CN118089644A - 适用于大尺度飞行器的水平测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于大尺度飞行器的水平测量方法及装置，该水平测量方法包括：将飞行器各舱段垂直轴向放置于平面，确保各舱段仅受重力与支撑力，不受到弯矩；将飞行器沿长度方向划分为若干舱段，统计各舱段的质量；采用与飞行器划分舱段数量相同的支撑工装对各舱段进行支撑，支撑工装的可调气囊对飞行器进行柔性支撑，支撑力与对应舱段的重力相等；可调气囊通过支撑件与测力计连接，测力计对支撑力进行测量，若干测力计固定在底座上；保持各舱段不受到弯矩；在当前状态下，对飞行器进行水平测量，获取结构偏差。本发明能够解决现有技术中水平测量方法因对接偏差和受力变形导致的准确性低的技术问题。

Description

适用于大尺度飞行器的水平测量方法及装置

技术领域

本发明涉及飞行器水平测量技术领域，尤其涉及一种适用于大尺度飞行器的水平测量方法及装置。

背景技术

飞行器舱段在总装过程中产生的安装偏差所带来的干扰力和干扰力矩在可知的干扰因素中占据重要的地位。而水平测量作为安装偏差的一种测量手段，其测量误差也往往影响着干扰分析结果的正确性。为了更好地预示飞行弹道、提高飞行的控制裕度，各类飞行器对干扰输入的正确性的需求也越来越高。

对于传统飞行器，其水平测量做法往往是在飞行器舱段金属面打上水平测量点，利用电子经纬仪对水平测量点进行测量，给出舱段相对于基准在俯仰、偏航等方向上的结构偏差。针对高速飞行器，由于其外表面覆盖热防护层，因此无法在舱段上再布置水平测量点，可采用激光扫描仪或激光跟踪仪等设备对飞行器舱段进行三维扫描建模的方式与基准模型进行对比，给出总装后舱段相对于其本身模型的结构偏差。

但是上述方法均忽略了在支撑状态下由于均匀分布重力，以及不均匀分布的支撑力导致的飞行器变形。也就是说理论轴线和实际轴线的偏差既包含了对接带来的偏差，也包含了受力变形带来的偏差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

根据本发明的一方面，提供了一种适用于大尺度飞行器的水平测量方法，该水平测量方法包括：将飞行器各舱段垂直轴向放置于平面，确保各舱段仅受重力与支撑力，不受到弯矩；将飞行器沿长度方向划分为若干舱段，统计各舱段的质量；采用与飞行器划分舱段数量相同的支撑工装对各舱段进行支撑，支撑工装的可调气囊对飞行器进行柔性支撑，支撑力与对应舱段的重力相等；可调气囊通过支撑件与测力计连接，测力计对支撑力进行测量，若干测力计固定在底座上；保持各舱段不受到弯矩；在当前状态下，对飞行器进行水平测量，获取结构偏差。

进一步地，在各舱段内壁设置应变测量装置，以确认应变数据为零，确保各舱段不受到弯矩。

进一步地，采用电子经纬仪对水平测量点进行水平测量，给出舱段相对于基准在俯仰和偏航方向上的结构偏差。

进一步地，采用激光扫描仪或激光跟踪仪对飞行器舱段进行三维扫描建模的方式与基准模型进行对比，给出总装后舱段相对于其本身模型的结构偏差。

根据本发明的另一方面，提供了一种适用于大尺度飞行器的水平测量装置，该水平测量装置采用如上所述的适用于大尺度飞行器的水平测量方法进行飞行器水平测量。

进一步地，水平测量装置包括若干应变测量装置和若干支撑工装，若干应变测量装置和若干支撑工装与飞行器舱段一一对应设置，应变测量装置设置于舱段内壁，用于测量应变数据；支撑工装包括可调气囊、支撑件和测力计，可调气囊通过支撑件与测力计连接，可调气囊对飞行器舱段进行柔性支撑，测力计对支撑力进行测量。

进一步地，水平测量装置还包括底座，若干支撑工装固定在底座上。

应用本发明的技术方案，提供了一种适用于大尺度飞行器的水平测量方法及装置，该水平测量方法对各个舱段均采用支撑工装进行支撑，支撑工装的可调气囊对飞行器进行柔性支撑，支撑力与对应舱段的重力相等，测力计对支撑力进行测量，测量过程中保持各舱段不受到弯矩，对飞行器进行水平测量。本发明的水平测量方法可消除飞行器在重力和支撑力的作用下产生的变形，提高舱段对接偏差的测量精度。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中水平测量方法因对接偏差和受力变形导致的准确性低的技术问题。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的适用于大尺度飞行器的水平测量装置的安装示意图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的舱段安装应变测量装置的安装示意图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的舱段分段示意图；

图4示出了现有技术中水平测量支撑示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、可调气囊；2、支撑件；3、测力计；4、底座；5、应变测量装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种适用于大尺度飞行器的水平测量方法，该方法包括：将飞行器各舱段垂直轴向放置于平面，确保各舱段仅受重力与支撑力，不受到弯矩；将飞行器沿长度方向划分为若干舱段，统计各舱段的质量；采用与飞行器划分舱段数量相同的支撑工装对各舱段进行支撑，支撑工装的可调气囊对飞行器进行柔性支撑，支撑力与对应舱段的重力相等；可调气囊通过支撑件与测力计连接，测力计对支撑力进行测量，若干测力计固定在底座上；保持各舱段不受到弯矩；在当前状态下，对飞行器进行水平测量，获取结构偏差。

应用此种配置方式，提供了一种适用于大尺度飞行器的水平测量方法，该水平测量方法对各个舱段均采用支撑工装进行支撑，支撑工装的可调气囊对飞行器进行柔性支撑，支撑力与对应舱段的重力相等，测力计对支撑力进行测量，测量过程中保持各舱段不受到弯矩，对飞行器进行水平测量。本发明的水平测量方法可消除飞行器在重力和支撑力的作用下产生的变形，提高舱段对接偏差的测量精度。

进一步地，在本发明中，首先将飞行器各舱段垂直轴向放置于平面，确保各舱段仅受重力与支撑力，不受到弯矩。

作为本发明的一个具体实施例，可在各舱段内壁设置应变测量装置，以确认应变数据为零，确保各舱段不受到弯矩，如图2所示。

进一步地，在本发明中，将飞行器沿长度方向划分为若干舱段，统计各舱段的质量。如图3所示，可将飞行器划分为n个舱段。

进一步地，在本发明中，采用与飞行器划分舱段数量相同的支撑工装对各舱段进行支撑，支撑工装的可调气囊对飞行器进行柔性支撑，支撑力与对应舱段的重力相等；可调气囊通过支撑件与测力计连接，测力计对支撑力进行测量，若干测力计固定在底座上；保持各舱段不受到弯矩，如图1所示。

作为本发明的一个具体实施例，可在支撑过程中观察各舱段内的应变数据，确保应变结果为零不发生改变，证明舱段不承受弯矩。

可调气囊的压力可根据不同的舱段进行调整，使得每个舱段对应气囊的支撑力与该舱段的重力相等。

进一步地，在本发明中，在当前状态下，对飞行器进行水平测量，获取结构偏差。

作为本发明的一个具体实施例，可采用电子经纬仪对水平测量点进行测量，给出舱段相对于基准在俯仰、偏航等方向上的结构偏差。

作为本发明的另一个具体实施例，可采用激光扫描仪或激光跟踪仪等设备对飞行器舱段进行三维扫描建模的方式与基准模型进行对比，给出总装后舱段相对于其本身模型的结构偏差。

飞行器在生产和总装过程中采用有限点位进行支撑，在重力和支撑力的作用下产生的变形无法消除，会引入到对接偏差的测量结果中。而本发明的水平测量方法可用于消除飞行器在重力和支撑力的作用下产生的变形，提高舱段对接偏差的测量精度。本发明的水平测量方法适用于大尺度航天器的水平测量。

如图1所示，根据本发明的另一方面，提供了一种适用于大尺度飞行器的水平测量装置，该水平测量装置包括若干应变测量装置5和若干支撑工装，若干应变测量装置5和若干支撑工装与飞行器舱段一一对应设置，应变测量装置5设置于舱段内壁，用于测量应变数据；支撑工装包括可调气囊1、支撑件2和测力计3，可调气囊1通过支撑件2与测力计3连接，可调气囊1对飞行器舱段进行柔性支撑，测力计3对支撑力进行测量。

本发明的柔性可调支撑，可用于对外部敷设了热防护等特殊材质的飞行器进行支撑及支撑力的监测；设置在舱段内部的应变测量装置，可用于检测支撑力作用在飞行器上的结果。

进一步地，在本发明中，为了稳固支撑，可配置水平测量装置还包括底座4，若干支撑工装固定在底座4上。

本发明的水平测量装置可应用于航天器水平测量，获得俯仰方向的对接偏差，相比于传统的测量装置，可以消除外力影响，获更准确的对接偏差结果。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于大尺度飞行器的水平测量方法，其特征在于，所述水平测量方法包括：将飞行器各舱段垂直轴向放置于平面，确保各舱段仅受重力与支撑力，不受到弯矩；将飞行器沿长度方向划分为若干舱段，统计各舱段的质量；采用与飞行器划分舱段数量相同的支撑工装对各舱段进行支撑，支撑工装的可调气囊对飞行器进行柔性支撑，支撑力与对应舱段的重力相等；可调气囊通过支撑件与测力计连接，测力计对支撑力进行测量，若干测力计固定在底座上；保持各舱段不受到弯矩；在当前状态下，对飞行器进行水平测量，获取结构偏差。

2.根据权利要求1所述的适用于大尺度飞行器的水平测量方法，其特征在于，在各舱段内壁设置应变测量装置，以确认应变数据为零，确保各舱段不受到弯矩。

3.根据权利要求1或2所述的适用于大尺度飞行器的水平测量方法，其特征在于，采用电子经纬仪对水平测量点进行水平测量，给出舱段相对于基准在俯仰和偏航方向上的结构偏差。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的适用于大尺度飞行器的水平测量方法，其特征在于，采用激光扫描仪或激光跟踪仪对飞行器舱段进行三维扫描建模的方式与基准模型进行对比，给出总装后舱段相对于其本身模型的结构偏差。

5.一种适用于大尺度飞行器的水平测量装置，其特征在于，所述水平测量装置采用如权利要求1至4中任一项所述的适用于大尺度飞行器的水平测量方法进行飞行器水平测量。

6.根据权利要求5所述的适用于大尺度飞行器的水平测量装置，其特征在于，所述水平测量装置包括若干应变测量装置和若干支撑工装，若干应变测量装置和若干支撑工装与飞行器舱段一一对应设置，应变测量装置设置于舱段内壁，用于测量应变数据；支撑工装包括可调气囊、支撑件和测力计，可调气囊通过支撑件与测力计连接，可调气囊对飞行器舱段进行柔性支撑，测力计对支撑力进行测量。

7.根据权利要求6所述的适用于大尺度飞行器的水平测量装置，其特征在于，所述水平测量装置还包括底座，若干支撑工装固定在所述底座上。