孫建來(lái)

（航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 西安710089）

在機(jī)械組裝行業(yè)，尤其是飛行器裝配的過(guò)程中，需要通過(guò)水平測(cè)量確定部件的水平位置，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整水平姿態(tài)，進(jìn)行部件的定位安裝。

飛機(jī)水平測(cè)量是通過(guò)特定的標(biāo)記，用特定的測(cè)量手段檢測(cè)飛機(jī)部件間相對(duì)幾何關(guān)系和部件自身幾何變形情況的方法；是為了保證飛機(jī)各部件間相對(duì)位置、對(duì)稱性及飛機(jī)各部件自身位置、姿態(tài)具有足夠的準(zhǔn)確度，對(duì)規(guī)定的飛機(jī)水平測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行的測(cè)量工作[1]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)在20 世紀(jì)60 年代設(shè)計(jì)出的飛行器在裝配過(guò)程中，絕大多數(shù)水平測(cè)量所采取的工具是水準(zhǔn)儀，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行水平測(cè)量是精密測(cè)量高程的主要方法[2]。水準(zhǔn)儀測(cè)量原理是利用水準(zhǔn)儀提供水平視線對(duì)豎直在兩點(diǎn)之間的測(cè)量尺進(jìn)行觀測(cè)讀數(shù)[3]，得到此點(diǎn)相對(duì)于水準(zhǔn)儀水平線的高度值。水平測(cè)量的應(yīng)用主要是需要得到多個(gè)點(diǎn)位的高度差，因此在多次測(cè)量時(shí)必須保證標(biāo)尺豎直和標(biāo)尺指針的水平。

根據(jù)水準(zhǔn)儀測(cè)量原理可知采用水準(zhǔn)儀測(cè)量時(shí)，必須具備以下條件：

（1）測(cè)量時(shí)，標(biāo)尺必須保持豎直，即標(biāo)尺垂直于水平面；

（2）測(cè)量時(shí)，均要保證標(biāo)尺指針?biāo)剑?/p>

（3）測(cè)量時(shí)，根據(jù)標(biāo)尺讀數(shù)使用測(cè)量標(biāo)尺來(lái)確定部件的水平情況。

圖1 傳統(tǒng)水平測(cè)量標(biāo)尺結(jié)構(gòu)示意圖

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)在飛機(jī)器裝配過(guò)程中多數(shù)的標(biāo)尺不具備保持豎直或標(biāo)尺指針?biāo)降臈l件，其外形如圖1 所示。無(wú)論是A 型還是B 型水平測(cè)量標(biāo)尺，在使用過(guò)程中均存在無(wú)法精準(zhǔn)判斷標(biāo)尺的豎直位置或者標(biāo)尺指針是否保持水平位置，使測(cè)量者只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷是否水平。造成測(cè)量數(shù)據(jù)存在較大的誤差，影響飛行器部件準(zhǔn)確定位安裝。

1 問(wèn)題概述

主起落架短艙是用來(lái)減少主起落架的正面阻力，起整流作用，同時(shí)為起落架收起提供空間。某型機(jī)主起落架短艙位于機(jī)翼6 肋～8 肋中外翼與外翼分離面處，整流罩前部伸過(guò)機(jī)翼Ⅱ大梁，其后部突出于機(jī)翼的后緣。主起落架短艙位于中外翼與外翼分離面處，整流罩前部伸過(guò)機(jī)翼Ⅱ大梁，其后部突出于機(jī)翼的后緣。平面示出時(shí)，整流罩的軸線與飛機(jī)縱向軸線相平行。主起落架短艙主要由梁、框、長(zhǎng)桁、蒙皮及襟翼過(guò)度結(jié)合件組成。

主起落架艙由于中間段呈現(xiàn)圓柱結(jié)構(gòu)，在定位安裝時(shí)，難以控制其沿軸線方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，目前主要使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行水平測(cè)量及定位，選用的水平測(cè)量標(biāo)尺為圖1 中的B 型，水準(zhǔn)儀在測(cè)量時(shí)存在以下問(wèn)題：首先，測(cè)量者眼睛在目鏡端上下微微移動(dòng)時(shí)帶來(lái)的視差；其次，測(cè)量點(diǎn)處標(biāo)尺輕微移動(dòng)帶來(lái)的誤差對(duì)測(cè)量值的影響。

對(duì)于油井壓力、產(chǎn)液量、含水相對(duì)較高的“三高”井組，從油藏工程角度，對(duì)連通注水井進(jìn)行方案跟蹤調(diào)整，對(duì)高含水層下調(diào)水量，降低無(wú)效注水，2017年對(duì)21口井、39個(gè)注水層段進(jìn)行了注水方案優(yōu)化，控制無(wú)效注入水9.4×104m3，累計(jì)節(jié)約電量15.09×104kWh，在平衡注采關(guān)系的同時(shí)兼顧了節(jié)水節(jié)電。

2 水平測(cè)量理論要求

2.1 水平測(cè)量概念

M點(diǎn)定義：起落架艙軸面與XXX-14 孔軸線的交點(diǎn)。用來(lái)檢測(cè)起落架軸線的實(shí)際位置與理論軸線位置的偏移量是否在公差范圍內(nèi)，如圖2 所示。

N 點(diǎn)定義：起落架艙軸面與起落架艙下表面的相交線與距起艙14 框10mm 平面的交點(diǎn)，如圖2 所示。

P 點(diǎn)定義：起落架艙中心水平面與短艙外形的交線與距起艙14 框10mm 平面的交點(diǎn)。

Q 點(diǎn)定義：起落架艙中心水平面與短艙外形的交線與起艙8 框平面的交點(diǎn)，如圖2 所示。

W 值定義：P 點(diǎn)距飛機(jī)構(gòu)造水平面的距離，內(nèi)側(cè)為W1，外側(cè)為W2，如圖2 所示。

U 值定義：Q 點(diǎn)距飛機(jī)構(gòu)造水平面的距離，內(nèi)側(cè)為U1，外側(cè)為U2，如圖2 所示。

圖2 起落架艙水平測(cè)量點(diǎn)布置

2.2 水平測(cè)量公差要求

按照設(shè)計(jì)要求，判斷起落架艙是否水平的因素如表1。

表1

3 問(wèn)題影響數(shù)據(jù)分析

M、N 的測(cè)量是通過(guò)機(jī)械測(cè)量，是起落架艙軸線定位的重要依據(jù)，但是都不屬于水平測(cè)量的一部分，本文對(duì)M、N 點(diǎn)測(cè)量不進(jìn)行分析，主要針對(duì)使用水準(zhǔn)儀測(cè)量的P、Q 點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，測(cè)量中的影響因素，以及控制措施。

3.1 測(cè)量前準(zhǔn)備工作

3.2 測(cè)量過(guò)程

由5 名操作者分別對(duì)有起落架艙U 點(diǎn)、W 點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)記錄，如表2 所示。

備注：U、W 的絕對(duì)理論值無(wú)法在本機(jī)型使用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確測(cè)出，但是可以測(cè)出U+水準(zhǔn)儀距Q 點(diǎn)的距離，W+水準(zhǔn)儀距P 點(diǎn)的距離，根據(jù)起落架艙是否水平的判定標(biāo)準(zhǔn)，水平依據(jù)均為U的差值或U-W 的差值，因此可以使用水準(zhǔn)儀距Q 點(diǎn)的高度差來(lái)表示U 值內(nèi)外側(cè)的差值，使用水準(zhǔn)儀距Q 點(diǎn)的高度與水準(zhǔn)儀距P 點(diǎn)的高度的差距表示U-W。

因此可以將水準(zhǔn)儀距Q 點(diǎn)的高度定義為U1、U2，水準(zhǔn)儀距P 點(diǎn)的距定義為W1、W2。

表2

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析可知：

（1）同一測(cè)量者觀測(cè)不同標(biāo)尺者所得到的測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)誤差最大為1mm，即標(biāo)尺輕微移動(dòng)帶來(lái)的測(cè)量誤差最大為1mm；

（2）不同測(cè)量者觀測(cè)同一標(biāo)尺者所得到的測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)誤差最大為0.5mm；即目鏡端視差帶來(lái)的測(cè)量誤差最大為0.5mm。

（3）將不同測(cè)量者觀測(cè)同一標(biāo)尺求平均值可以降低因測(cè)量者眼睛在目鏡端上下微微移動(dòng)時(shí)帶來(lái)的視差所造成的誤差。

4 改進(jìn)措施

經(jīng)過(guò)以上分析可以得出結(jié)論：應(yīng)通過(guò)改進(jìn)水平測(cè)量標(biāo)尺以提升起落架艙水平測(cè)量準(zhǔn)確性。改進(jìn)后的水平測(cè)量標(biāo)尺與傳統(tǒng)標(biāo)尺相比，在指針處增加水平儀夾持固定裝置及水平儀，（如圖3 所示）。測(cè)量者可以根據(jù)水平儀的讀數(shù)確定水平尺的水平情況。

圖3 新型水平測(cè)量尺結(jié)構(gòu)示意圖

新型水平測(cè)量標(biāo)尺將傳統(tǒng)的指針改為框架指針，框架指針可以?shī)A持水平儀，用擰緊螺栓固定，測(cè)量者根據(jù)測(cè)量所需，將指針頂在測(cè)量點(diǎn)，然后觀察水平儀，根據(jù)水平儀顯示的數(shù)據(jù)（電子水平儀顯示數(shù)字、氣泡水平儀顯示氣泡的中心位置）來(lái)上下調(diào)節(jié)框架指針的尾端，當(dāng)水平儀顯示水平時(shí)，使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行讀取測(cè)量標(biāo)尺的數(shù)據(jù)。

5 實(shí)施及驗(yàn)證情況

水平測(cè)量方法改進(jìn)后通過(guò)5 名操作者分別對(duì)有起落架艙U點(diǎn)、W 點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄（如表3 所示）。

表3

?

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析可知：

同一測(cè)量者觀測(cè)不同標(biāo)尺者所得到的測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)相同，即通過(guò)改進(jìn)后標(biāo)尺在測(cè)量過(guò)程能夠保持水平。

6 結(jié)論

通過(guò)以上分析及實(shí)踐結(jié)果可以得出，水平測(cè)量標(biāo)尺改進(jìn)，能夠消除測(cè)量點(diǎn)處標(biāo)尺輕微移動(dòng)引入起落架艙水平測(cè)量的誤差；不同測(cè)量者觀測(cè)同一標(biāo)尺進(jìn)行平均的方法，可以降低因測(cè)量者眼睛在目鏡端上下微微移動(dòng)時(shí)帶來(lái)的視差導(dǎo)致的誤差。經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)，使用水準(zhǔn)儀可以精確調(diào)整主起落架艙安裝位置，控制起落架艙在機(jī)翼上的安裝，解決了起落架艙安裝時(shí)水平測(cè)量不穩(wěn)定的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而能夠有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量。