淺談大型飛機(jī)的水平測(cè)量

李欣+申蒸洋

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

關(guān)鍵詞：大型飛機(jī)；水平測(cè)量；測(cè)量方法

1 概述

飛機(jī)的水平測(cè)量是飛機(jī)在總裝完成后、飛機(jī)使用維護(hù)和返修前后的必要檢驗(yàn)工序。測(cè)量時(shí)需要將飛機(jī)調(diào)整到水平姿態(tài)。通過(guò)對(duì)飛機(jī)各大部件相對(duì)位置的測(cè)量來(lái)檢查各部件裝配質(zhì)量是否滿足技術(shù)要求及其在使用過(guò)程中變形情況。

2 水平測(cè)量要求

在水平測(cè)量時(shí)，飛機(jī)狀態(tài)有以下要求：

（1）裝機(jī)狀態(tài)完整，機(jī)上設(shè)備齊全，燃油箱內(nèi)無(wú)燃油，機(jī)上無(wú)人員及其他裝載。

（2）飛機(jī)表面所有艙門(mén)、口蓋應(yīng)關(guān)閉，所有操縱面處于中立位置。

（3）水平測(cè)量過(guò)程中不得進(jìn)行與測(cè)量無(wú)關(guān)的工作。

水平測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意滿足相關(guān)測(cè)量環(huán)境的要求，主要包括以下幾項(xiàng)：

（1）飛機(jī)水平測(cè)量應(yīng)盡量在室內(nèi)進(jìn)行，以避免外界環(huán)境干擾。

（2）不具備室內(nèi)測(cè)量條件，只能在室外測(cè)量時(shí)，需要滿足以下要求：a.測(cè)量場(chǎng)地要堅(jiān)硬平整；b.避免大風(fēng)的影響，風(fēng)力小于3級(jí)，機(jī)頭迎著風(fēng)向；c.測(cè)量時(shí)機(jī)體應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射。

（3）水平測(cè)量應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中間間斷時(shí)間如果超過(guò)2小時(shí)，必須重新對(duì)飛機(jī)姿態(tài)進(jìn)行檢查和調(diào)平。

3 水平測(cè)量方法

目前大型飛機(jī)的水平測(cè)量主要包括兩種不同的測(cè)量方法：一種是常規(guī)水平測(cè)量方法，先將飛機(jī)調(diào)平，然后測(cè)量水平測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)或者點(diǎn)與點(diǎn)之間的分項(xiàng)坐標(biāo)差；另一種是非常規(guī)水平測(cè)量方法，無(wú)需調(diào)平飛機(jī)，直接采集全機(jī)表面數(shù)據(jù)點(diǎn)云并生成數(shù)模，比對(duì)理論數(shù)模，得出飛機(jī)各部件安裝相對(duì)位置變化情況。常規(guī)水平測(cè)量主要采用常規(guī)光學(xué)儀器、全站儀或激光跟蹤儀等設(shè)備進(jìn)行；非常規(guī)水平測(cè)量主要采用攝影測(cè)量系統(tǒng)。

3.1 常規(guī)光學(xué)儀器測(cè)量

早期飛機(jī)水平測(cè)量基本采用的是常規(guī)光學(xué)儀器；主要利用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀，配合鋼板尺、鋼卷尺和鉛垂等工具完成測(cè)量。常規(guī)光學(xué)儀器測(cè)量的主要優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。主要缺點(diǎn)是：在測(cè)量點(diǎn)處需要通過(guò)人工懸掛鋼卷尺來(lái)讀數(shù)，測(cè)量準(zhǔn)確度相對(duì)偏低；測(cè)量范圍有限。對(duì)于大型飛機(jī)來(lái)說(shuō)，往往需要配置多臺(tái)設(shè)備或者通過(guò)轉(zhuǎn)站才能完成全機(jī)測(cè)量。本方法國(guó)內(nèi)在90年代以前使用較為廣泛。

3.2 全站儀測(cè)量

全站儀是一種兼有電子測(cè)角和測(cè)距功能的測(cè)量?jī)x器，其采用的是空間極坐標(biāo)測(cè)量原理。全站儀坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)通常只需單臺(tái)儀器即可測(cè)量。其優(yōu)點(diǎn)是：非常方便靈活；測(cè)程較遠(yuǎn)，特別適合測(cè)量范圍大的情況。其缺點(diǎn)是：自身存在測(cè)距固定誤差，并且無(wú)法直接測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)，必須使用測(cè)量標(biāo)靶（如棱鏡或反射片）。在曲面曲率較大的部位難以準(zhǔn)確粘貼靶標(biāo)時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。

3.3 激光跟蹤儀測(cè)量

激光跟蹤儀是目前用于大型飛機(jī)水平測(cè)量的一種最常用的設(shè)備。它通過(guò)地面設(shè)立的基礎(chǔ)靶標(biāo)定位點(diǎn)，自動(dòng)建立空間坐標(biāo)系。單臺(tái)設(shè)備即可完成整機(jī)測(cè)量。其具有測(cè)量精度高，測(cè)量定位速度快、自動(dòng)處理并導(dǎo)出三維數(shù)據(jù)坐標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。但其需要人工通過(guò)球棱鏡逐點(diǎn)進(jìn)行接觸式測(cè)量，同時(shí)要求外界環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。

3.4 攝影測(cè)量

攝影測(cè)量系統(tǒng)采用高分辨率攝影測(cè)量專(zhuān)用相機(jī)。通過(guò)在不同的位置和方向獲取被測(cè)工件兩幅或多幅數(shù)字圖像，經(jīng)圖像預(yù)處理、標(biāo)志識(shí)別、圖像匹配、空間三角交會(huì)及光束平差后得到待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。通過(guò)獲取的三維坐標(biāo)完成對(duì)測(cè)量物體的幾何尺寸檢測(cè)、變形測(cè)量等。

該系統(tǒng)具有精度高、非接觸、速度快、自動(dòng)化程度高、便攜性好等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于較大尺寸測(cè)量對(duì)象，攝影測(cè)量采用自動(dòng)拼接與整體平差解算技術(shù)，降低拼接帶來(lái)的誤差累積；在15m左右的范圍，單點(diǎn)測(cè)量精度為0.1mm（相機(jī)不轉(zhuǎn)站的情況）。如果相機(jī)多次轉(zhuǎn)站，則需要使用激光雷達(dá)提供坐標(biāo)轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，相應(yīng)會(huì)增加測(cè)量工作量和測(cè)量誤差。

綜合考慮測(cè)量精度、便捷性、測(cè)量效率等方面的因素，將上述水平測(cè)量方式進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可以初步得出以下結(jié)論：

（1）基于常規(guī)光學(xué)儀器的水平測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度較好，數(shù)據(jù)處理快速，具有良好的便攜性。外場(chǎng)進(jìn)行水平測(cè)量工作時(shí)可以考慮采用。基于激光跟蹤儀的水平測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度高，同時(shí)測(cè)量效率也較高，而且測(cè)量時(shí)轉(zhuǎn)站次數(shù)較少，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（2）與常規(guī)水平測(cè)量方法相比，攝影測(cè)量的測(cè)量精度尚可，但其需要進(jìn)行大量的測(cè)量準(zhǔn)備和測(cè)量工作，并且需要額外進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如需較快得出測(cè)量結(jié)論則不建議采用。

因此，對(duì)于大型飛機(jī)水平測(cè)量的實(shí)施，本文建議采用激光跟蹤儀系統(tǒng)進(jìn)行水平測(cè)量。

參考文獻(xiàn)

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