李欣+申蒸洋

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

關(guān)鍵詞：大型飛機；水平測量；測量方法

1 概述

飛機的水平測量是飛機在總裝完成后、飛機使用維護和返修前后的必要檢驗工序。測量時需要將飛機調(diào)整到水平姿態(tài)。通過對飛機各大部件相對位置的測量來檢查各部件裝配質(zhì)量是否滿足技術(shù)要求及其在使用過程中變形情況。

2 水平測量要求

在水平測量時，飛機狀態(tài)有以下要求：

（1）裝機狀態(tài)完整，機上設(shè)備齊全，燃油箱內(nèi)無燃油，機上無人員及其他裝載。

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

（3）水平測量過程中不得進行與測量無關(guān)的工作。

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

（1）飛機水平測量應(yīng)盡量在室內(nèi)進行，以避免外界環(huán)境干擾。

（2）不具備室內(nèi)測量條件，只能在室外測量時，需要滿足以下要求：a.測量場地要堅硬平整；b.避免大風(fēng)的影響，風(fēng)力小于3級，機頭迎著風(fēng)向；c.測量時機體應(yīng)避免陽光直接照射。

（3）水平測量應(yīng)連續(xù)進行，中間間斷時間如果超過2小時，必須重新對飛機姿態(tài)進行檢查和調(diào)平。

3 水平測量方法

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

3.1 常規(guī)光學(xué)儀器測量

早期飛機水平測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量。常規(guī)光學(xué)儀器測量的主要優(yōu)點是：設(shè)備配置簡單，價格便宜，操作簡單，適應(yīng)性強。主要缺點是：在測量點處需要通過人工懸掛鋼卷尺來讀數(shù)，測量準(zhǔn)確度相對偏低；測量范圍有限。對于大型飛機來說，往往需要配置多臺設(shè)備或者通過轉(zhuǎn)站才能完成全機測量。本方法國內(nèi)在90年代以前使用較為廣泛。

3.2 全站儀測量

全站儀是一種兼有電子測角和測距功能的測量儀器，其采用的是空間極坐標(biāo)測量原理。全站儀坐標(biāo)測量系統(tǒng)通常只需單臺儀器即可測量。其優(yōu)點是：非常方便靈活；測程較遠，特別適合測量范圍大的情況。其缺點是：自身存在測距固定誤差，并且無法直接測量目標(biāo)點，必須使用測量標(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，也會導(dǎo)致測量誤差增大。

3.3 激光跟蹤儀測量

激光跟蹤儀是目前用于大型飛機水平測量的一種最常用的設(shè)備。它通過地面設(shè)立的基礎(chǔ)靶標(biāo)定位點，自動建立空間坐標(biāo)系。單臺設(shè)備即可完成整機測量。其具有測量精度高，測量定位速度快、自動處理并導(dǎo)出三維數(shù)據(jù)坐標(biāo)等優(yōu)點。但其需要人工通過球棱鏡逐點進行接觸式測量，同時要求外界環(huán)境相對穩(wěn)定。

3.4 攝影測量

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

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

綜合考慮測量精度、便捷性、測量效率等方面的因素，將上述水平測量方式進行對比，如表1所示。

4 結(jié)束語

綜上所述，可以初步得出以下結(jié)論：

（1）基于常規(guī)光學(xué)儀器的水平測量系統(tǒng)測量精度較好，數(shù)據(jù)處理快速，具有良好的便攜性。外場進行水平測量工作時可以考慮采用?；诩す飧檭x的水平測量系統(tǒng)測量精度高，同時測量效率也較高，而且測量時轉(zhuǎn)站次數(shù)較少，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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

因此，對于大型飛機水平測量的實施，本文建議采用激光跟蹤儀系統(tǒng)進行水平測量。

參考文獻

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