A320S雷达罩更换壳体的标准定位方法

王少杰

【摘要】对于受损严重的A320s雷达罩部件，更换壳体是其重要修理方法之一，也是该部件最高层级的修理方法。本文对雷达罩更换壳体工作难度问题进行分析，通过引入数字化技术手段，为维修企业在没有专用定位型架的情况下进行雷达罩更换壳体工作提供了一种全新的、标准的定位方法，同时也提出了用以替代装机测试的校验方法。

【关键词】雷达罩;定位;数字化技术

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.024

Standard Positioning Method for Replacing Shell of A320s Radar

WANG Shao-jie

（School of Aeronautics and Astronautics，Shenyang Aerospace University，Shenyang 110136，China）

Abstract：For the severely damaged A320s radome component，replacing the casing is one of its important repair methods，and it is also the highest-level repair method for the component. This paper analyzes the difficulty of replacing the shell of the radome. By introducing digital technology，it provides a new and standard positioning method for maintenance companies to replace the shell of the radome without a special positioning frame. At the same time，it also puts forward a calibration method to replace installation test.

Key words：radome;position;digital technology

1A320s雷達罩简介及换壳意义

1.1雷达罩部件结构简介及修理尺寸确定

雷达罩部件的主要作用是保护民航客机的气象雷达，由复合材料壳体和金属框架组成，其壳体部分的外形为复杂的双曲面，金属框架主要用于支撑壳体部分，同时将壳体部分与机身相连接，其中锁组件及铰链组件是连接雷达罩部件与机身的重要结构。

作为机身最前端的复合材料结构部件，雷达罩壳体在使用过程中容易受到雷击、鸟击等各种类型损伤。根据不同损伤类型，客机生产厂家编写的部件翻修手册（CMM）中提供了多种不同的修理方案。对于多次修理过的雷达罩或具有多处损伤的雷达罩，部件翻修手册（CMM）提出了如下要求：

1）当壳体上存在原有修理时，新增损伤完成修理后铺层外边缘与原有修理铺层最外边缘间距离Y最小值为150mm，当Y≤150 mm时，需将原有修理与新增的损伤合并为一处损伤。

2）当壳体中有多于一处损伤时，对于相邻的两处损伤，首先取损伤部分的最长距离为直径画圆，测出两圆之间的距离X，然后根据两处损伤直径的最大值及两圆间距离X间的关系，按照图1判断是否将两处损伤合并为一处。

1.2更换壳体意义

受雷达罩修理尺寸确定方法的限制，当雷达罩几处损伤或损伤与原有修理之间的间距不足时，需要合并为一处修理，故多次修理后，小面积的损伤也容易引起大面积的修理;除此之外，当雷达罩遭遇严重鸟击时，由于其壳体的主要部分为蜂窝夹芯结构，耐冲击性能差，容易造成大面积穿透性损伤。

当出现上述情况时，有以下三种处理方法：

1）采用热粘接方法，去除损伤后重新铺层，但对于大面积损伤的雷达罩，修理过程中需要高精度的模具及大型热压罐保证修理质量，而大部分维修企业并不具备上述条件;

2）更换整个雷达罩部件，从厂家订购完整的雷达罩部件的价格大约为70万元人民币;

3）保留雷达罩金属部件，只更换受损的雷达罩壳体部件，订购壳体改装包为21万元人民币。

由上述可知，为雷达罩更换壳体的经济成本远远低于更换整个雷达罩部件，且其施工难度也要远远低于粘接修理，故修理尺寸较大时，更换壳体是一种具有较高性价比的雷达罩修理方法。

2更换壳体流程及定位方法研究

2.1雷达罩定位要求及难点

在定位过程中，对金属件及壳体件的相对位置有如下要求：

1）锁组件中的锁柄距离新壳体预留孔左右两侧边缘的距离相等;

2）锁组件的止挡部分与雷达罩壳体边缘部分的高度差为（22.5±0.5）mm;

3）铰链接头球体的中心距离雷达罩壳体的对称面距离为（331±0.25）mm;

4）铰链接头球体中心与壳体层合板边缘部分高度差为（76.5±0.5）mm。

由于缺少专用的定位型架，更换壳体改装工作的主要难点在于雷达罩壳体与金属部件之间定位过程，由于雷达罩壳体尺寸较大且其外形为复杂的双曲面，故上述定位参数难以通过传统维修工艺中的测量手段进行确定。

2.2雷达罩定位方法设计

根据上述分析，许多数据无法通过传统维修工艺中的测量方法实现，所以我们在定位工作中引入了关节臂测量仪及三维扫描仪等数字化测量设备，为雷达罩壳体建立三维数模，并以此为基础，设计了一套有别于传统测量手段的定位方法，完成雷达罩壳体与金属件间的定位工作，具体定位方法如下：

1）使用三维摄影扫描设备对雷达罩壳体表面数据进行采集，采集后通过数据处理软件对点云数据进行处理，去除噪点，得到雷达罩壳体三维数模;

2）将雷达罩壳体放置在固定架上，使其能够在修理过程中保持稳定，同时将关节臂测量仪置于雷达罩壳体内部中心位置;

3）将金属件放置在壳体内表面，通过夹具使金属件与壳体内表面贴合;

4）使用游标卡尺测量锁柄距离新壳体预留孔左右两侧边缘的距离，调整锁位置，使其距离两侧边缘距离相等;

5）通过关节臂测量仪采集雷达罩层合板边缘数据点，在软件中构建其所在的平面，使用关节臂测量锁组件止挡部分与所建平面的高度差，将其调整为（22.5±0.5）mm，调整结束后将锁组件夹紧，确定其空间位置;

6）雷达罩壳体中心对称面的确定，首先通过雷达罩上部避雷条四个固定桩的中心的位置，在壳体上引出一条参考线，通过对比该对称面与引出直线间的偏差值，即可在壳体上获得该对称面与壳体表面的相交线，如图2所示;

7）通过确定的壳体对称面，设计如图3所示定位工装，将其中心部分与壳体上的相交线对齐，左右两端与左右两侧铰链相连，即可保证铰链接头球体的中心距离雷达罩壳体的对称面距离Y为（331±0.25）mm;

8）通过关节臂测量仪采集铰链接头球体所在球面的数据，在软件中对扫描得到的球体特征与平面特征进行空间测量得到其高度差，将该高度差调整为（76.5±0.5）mm，调整结束后将锁组件夹紧，从而完成雷达罩更换壳体定位工作。

2.3换壳后校验方法设计

雷达罩完成换壳后，需要测量雷达罩与机身间的阶差值，从而校验雷达罩的修理质量。客机生产厂家制定的部件翻修手册（CMM）中给出15个参考点坐标值，在各参考点与雷达罩外表曲面相切的方向为T方向，与雷达罩外部曲面垂直的方向为N方向。手册中允许的阶差值为：T方向，各参考点（P1—P15）的阶差值允许范围为+0.75 mm/-1.25 mm;在N方向，各参考点（P1—P15）的阶差值允许范围为+0.5 mm/-0.5 mm。

该阶差值可以通过装机测试后测量获得，但此方法费时费力，我们可以通过数字化测量手段在计算机上完成该过程，具体方法如下：

1）在计算机上建立坐标系，选取雷达罩铰链组件球体中心连线的中点为坐标原点;

2）对完成回装的雷达罩部件，采集其壳体边缘及金属件部分点云数据，处理后得到的三维模型;

3）在CATIA软件中按照手册中要求的坐标系及标准坐标值建立15个参考点（P1—P15），将经过处理的三维数据模型中铰链接头球体中心连线的中点与CATIA软件中的坐标系原点对齐，同时将模型的方向按照手册中的要求与坐标系的三个坐标轴对齐;

4）将根据标准坐标值建立的参考点拟合成一条封闭的光滑曲线，在曲线上的每个参考点做垂直于曲线的法线，然后以该法线为基准在各个参考点做曲线在各点对应的法平面，在软件中完成上述工作后得到的三维数模，如图4所示;

5）取各法相截面与数模边缘曲线的交点，该点即为与各参考点相对应测量点的实际空间位置，在软件中测量该点与参考点在空间上的距离。取建立的法相平面与三维模型相交的曲线，做该曲线的切线与法线，得到T方向与N方向，将测量所得的距离在T方向与N方向上投影，通过计算即可获得所需阶差值。

3结语

通過在雷达罩部件换壳修理中引用数字化测量设备及技术，为雷达罩换壳修理提供了一种新的定位及校验方法，能够使维修企业在没有专用定位型架的情况下完成雷达罩更换壳体工作，提高了维修效率与质量，同时也为飞机维修中的其他定位工作提供了一种新的思路。

【参考文献】

[1]郭辉.关节臂式柔性三坐标测量系统关键技术的研究[D].天津：天津大学，2005.

[2]朱旭胜，陈雪梅，谢颖.高精度数字化测量技术在飞机制造业中的应用及发展趋势[J].制造技术及机床，2019（5）：48-53.

[3]李健.A320系列飞机雷达罩的结构损伤与修理[J].航空维修与工程，2010（4）：39-41.

[4]胡耀平.波音737NG飞机雷达罩损伤分析和修理[J].航空维修与工程，2018（11）：33-35.

[5]李翔，李兴福.空客A320系列飞机雷达罩防静电涂层电连续性问题研究[J].航空维修与工程，2021 （3）：45-47.

[6]张毅，司晓亮，李亚美，等.飞机雷达罩雷电防护设计仿真研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2019，42（9）：1222-1226+1291.

[7]吴燕斌，何晓雪，朱远见.一种飞机雷达罩定位销受力分析[C]//“测试性与智能测控技术”：2018年中国航空测控技术专刊，2018：426-428.