性。改进后的水平测量标尺与传统标尺相比，在指针处增加水平仪夹持固定装置及水平仪，（如图3 所示）。测量者可以根据水平仪的读数确定水平尺的水平情况。

图3 新型水平测量尺结构示意图

新型水平测量标尺将传统的指针改为框架指针，框架指针可以夹持水平仪，用拧紧螺栓固定，测量者根据测量所需，将指针顶在测量点，然后观察水平仪，根据水平仪显示的数据（电子水平仪显示数字、气泡水平仪显示气泡的中心位置）来上下调节框架指针的尾端，当水平仪显示水平时，使用水准仪进行读取测量标尺的数据。

5 实施及验证情况

水平测量方法改进后通过5 名操作者分别对有起落架舱U点、W 点进行测量，并对数据进行记录（如表3 所示）。

表3

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通过对数据分析可知：

同一测量者观测不同标尺者所得到的测量点数据相同，即通过改进后标尺在测量过程能够保持水平。

6 结论

通过以上分析及实践结果可以得出，水平测量标尺改进，能够消除测量点处标尺轻微移动引入起落架舱水平测量的误差；不同测量者观测同一标尺进行平均的方法，可以降低因测量者眼睛在目镜端上下微微移动时带来的视差导致的误差。经过以上改进，使用水准仪可以精确调整主起落架舱安装位置，控制起落架舱在机翼上的安装，解决了起落架舱安装时水平测量不稳定的技术问题，进而能够有效的提高产品质量。