基于经纬仪的某型直升机水平测量方法研究

引言

直升机的水平测量是指在直升机处于水平状态下对直升机各部件相对位置准确度的测量，用于检查直升机外形和各部件之间的相对位置和安装质量以及在使用过程中的变形情况，水平测量是直升机结构损伤检测的重要手 段 。

1. 现行直升机水平测量方法的存在的主要问题

(1)工作量大，耗时长，效率低用现行方法进行水平测量时，工作人员一般不少于 6 人。在直升机的顶起，调平，测量和放下的过程中，对工作人员的相互协调要求较高，工作量大，耗时较长，效率低 。

(2)人为因素影响多，测量精度不高现行方法中对直升机的调平和尾梁下垂量的测量主要是靠人眼通过望远镜读取卷尺上的刻数来完成的；对机身变形量和尾梁偏摆量的测量主要靠人眼在钢直尺上读取铅垂中心偏离设计纵轴线的距离来实现的，由于人眼不可避免地存在观察疲劳和读数误差，这会直接影响到水平测量的精度。

(3)受外界环境影响较大，对环境状况要求较高直升机的水平测量一般在室内进行，在室外进行水平测量时要求场地平整，而且风速一般不超过 5 米/ 秒。另外，在有风情况下，钢卷尺和铅垂会摇摆不定，这就增加了人眼准确读数的难度，从而使水平测量的精度进一步降低。

2.直升机水平测量新方法

鉴于传统水平测量方法存在以上缺点，试寻找一种不需要顶起直升机，效率和精度更高的水平测量方法。

2.1 经纬仪的使用

经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为游标经纬仪，光学经纬仪和电子经纬仪。经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪器，可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取。整套仪器由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。测量时，将经纬仪安置在三脚架上，用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上，用水准器将仪器定平，用望远镜瞄准测量目标，用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。

2.2 空间交会测量原理

如下图，安置两台电子经纬仪，A、B分别为两经纬仪的光学中心，C 为被测点；B'、C'分别是B, C在A所在水平面的投影，C"为C在B所在水平面的投影。以A点为原点，AB'为x轴，过A点铅垂线向上为z轴，定义右手坐标系O-xyz。设C点坐标为（x，y，z）, α，β，φ，ψ分别为 C 关于 A,B 两经纬仪的水平测角和俯仰测角。

这样就确定了点 C在坐标系中的准确坐标 。

2.3 直升机水平测量新方法

具体到直升机的水平测量，如果直升机机身发生严重变形，使机身两侧的四个水平测量点不在一个平面上，传统方法便不能将直升机调整水平，因此也就超出了我们所要研究的范围。于是我们做以下假设：直升机机身未发生较大变形，机身左右两侧用于调平的四个水平测量点处于同一平面内。基于以上假设，我们首先要利用直升机机身两侧的水平测量点确定一个平面。考虑到两台或三台经纬仪无法测得所有测量点，设想用四台经纬仪进行工作。这时确定所有点的空间坐标，需要进行坐标系转换。为了使测量方法简便快捷，使用四台经纬仪按以下工作步骤进行测量：