無桿飛機(jī)牽引車設(shè)計(jì)淺述

孫玉波，劉洋，吳志中，柳景波

(1.海軍駐洛陽地區(qū)航空軍事代表室，河南新鄉(xiāng) 453002;2.新鄉(xiāng)平原航空技術(shù)工程有限公司，河南新鄉(xiāng) 453002)

飛機(jī)針對(duì)空中任務(wù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生，在需要移動(dòng)至機(jī)庫(kù)、維修間、跑道等地方時(shí)，必須依靠牽引才能方便快捷地達(dá)到指定目的。汽車牽引車就是一種重要的機(jī)場(chǎng)地勤牽引設(shè)備。其功能決定了牽引車設(shè)計(jì)的基本要求:牽引力的要求，能提供足夠大的牽引力移動(dòng)飛機(jī);靈活的可操作性;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室和制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于不同路面的適應(yīng)。

1 牽引車分類及總體設(shè)計(jì)

1.1 牽引車的分類

目前常用的牽引車分為有桿牽引車和無桿牽引車。

有桿牽引車，即在飛機(jī)的前起落架和牽引車之間采用桿件連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)方向和載荷的傳遞。這種方式較為傳統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)使用廣泛。

無桿牽引車即飛機(jī)的前起落架和牽引車的抱輪系統(tǒng)相連，固定飛機(jī)前起落架的自由度，液壓抱輪機(jī)構(gòu)對(duì)飛機(jī)前起落架施加向上的載荷，保證起落架離開地面的情況下再進(jìn)行牽引工作。

有桿牽引車牽引載荷傳遞直接，整車空間較大，轉(zhuǎn)彎半徑大，作業(yè)速度低，穩(wěn)定性較高。無桿牽引車的液壓抱輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加制造成本和后期的維修工作量，整車空間小，連接飛機(jī)起落架和抱輪系統(tǒng)的過程可由一人完成，轉(zhuǎn)彎半徑小，僅為有桿牽引的半徑一半以下，靈活性強(qiáng)，速度高，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。

1.2 牽引車總體設(shè)計(jì)

牽引車總體設(shè)計(jì)布局如圖1所示。

按牽引車的結(jié)構(gòu)功能可分:駕駛室、電池箱、驅(qū)動(dòng)單元、液壓動(dòng)力單元、托盤等。駕駛室分為A、B雙座駕駛，可以根據(jù)牽引飛機(jī)的需要選擇駕駛方向和正對(duì)行駛方向的駕駛室，較好地解決了飛機(jī)牽引過程中的安全性問題，也為操作人提供了一個(gè)舒適的駕駛空間。

圖1 無桿牽引車的總體設(shè)計(jì)圖

2 技術(shù)現(xiàn)狀分析

無桿牽引車技術(shù)總體上分為3個(gè)部分:其一是移動(dòng)載車技術(shù);其二是機(jī)輪捕獲和牽引技術(shù);其三是可靠性技術(shù)。

2.1 移動(dòng)載車技術(shù)

移動(dòng)載車技術(shù)相對(duì)完備，是總體性能的載體，也是牽引車設(shè)計(jì)過程中相對(duì)重要的一個(gè)考量環(huán)節(jié)。移動(dòng)載車技術(shù)通常包括車體構(gòu)件、懸掛單元、傳動(dòng)單元、制動(dòng)單元、轉(zhuǎn)向單元、輪組、駕駛室以及動(dòng)力單元。

(1)懸掛技術(shù)

根據(jù)使用需要對(duì)氣囊懸掛、油缸懸掛、彈簧懸掛和直接連接等功能視成本及工作區(qū)域路面情況選擇。一般為了提高車輛的乘坐舒適性，通常選用其中的兩種懸掛裝置并聯(lián)使用。

(2)傳動(dòng)技術(shù)

目前，牽引車多采用靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。

采用靜液壓傳動(dòng)，配備前橋或前后橋靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，牽引平穩(wěn)無沖擊，通過持續(xù)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)量的轉(zhuǎn)換，不需換擋即可加速到最大運(yùn)行速度。車空載時(shí)，能以較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大速度，減小了發(fā)動(dòng)機(jī)載荷、磨損、噪聲和燃油消耗。靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要元件是變量泵和變量馬達(dá)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)車橋，通過差速器和行星齒輪將驅(qū)動(dòng)力矩分配到車輪［4］。

采用液壓機(jī)械傳動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)的行星齒輪二級(jí)減速。這種傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、一次投入較高，發(fā)動(dòng)機(jī)損耗較大，但相對(duì)綜合維護(hù)成本低。驅(qū)動(dòng)形式有前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)。因無桿牽引車所具有的獨(dú)特特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)量應(yīng)盡可能減少，以節(jié)約維修費(fèi)用、降低輪胎磨損、減輕在光滑表面進(jìn)行維修牽引時(shí)的甩尾危險(xiǎn)。

電動(dòng)無桿牽引車采用可調(diào)速直流電機(jī)→減速器→差速器→兩輪驅(qū)動(dòng)方式。通過調(diào)節(jié)電機(jī)的控制參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速以及正反運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，能夠很好地抑制起步、增速或減速過程中給被牽引飛機(jī)的起落架帶來的沖擊。

2.2 機(jī)輪捕獲和牽引技術(shù)

牽引車對(duì)機(jī)輪俘獲技術(shù)的優(yōu)劣直接影響到牽引飛機(jī)的安全問題。目前使用了3種機(jī)輪俘獲方式:

(1)采用牽引桿將飛機(jī)機(jī)輪與牽引車連接;

(2)抱輪(夾持－舉升裝置)方式［5］。由液壓機(jī)構(gòu)將抱輪機(jī)構(gòu)伸出并打開夾持機(jī)構(gòu)，前進(jìn)牽引車使得被牽飛機(jī)機(jī)輪進(jìn)入打開的夾持機(jī)構(gòu)范圍內(nèi)，此時(shí)反向收回并閉合夾持機(jī)構(gòu)，從而將機(jī)輪抱住并拉上舉升平臺(tái)，到達(dá)指定位置后，升起舉升平臺(tái)，前輪離地即可以牽引飛機(jī)行走。詳見圖2。

圖2 抱輪操作流程

(3)拉輪方式

牽引車靠近被牽引飛機(jī)，接近飛機(jī)后停止，此時(shí)牽引車處于制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)操作牽引車液壓卷盤，將牽引帶伸出，將掛鉤與圍繞在飛機(jī)機(jī)輪上的牽引帶連接，此時(shí)反向收緊牽引帶，飛機(jī)在牽引力的作用下向牽引車移動(dòng)，待前輪移動(dòng)到托盤收起后，抬起托盤，同時(shí)用備好的固定板將機(jī)輪四周固定，啟動(dòng)牽引車反向牽引行走［6］。詳見圖3。

圖3 拉輪操作流程

2.3 可靠性技術(shù)

(1)轉(zhuǎn)向技術(shù)

牽引車通常采用機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向，并設(shè)置前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。內(nèi)置應(yīng)急轉(zhuǎn)向裝置，在高速時(shí)也能提供良好的轉(zhuǎn)向性能。遇到突然失去主動(dòng)力的情況，通過內(nèi)置輔助動(dòng)力，將前橋歸位，牽引車脫離，為飛機(jī)提供便利。最大40°～45°轉(zhuǎn)向角，再加上車的尺寸緊湊，可提供優(yōu)良的機(jī)動(dòng)性。原理如圖4所示。

圖4 液壓轉(zhuǎn)向原理圖

(2)制動(dòng)技術(shù)

制動(dòng)系統(tǒng)可分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)及輔助制動(dòng)系統(tǒng)等。用以使行駛中的車輛降低速度甚至停車的制動(dòng)系統(tǒng)稱為行車制動(dòng)系統(tǒng);用以使已停駛的車輛駐留原地不動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)則稱為駐車制動(dòng)系統(tǒng);在行車制動(dòng)系統(tǒng)失效的情況下，保證車輛仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車的制動(dòng)系統(tǒng)稱為應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng);在行車過程中，輔助行車制動(dòng)系統(tǒng)降低車速或保持車速穩(wěn)定但不能將車輛緊急制停的制動(dòng)系統(tǒng)稱為輔助制動(dòng)系統(tǒng)。上述各制動(dòng)系統(tǒng)中，行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐車制動(dòng)系統(tǒng)是每一無桿牽引車輛都具備的。

制動(dòng)系統(tǒng)原理如圖5所示。

圖5 制動(dòng)系統(tǒng)原理圖

3 小結(jié)

通過對(duì)無桿牽引車的技術(shù)分析，得出無桿牽引車既能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)載車技術(shù)的基本功能，又能融合先進(jìn)的機(jī)輪捕獲和牽引技術(shù)、可靠性技術(shù)。對(duì)比無桿牽引車采用的制動(dòng)技術(shù)、轉(zhuǎn)向技術(shù)等得出各種設(shè)計(jì)的長(zhǎng)處和適用范圍。最后得出結(jié)論:無桿牽引相對(duì)于有桿牽引更能融合先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，更是未來牽引發(fā)展的趨勢(shì)。

［1］余志生．汽車?yán)碚摚跰］．3版．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000．

［2］GJB1848A-2002飛機(jī)牽引車通用規(guī)范［S］．

［3］MH/T6017-1999飛機(jī)牽引車［S］．

［4］趙立軍，姜繼海．飛機(jī)牽引車液壓驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．機(jī)床與液壓，2009，37(12):74－76．

［5］王志，包小光，齊向陽．新型無桿飛機(jī)總體設(shè)計(jì)［J］．起重運(yùn)輸機(jī)械，2006(1):27－29．

［6］許致華，焦永濤，洪振宇．新型無桿飛機(jī)牽引車夾持機(jī)構(gòu)［J］．起重運(yùn)輸機(jī)械，2012(1):76－80．