發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)技術(shù)分析

趙長(zhǎng)輝 ，劉屹巍 ，段洪偉 ，王 琦 ，王 猛

（1.中航工業(yè)沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司，沈陽(yáng)，110850）

（2.中國(guó)人民解放軍駐沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司軍事代表室，沈陽(yáng)，110850）

（3.中航工業(yè)沈飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司，沈陽(yáng)，110850）

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)（Engine Trailer，ET）是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的定位、安裝和拆卸的無(wú)動(dòng)力拖車(chē)，還用于飛機(jī)部件的運(yùn)輸和安裝，是一種重要的飛機(jī)保障設(shè)備，也是必不可少的飛機(jī)（總裝及試飛）生產(chǎn)工藝裝備[1-3]。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)在保障戰(zhàn)斗機(jī)使用和維修、戰(zhàn)備完好性以及總裝試飛等方面發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。

現(xiàn)代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)技術(shù)和產(chǎn)品隨著戰(zhàn)斗機(jī)而發(fā)展，并持續(xù)采用新技術(shù)和新設(shè)計(jì)改進(jìn)升級(jí)來(lái)滿(mǎn)足飛機(jī)的使用要求，基本上實(shí)現(xiàn)了與飛機(jī)同步發(fā)展。

美國(guó)的安裝車(chē)技術(shù)和產(chǎn)品世界領(lǐng)先，值得學(xué)習(xí)和借鑒。研究和發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)產(chǎn)品和技術(shù)意義較大。本文將對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的安裝車(chē)產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析，希望能夠?qū)I(yè)界同仁有所啟示。

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)發(fā)展概述

現(xiàn)代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)在二次大戰(zhàn)之后開(kāi)始大發(fā)展，為滿(mǎn)足其噴氣動(dòng)力的保障需求，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)隨之發(fā)展起來(lái)。美國(guó)一直引領(lǐng)世界噴氣戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展。

早期的高亞聲速?lài)姎鈶?zhàn)斗機(jī)（如F-86等）發(fā)動(dòng)機(jī)安裝保障作業(yè)采用移動(dòng)式吊車(chē)，這種設(shè)計(jì)和作業(yè)方式效率低、工作量大，為了提高保障和生產(chǎn)作業(yè)效率，專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。

20世紀(jì)50年代中期，美國(guó)發(fā)展出液壓助力多連桿升降系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)，成為現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。典型產(chǎn)品有Air Logistics公司的4000等系列發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)，如圖1所示，是美國(guó)和其他國(guó)家的軍隊(duì)大量裝備使用，用于F-100、F-4等第一代和第二代超聲速?lài)姎鈶?zhàn)斗機(jī)以及其他軍用飛機(jī)。此外，安裝車(chē)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了與運(yùn)輸車(chē)、維修臺(tái)架和試車(chē)臺(tái)架等設(shè)備的協(xié)調(diào)配合使用，將相關(guān)保障工作很好地銜接起來(lái)，有效地提高了保障作業(yè)效率，如圖2所示。針對(duì)艦載機(jī)的使用要求，發(fā)展了專(zhuān)用的小型化發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)。

20世紀(jì)70年代，與第三代戰(zhàn)斗機(jī)配套的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)發(fā)展出來(lái)，有些是改進(jìn)衍生的，有些是全新研制的。F-14艦載戰(zhàn)斗機(jī)和F-15戰(zhàn)斗機(jī)是使用改型的液壓助力發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)[4],如圖3所示。F-16采用在運(yùn)輸車(chē)基礎(chǔ)上衍生的無(wú)液壓助力安裝車(chē)，采用手動(dòng)絲杠-套筒裝置調(diào)節(jié)。F-18艦載戰(zhàn)斗機(jī)是采用全新的緊湊型液壓助力安裝車(chē)[5-6]。F-15戰(zhàn)斗機(jī)的后期型安裝車(chē)增加下層導(dǎo)軌，形成新的雙層導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。上層導(dǎo)軌基本保持不變，與滾輪裝置配合，用于發(fā)動(dòng)機(jī)在安裝車(chē)和運(yùn)輸車(chē)等設(shè)備之間的轉(zhuǎn)移，新的下層導(dǎo)軌用于連接承載發(fā)動(dòng)機(jī)。

20世紀(jì)90年代末以來(lái)，美國(guó)先后發(fā)展了F-22和F-35兩款第四代戰(zhàn)斗機(jī)，與之配套發(fā)展的兩種發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)分別用于安裝F119和F135發(fā)動(dòng)機(jī)。這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)采用全新的結(jié)構(gòu)，主要特點(diǎn)是不采用液壓助力系統(tǒng)，而是采用完全機(jī)械式作動(dòng)筒[7-10]，F(xiàn)-35的安裝車(chē)如圖4所示。

除了美國(guó)外，法國(guó)、英國(guó)、瑞典、（前）蘇聯(lián)/俄羅斯等國(guó)也為戰(zhàn)斗機(jī)配套發(fā)展了發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)。

圖1 Air Logistics 4000系列發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)Fig.1 Air Logistics 4000 series engine trailer

總體而言，美國(guó)等西方航空技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家在戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)設(shè)備研制和使用等方面一直走在世界前列。通過(guò)采用新技術(shù)、新原理實(shí)現(xiàn)安裝車(chē)跨代發(fā)展，基本上實(shí)現(xiàn)一代飛機(jī)一代發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)。安裝車(chē)設(shè)備很早就實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、小型化，并且是成體系、系列化發(fā)展。

（前）蘇聯(lián)/俄羅斯在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)的研制能力也較強(qiáng)，較好地滿(mǎn)足了機(jī)型配套的要求，安裝車(chē)具有堅(jiān)固耐用、實(shí)用可靠等優(yōu)點(diǎn)，但尺寸和重量大，較笨重，在標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、小型化、系列化等方面落后于美歐產(chǎn)品。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)與相配套的保障設(shè)備Fig.2 Engine trailer and matching support equipments

我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)技術(shù)還相對(duì)落后，相關(guān)工作不太受重視，這種狀況需要改變。

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)技術(shù)分析

1 安裝車(chē)基本設(shè)計(jì)要求和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)要滿(mǎn)足比較苛刻的設(shè)計(jì)要求，主要有：功能和性能，使用操縱性/人機(jī)工效，可靠性、維修性和保障性，標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化和小型化，成本價(jià)格以及運(yùn)輸和存放等。要實(shí)現(xiàn)有效承載發(fā)動(dòng)機(jī)載荷，與飛機(jī)精確定位和相對(duì)位置調(diào)整，可靠送進(jìn)及退出（裝卸）發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖3 F-15的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)Fig.3 Engine trailer of F-15 fighter

圖4 F-35的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)Fig.4 Engine trailer of F-35 fighter

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)設(shè)計(jì)要與適配的飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝設(shè)計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝方式-作業(yè)流程充分協(xié)調(diào)，貫徹和實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的保障性、維修性等方面的要求，如發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝時(shí)間等指標(biāo)[11]。飛機(jī)方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)的設(shè)計(jì)，兩者有效協(xié)調(diào)，進(jìn)而獲得最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝設(shè)計(jì)和安裝方式-安裝車(chē)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性解決方案。需要指出的是，合理的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝設(shè)計(jì)可以有效簡(jiǎn)化安裝車(chē)設(shè)計(jì)，如易接近、可快速拆卸的連接裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)艙輔助導(dǎo)軌，輔助定位裝置，“干凈的（裸露外凸的附件較少）”的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁設(shè)計(jì)等。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量保證較好的安裝特性/性能，如良好的承載結(jié)構(gòu)和機(jī)械連接接口設(shè)計(jì)，表面盡可能“干凈”等。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝方式包括：鉆洞式或半鉆洞式，舉升式和拉升式，以及脫開(kāi)后機(jī)身敞開(kāi)拆裝等，目前以前兩種為主，相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)主要為鉆洞式和舉升式，而歐洲國(guó)家目前多采用拉升式安裝車(chē)。

2 安裝車(chē)的技術(shù)特點(diǎn)概述

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)是一種較為復(fù)雜的機(jī)械裝置，一般采用帶牽引桿四輪拖車(chē)設(shè)計(jì)，四輪底盤(pán)-車(chē)架上安裝機(jī)械或機(jī)械-液壓助力承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)連接-固定系統(tǒng)。

四輪底盤(pán)保證安裝車(chē)的地面移動(dòng)和轉(zhuǎn)運(yùn)要求。安裝車(chē)的四輪底盤(pán)無(wú)行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，需要人力推動(dòng)作業(yè)或轉(zhuǎn)運(yùn)，或者由牽引車(chē)牽引轉(zhuǎn)運(yùn)。最大牽引速度可達(dá)15～20km/h。大多數(shù)安裝車(chē)可以通過(guò)導(dǎo)軌端部連接裝置串聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)多車(chē)串聯(lián)，由1臺(tái)牽引車(chē)牽引。

承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)一般可實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)（可達(dá)六自由度），包括較大行程的升降、縱移，以及較小行程的俯仰、滾轉(zhuǎn)、橫移和偏航（有限的姿態(tài)和位置調(diào)整或微調(diào)）。由于承受發(fā)動(dòng)機(jī)等重載荷，使發(fā)動(dòng)機(jī)上升的舉升力和功耗都較大，因此廣泛采用液壓助力升降系統(tǒng)，手動(dòng)液壓泵為升降作動(dòng)筒提供液壓動(dòng)力。承載-升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)普遍采用七連桿+液壓作動(dòng)筒裝置，少數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)采用簡(jiǎn)單的螺旋絲杠-套筒機(jī)械裝置。最新的F-22和F-35戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)采用完全機(jī)械式作動(dòng)筒，省去了復(fù)雜的液壓系統(tǒng)。

3 安裝車(chē)的結(jié)構(gòu)組成

典型現(xiàn)代（噴氣戰(zhàn)斗機(jī)）發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)的基本結(jié)構(gòu)可大致分為3個(gè)部分： （1）底部四輪底盤(pán)-基本承載框架；（2）中部承載 - 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；（3）頂部發(fā)動(dòng)機(jī)連接-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。如圖5所示。

底盤(pán)-承載框架上一般帶有下述子系統(tǒng) /裝置：（1）四輪底盤(pán)，包括底盤(pán)框架、車(chē)輪及其連接結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)，前后兩組車(chē)輪組件的方向可調(diào)（有些設(shè)計(jì)高度也可調(diào)）；（2）牽引桿-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)向；（3）四組地腳裝置，用于將定位后的安裝車(chē)穩(wěn)定在地面上；（4）液壓系統(tǒng)組件，包括液壓油箱、手動(dòng)液壓泵（兩個(gè)）、控制閥、液壓鎖等。美國(guó)安裝車(chē)液壓系統(tǒng)附件通常安裝在底部結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，利用內(nèi)部空間，縮小外部尺寸；（5）工具箱等。頂部有與承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)多連桿系統(tǒng)的連接接頭。美系安裝車(chē)普遍采用車(chē)輪高度可調(diào)設(shè)計(jì)，車(chē)輪安裝在可調(diào)支臂/連桿機(jī)構(gòu)上，專(zhuān)用液壓作動(dòng)筒用于驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)/支臂，使車(chē)輪組件相對(duì)底盤(pán)固定或偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)時(shí)使車(chē)體上升或下降，實(shí)際上是一級(jí)升降機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)還有一定的緩沖功能，并能將機(jī)輪全部收起，縮小存放尺寸。俄羅斯的安裝車(chē)一般不帶車(chē)輪液壓升降裝置。

圖5 典型發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)的結(jié)構(gòu)組成（Air Logistics T4100）Fig.5 Sturcture composition of a typical engine trailers （Air Logistics T4100）

中部承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)一般包括：下部手動(dòng)液壓助力升降-俯仰運(yùn)動(dòng)空間多連桿系統(tǒng)，上部橫移-偏航、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)五自由度運(yùn)動(dòng)。液壓助力多連桿系統(tǒng)包括兩組平面七連桿（兩者之間有橫向連桿）。七連桿系統(tǒng)由基本的六連桿結(jié)構(gòu)加上一根穩(wěn)定桿-支撐桿。六連桿系統(tǒng)包括上下兩根縱向連桿和兩側(cè)四根主升降運(yùn)動(dòng)桿。運(yùn)動(dòng)桿兩兩一組，兩桿之間安裝液壓作動(dòng)筒，可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)桿系運(yùn)動(dòng)。

上部橫移-偏航、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)部件包括：頂部?jī)筛叫胁贾玫目v向?qū)к?，兩根連接導(dǎo)軌的橫向弧形鋼管橫梁，底座組件等。兩弧形鋼管頂部端頭與導(dǎo)軌之間可以安裝轉(zhuǎn)接立柱，用于改變導(dǎo)軌-安裝車(chē)的高度。弧形鋼管安裝底座的槽形底座內(nèi)部有能相對(duì)其移動(dòng)的橫移底座（可稱(chēng)“搖籃組件”），并有鋼管承載滾輪和限位器，實(shí)現(xiàn)弧形鋼管及其連接的雙導(dǎo)軌的橫移、偏航和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

整體上承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)/舉升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)五自由度運(yùn)動(dòng)或調(diào)解能力，包括：較大行程的升降，較小行程的俯仰、滾轉(zhuǎn)、橫移和偏航，并能進(jìn)行姿態(tài)和位置調(diào)整或微調(diào)。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)/舉升機(jī)構(gòu)具有防卡滯能力，在送進(jìn)-調(diào)解作業(yè)過(guò)程中不使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生擺動(dòng)。最大舉升行程約1.0～2.0m。俯仰姿態(tài)角和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)角調(diào)節(jié)范圍一般達(dá)到±10°，偏航姿態(tài)角調(diào)節(jié)范圍一般約±3°，橫向移動(dòng)行程約200mm[2，12]。

頂部發(fā)動(dòng)機(jī)連接-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給，美系發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)主要采用滾輪裝置+上部連接框架設(shè)計(jì)。連接框架有簡(jiǎn)單框架和吊籠式兩種設(shè)計(jì)，前者適用于單層導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，后者適用于雙層導(dǎo)軌設(shè)計(jì)。早期安裝車(chē)普遍采用簡(jiǎn)單框架設(shè)計(jì)，框架直接與發(fā)動(dòng)機(jī)連接（主要是發(fā)動(dòng)機(jī)下部?jī)蓚?cè)的前后兩組安裝邊上的機(jī)械接口），框架底部的兩組四套滾輪裝置與導(dǎo)軌配合實(shí)現(xiàn)縱向滑動(dòng)，縱向進(jìn)給行程約2.0～3.0m。輕型發(fā)動(dòng)機(jī)直接使用人力推動(dòng)，重型發(fā)動(dòng)機(jī)增加連接結(jié)構(gòu)和送進(jìn)絞盤(pán)，增加中央縱向槽形梁，連接在兩根弧形鋼管中央頂部位置。槽形梁內(nèi)部有手動(dòng)絞盤(pán)系統(tǒng)，絞盤(pán)通過(guò)連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)縱移，絞盤(pán)系統(tǒng)有自鎖功能，在大坡度角情況下能夠承受發(fā)動(dòng)機(jī)沿滑軌方向的分力。

雙層導(dǎo)軌安裝車(chē)在前面所述的中部承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的頂部增加一組下層導(dǎo)軌，下層導(dǎo)軌由弧形橫梁等結(jié)構(gòu)提供支撐，導(dǎo)軌與發(fā)動(dòng)機(jī)的底部支撐框架配合，框架沿導(dǎo)軌滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的送進(jìn)和退出。吊籠框架主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)在不同設(shè)備之間的轉(zhuǎn)移，以及在安裝車(chē)上的長(zhǎng)時(shí)間存放（駐車(chē)）和轉(zhuǎn)運(yùn)。發(fā)動(dòng)機(jī)被吊籠定位固定在安裝車(chē)上后，可與下層導(dǎo)軌連接，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝時(shí)，整個(gè)吊籠框架拆下。吊籠框架外形像一個(gè)扣在發(fā)動(dòng)機(jī)中段上方的方形籠子，采用鋼制型材-管材焊接框架結(jié)構(gòu)，框架與發(fā)動(dòng)機(jī)之間有兩側(cè)和頂部的多組連接接口，分別與發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)推力銷(xiāo)和安裝邊連接。

（前）蘇聯(lián)/俄羅斯和我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)頂部設(shè)計(jì)不同于西方國(guó)家，主要為四輪滑車(chē)+滑車(chē)軌道框架系統(tǒng)，“[”形截面型材焊接構(gòu)成矩形的滑車(chē)軌道框架。四輪滑車(chē)的滑輪與縱向軌道框架配合沿縱向送進(jìn)或后退，一般采用鋼索-絞盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是滑輪與軌道之間的摩擦力較大，存在磨損問(wèn)題，操縱力較大。優(yōu)點(diǎn)是軌道可以設(shè)計(jì)成特定形狀，滑車(chē)-軌道配合可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給-后退過(guò)程中復(fù)雜的姿態(tài)和路徑變化，蘇-27飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)頂部就采用這種設(shè)計(jì)，如圖6所示。此外，其滑車(chē)頂部發(fā)動(dòng)機(jī)連接系統(tǒng)具有小行程橫移自由度，四根均布的豎向絲桿具有多自由度微調(diào)功能，整體上結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜和特殊。

除了上述結(jié)構(gòu)外，安裝車(chē)還設(shè)計(jì)有定位裝置，用于安裝車(chē)-發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于飛機(jī)的準(zhǔn)確定位，在保證拆裝作業(yè)效率方面往往起著關(guān)鍵性作用。定位裝置通常為機(jī)械式結(jié)構(gòu)，通過(guò)與飛機(jī)結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)或轉(zhuǎn)接裝置對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)定位，今后定位裝置將采用光電系統(tǒng)等新技術(shù)。

4 液壓助力多連桿承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)的中部承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的下部手動(dòng)液壓助力升降-俯仰運(yùn)動(dòng)空間多連桿系統(tǒng)是技術(shù)關(guān)鍵。多連桿系統(tǒng)包括兩組平面七連桿（兩者之間有橫向連桿），如圖7所示。七連桿系統(tǒng)由基本的六連桿結(jié)構(gòu)（圖7中的桿AB、GBC、CD、DE、EF和AF）加上一根穩(wěn)定桿-支撐桿（GH）。地面固定桿AH與AF合計(jì)為一根。六連桿系統(tǒng)包括上下兩根縱向連桿（CD、AF）和兩側(cè)四根主升降運(yùn)動(dòng)桿（AB、GBC、DE、EF）。運(yùn)動(dòng)桿兩兩一組，兩桿之間安裝液壓作動(dòng)筒，可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)桿系運(yùn)動(dòng)。升降運(yùn)動(dòng)桿主要承受垂直方向的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和上部結(jié)構(gòu)（及自身結(jié)構(gòu)）重量載荷。在液壓作動(dòng)筒工作的情況下，六連桿結(jié)構(gòu)中的兩組升降運(yùn)動(dòng)桿AB和GBC、DE和EF分別等效于一根桿，這樣整個(gè)桿系成為不具有穩(wěn)定性的四連桿系統(tǒng)，因此需要穩(wěn)定桿。在兩側(cè)升降運(yùn)動(dòng)桿高度不同時(shí)，頂部發(fā)動(dòng)機(jī)等載荷有俯仰姿態(tài)角，產(chǎn)生重力的側(cè)向分量，需要穩(wěn)定桿-支撐桿平衡。

圖6 蘇-27系列飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)Fig.6 Engine trailer of Su-27 series fighter

圖7 七連桿系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig.7 Schematic diagram of 7-link mechanism

六連桿系統(tǒng)C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是沿豎直方向的直線(xiàn)（在一定范圍內(nèi)），由四連桿ABGH來(lái)實(shí)現(xiàn)。四連桿ABGH需要有特定的長(zhǎng)度組合，其中一種組合是AB=BG+GH=2AH，通過(guò)研究和設(shè)計(jì)可以得到其他多種組合。C點(diǎn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)行程有一個(gè)最大值Smax，此時(shí)∠ABC達(dá)到最大。Smax實(shí)際上決定安裝車(chē)升降行程，因此四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡量實(shí)現(xiàn)大的Smax值。

四連桿ABGH中的桿BG和GH在六連桿機(jī)構(gòu)升高的整個(gè)過(guò)程中，載荷需要在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?duì)于AB=BG+GH=2AH的四連桿系統(tǒng)，桿BG和GH需要根據(jù)受載情況，選取BG和GH之間適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度組合。

升降運(yùn)動(dòng)桿AB和GBC、DE和EF在液壓作動(dòng)筒作用下分別繞B點(diǎn)和E點(diǎn)展開(kāi)，液壓作動(dòng)筒分別主要承受C點(diǎn)和D點(diǎn)傳入的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和頂部結(jié)構(gòu)重量載荷。計(jì)算C點(diǎn)和D點(diǎn)載荷對(duì)于鉸鏈點(diǎn)B和E的力矩，該力矩分別由兩側(cè)作動(dòng)筒平衡。B和E點(diǎn)到兩側(cè)作動(dòng)筒軸線(xiàn)的距離即為力臂，將力矩除以力臂得到作動(dòng)筒的載荷。連桿系統(tǒng)升起過(guò)程中，液壓作動(dòng)筒的力臂和載荷不斷變化。設(shè)計(jì)時(shí)，需選取合適的作動(dòng)筒連接點(diǎn)L1和L2、L1′和L2′，以控制最大載荷。

為了解算桿系升降過(guò)程中復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和載荷的變化過(guò)程，設(shè)計(jì)上采用CATIA的動(dòng)態(tài)仿真功能進(jìn)行仿真分析，或采用Matlab、Adams等軟件進(jìn)行仿真分析。整個(gè)系統(tǒng)要進(jìn)行多約束條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣才能得到滿(mǎn)意的結(jié)果。

5 安裝車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化設(shè)計(jì)

美歐的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)充分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化設(shè)計(jì)。安裝車(chē)上部采用標(biāo)準(zhǔn)平行雙導(dǎo)軌系統(tǒng)，導(dǎo)軌為鋁制標(biāo)準(zhǔn)型材，有普通和重載兩種規(guī)格，前者為I形截面，后者為A形截面。導(dǎo)軌間距有幾種規(guī)格，對(duì)應(yīng)不同規(guī)格的安裝車(chē)，導(dǎo)軌端部有快速拆卸連接裝置，可以實(shí)現(xiàn)雙導(dǎo)軌-安裝車(chē)的連接，如圖8所示。通過(guò)快接雙導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)實(shí)現(xiàn)與配裝相同標(biāo)準(zhǔn)雙導(dǎo)軌的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)輸車(chē)、維修臺(tái)架和試車(chē)臺(tái)架連接，實(shí)現(xiàn)相互配合工作。專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的滾輪裝置與導(dǎo)軌配合使用能沿其滑動(dòng)，滾輪裝置頂部的連接裝置連接固定發(fā)動(dòng)機(jī)，滾輪裝置如圖9所示。滾輪裝置連接的發(fā)動(dòng)機(jī)可沿連接的導(dǎo)軌系統(tǒng)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在不同車(chē)/架之間的轉(zhuǎn)移，使用非常方便。

比較有代表性的是Air Logistics公司的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)，有通用型、中等承載的4000系列，輕載的1000系列和重載的6000系列，除了1030型以外的所有安裝車(chē)的機(jī)輪都有90°的最大偏轉(zhuǎn)角，可以使安裝車(chē)具有橫向移動(dòng)和繞中心旋轉(zhuǎn)的功能，所有型號(hào)都可配裝中央絞盤(pán)組件（縱向送進(jìn)—拖拽裝置），在導(dǎo)軌傾斜的情況下可確保重載荷的移動(dòng)，6000系列帶有（電力）慢速驅(qū)動(dòng)裝置和綜合動(dòng)力套件。

Air Logistics公司系列發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，主要尺寸和技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

圖8 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌及其端部連接和限位裝置Fig.8 Standard rails and tip end connecting and stopping devices

圖9 滾輪裝置Fig.9 Roller adapters

6 發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)產(chǎn)品和技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將是實(shí)現(xiàn)更高程度的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、小型化，并實(shí)現(xiàn)一定程度自動(dòng)化和智能化，新一代安裝車(chē)可能呈現(xiàn)完全不同的技術(shù)面貌。

材料、結(jié)構(gòu)、工藝、系統(tǒng)將可能全面更新，整體布局和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)將更加優(yōu)化。應(yīng)用新材料，全新的升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，采用精密制造技術(shù)，配裝新的作動(dòng)系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)。作動(dòng)系統(tǒng)方面，將可能從手動(dòng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械作動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展到電力作動(dòng)系統(tǒng)，可能進(jìn)一步配裝伺服控制系統(tǒng)和精密測(cè)量系統(tǒng)，使安裝車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)而精確的進(jìn)給和姿態(tài)-位置調(diào)整。更精密的定位裝置，采用現(xiàn)代光電探測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安裝車(chē)與飛機(jī)之間的快速精確定位，大幅度提高作業(yè)效率。安裝車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)承載裝置增加載荷傳感器，隨時(shí)監(jiān)控安裝過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的變化。采用分布式智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有一定的干涉自動(dòng)識(shí)別能力，有效避免安裝作業(yè)過(guò)程中飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)受損傷。

先進(jìn)安裝車(chē)實(shí)例分析

1 F-18的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)

F-18系列艦載戰(zhàn)斗機(jī)配裝兩臺(tái)F404/F414發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)艙下部可完全打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)采用舉升式安裝方式。作為一種專(zhuān)用艦載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)，該車(chē)非常值得研究。

該安裝車(chē)根據(jù)艦載使用要求和F-18飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了小型化、輕量化，結(jié)構(gòu)緊湊，如圖10所示。主要特點(diǎn)： （1）底盤(pán)部分有4個(gè)橫向輪組件，用于安裝作業(yè)時(shí)安裝車(chē)對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)/面與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)理論軸線(xiàn)/面對(duì)正。橫向輪和底盤(pán)框架采用快速拆裝系統(tǒng)，橫向輪組件的矩形截面連接管與底盤(pán)上的矩形截面立柱（兩側(cè)框架四角各一，焊接）套合，兩者之間有配合的螺栓孔，使用螺栓連接。橫向輪組件不使用時(shí)，掛裝在底盤(pán)左側(cè)框架有4個(gè)立柱上（與安裝立柱基本相同，但方向相差90°）；底盤(pán)上有車(chē)輪高度調(diào)節(jié)液壓作動(dòng)筒系統(tǒng)，用于增大舉升作業(yè)行程。（2）中部承載-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用小尺寸、緊湊設(shè)計(jì)，頂部雙導(dǎo)軌采用窄軌距設(shè)計(jì)，液壓作動(dòng)筒布置在上下主升降運(yùn)動(dòng)桿之間（三者軸線(xiàn)共面），有效降低了收放尺寸。雙導(dǎo)軌的弧形連接橫桿采用矩形截面，并采用小尺寸限位-承載銷(xiāo)，取消了橫移運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。（3）頂部采用單獨(dú)的發(fā)動(dòng)機(jī)連接平臺(tái)設(shè)計(jì)，該平臺(tái)用于末段送進(jìn)和調(diào)整（在下部底盤(pán)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)舉升到接近安裝高度之后）。平臺(tái)上還有發(fā)動(dòng)機(jī)推力銷(xiāo)和渦輪機(jī)匣頂部插耳的連接裝置，可將發(fā)動(dòng)機(jī)可靠的固定，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在安裝車(chē)上短期貯存和轉(zhuǎn)運(yùn)。平臺(tái)上部有3組發(fā)動(dòng)機(jī)頂托連接裝置，包括：（1）中部靠近發(fā)動(dòng)機(jī)重心附近的大尺寸調(diào)節(jié)絲杠，用于發(fā)動(dòng)機(jī)舉升送進(jìn)階段的高度調(diào)整，帶4根均布的手動(dòng)調(diào)節(jié)桿，具有較好的可達(dá)性。（2）前部?jī)蓚€(gè)連接裝置與中介機(jī)匣下部接頭連接。（3）后部叉形輔助連接-安全裝置。頂托連接裝置采用快接設(shè)計(jì)，在發(fā)動(dòng)機(jī)安裝到位后，可方便實(shí)現(xiàn)分離。平臺(tái)上前后各有一根橫向位置調(diào)節(jié)絲杠裝置，實(shí)現(xiàn)橫移和偏航微調(diào)。

表 1 Air Logistics系列發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)的尺寸和技術(shù)數(shù)據(jù)[2]

兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)各有一套輔助定位裝置，左右對(duì)稱(chēng)布置。每套包括前后兩個(gè)定位標(biāo)尺，都為精密機(jī)加件，分別精確固定在靠近飛機(jī)對(duì)稱(chēng)中心面的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)側(cè)框結(jié)構(gòu)上，標(biāo)尺結(jié)構(gòu)大部分伸出機(jī)艙外表面。發(fā)動(dòng)機(jī)舉升送進(jìn)時(shí)，安裝人員觀察標(biāo)尺確定發(fā)動(dòng)機(jī)位置/姿態(tài)偏差，進(jìn)而進(jìn)行修正。

2 F-22的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)

F-22配裝兩臺(tái)F119發(fā)動(dòng)機(jī)，采用鉆洞式安裝方式，編號(hào)A/M32M-34的安裝車(chē)由波音公司設(shè)計(jì)。

A/M32M-34沿用以前安裝車(chē)的的基本布局，主要改進(jìn)是采用機(jī)械式作動(dòng)系統(tǒng)[6]，如圖11所示。使用手輪組件驅(qū)動(dòng)的機(jī)械螺旋作動(dòng)筒，前后兩組4個(gè)主驅(qū)動(dòng)手輪，每組中的左右兩側(cè)手輪之間有機(jī)械連接，能實(shí)現(xiàn)同步操作。雙層導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，下層導(dǎo)軌與發(fā)動(dòng)機(jī)后部結(jié)構(gòu)連接。在發(fā)動(dòng)機(jī)安裝作業(yè)時(shí)，下層導(dǎo)軌連接-承載結(jié)構(gòu)使發(fā)動(dòng)機(jī)前部處于懸臂狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)對(duì)正后，發(fā)動(dòng)機(jī)從安裝滑軌直接滑動(dòng)到布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部的一組相似的延長(zhǎng)滑軌上，發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)到位后，進(jìn)行安裝連接。發(fā)動(dòng)機(jī)短艙隔框下部可以向下打開(kāi)，以便于發(fā)動(dòng)機(jī)安裝。發(fā)動(dòng)機(jī)與安裝車(chē)下層導(dǎo)軌連接裝置之間使用快卸接頭，發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)安裝位置后，可以快速分離。單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)之間有8個(gè)主要接口，打開(kāi)連接裝置后，維護(hù)人員可以拆卸和更換發(fā)動(dòng)機(jī)，用時(shí)大約75min。安裝車(chē)主要參數(shù)：車(chē)長(zhǎng)約4.3m，寬1.83m，高 度 0.97～1.52m。 空 重 約1542kg，最大承載 3402kg。

圖10 F-18飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)Fig.10 Engine trailer of F-18 fighter

圖11 F-22的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)Fig.11 Engine trailer of F-22 fighter

圖12 F-35發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)細(xì)節(jié)圖Fig.12 Details of engine trailer of F-35 fighter

3 F-35的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)

F-35戰(zhàn)斗機(jī)配裝1臺(tái)F135大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，采用鉆洞式安裝方式，安裝車(chē)由澳大利亞馬蘭德精密工程公司設(shè)計(jì)和制造。

該安裝車(chē)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)并采用精密制造技術(shù)。結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的優(yōu)化減重設(shè)計(jì)，大量使用高性能材料、高精度機(jī)加件，很多構(gòu)件采用新的結(jié)構(gòu)形式。調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)成各種規(guī)格的手輪，類(lèi)似機(jī)床設(shè)備，進(jìn)行了較好的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)。機(jī)械作動(dòng)筒有兩組超大尺寸驅(qū)動(dòng)手輪，發(fā)動(dòng)機(jī)后部連接支架系統(tǒng)等零件經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，一些運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)有外罩，全機(jī)零件數(shù)量達(dá)12000多項(xiàng)，結(jié)構(gòu)零件之間廣泛使用機(jī)械連接件，較少采用焊接。因此，該安裝車(chē)整體上看如同精密機(jī)床，如圖12所示。

比較特殊的設(shè)計(jì)是上層導(dǎo)軌設(shè)計(jì)成兩段，其中一段可以拆卸，用作定位-對(duì)接裝置的一部分。定位-對(duì)接裝置主體為多根連桿構(gòu)成的H形支架，其頂部與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙后部隔框的基準(zhǔn)連接，下部支撐在地面上，兩根拆下的導(dǎo)軌安裝固定在H形支架垂直方向，平行于地面。安裝車(chē)兩側(cè)導(dǎo)軌與定位-對(duì)接裝置導(dǎo)軌對(duì)正實(shí)現(xiàn)安裝車(chē)定位，與F-22發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)相比，盡管細(xì)節(jié)上差別很大，但從基本布局看，兩者仍相似，包括雙層導(dǎo)軌設(shè)計(jì)、多連桿升降系統(tǒng)等，但是升降連桿-機(jī)械作動(dòng)筒系統(tǒng)采用了全新的設(shè)計(jì)，還有待深入分析和研究。F-35發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)廣泛采用新技術(shù)和新設(shè)計(jì)，因此性能上達(dá)到較高的水平，但存在的不足是造價(jià)高達(dá)300萬(wàn)美元。

未來(lái)展望

噴氣戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)產(chǎn)品和技術(shù)作為重要保障設(shè)備和工藝裝備，在過(guò)去的60年里，獲得了較大發(fā)展，基本實(shí)現(xiàn)了與戰(zhàn)斗機(jī)的同步發(fā)展，今后將會(huì)有更大的發(fā)展空間。新一代安裝車(chē)可綜合采用各種新技術(shù)，呈現(xiàn)新面貌，自動(dòng)化和智能化方面可達(dá)到一個(gè)新水平。

美國(guó)等西方國(guó)家在這一領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，俄羅斯的產(chǎn)品也有自己的特色，我國(guó)在這方面相對(duì)較弱。我國(guó)應(yīng)該根據(jù)戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展需求，充分借鑒國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)和成功做法，開(kāi)展高性能發(fā)動(dòng)機(jī)安裝車(chē)產(chǎn)品發(fā)展和技術(shù)研究工作。

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