教練機(jī)跨代中的保障設(shè)備研究

阿西達(dá)，巴 洪，王彥曉，沈衛(wèi)東

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

按照《裝備綜合保障通用要求》，保障設(shè)備是指使用與維修裝備所需的設(shè)備，包括測試設(shè)備、維修設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、計(jì)量與校準(zhǔn)設(shè)備、搬運(yùn)設(shè)備、拆裝設(shè)備、工具等，是綜合保障要素之一。初級教練機(jī)與高級教練機(jī)都配備了可滿足飛機(jī)全壽命周期內(nèi)保障工作需求的保障設(shè)備，經(jīng)過外場多年的使用驗(yàn)證及持續(xù)的優(yōu)化改進(jìn)，客戶逐漸建立了對多項(xiàng)設(shè)備相對固定的操作方法和使用習(xí)慣。隨著保障設(shè)備的不斷創(chuàng)新和“三化”要求的加強(qiáng)，經(jīng)客戶反饋，存在早期為初級教練機(jī)研發(fā)配備的保障設(shè)備能滿足使用需求，但其設(shè)計(jì)理念和加工工藝已不適應(yīng)現(xiàn)在的需求，并與高級教練機(jī)的多項(xiàng)設(shè)備銜接度較差的問題。本文對上述兩型飛機(jī)配套的典型保障設(shè)備進(jìn)行介紹，結(jié)合具體實(shí)例展開提高保障設(shè)備銜接性的分析，并針對跨代培養(yǎng)模式中保障設(shè)備的設(shè)計(jì)工作提出問題和解決方法。

1 典型保障設(shè)備及銜接性分析

1.1 初級教練機(jī)典型保障設(shè)備

某型初級教練機(jī)是我國自行設(shè)計(jì)和制造的串座式、單發(fā)、下單翼初級教練機(jī)，可完成第一階段飛行的全部訓(xùn)練科目。

因其保障需求較小，配備的保障設(shè)備數(shù)量較少。包括用于防護(hù)的各類布套、系留裝置、各類保護(hù)罩、輪擋，用于止動(dòng)活動(dòng)部件的鎖緊夾和弓形夾，用于牽引的牽引器，用于輔助的加油凳和腳踏板，用于頂起飛機(jī)的各千斤頂，及其他針對該機(jī)型設(shè)計(jì)的夾具等隨機(jī)設(shè)備；專用工具部分配備了拆裝上位鎖應(yīng)急活門扳手、裝卸前主輪軸之專用扳手等專用工具；通用工具中包括多規(guī)格、多類型的扳手、起子等貨架產(chǎn)品。

在保障設(shè)備中，部分專用工具及隨機(jī)設(shè)備具有較強(qiáng)的針對性，如布套依據(jù)飛機(jī)外形制作，包括空速管布套，左、右外翼布套，座艙布套，垂直、水平尾翼布套，主起落架機(jī)輪布套和機(jī)身布套，使用時(shí)各部分采用粘扣連接，并在連接處用縫在邊緣的布帶綁系牢靠；千斤頂包括頭部千斤頂、中翼千斤頂和機(jī)身尾部千斤頂（見圖1～圖3），其升降部分為螺桿結(jié)構(gòu)，支托部分沒有采用典型的頂窩或頂頭結(jié)構(gòu)，而是依據(jù)飛機(jī)頂起位置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。頭部千斤頂?shù)闹胁糠譃橥屑苄问?，中翼千斤頂?shù)闹胁糠譃閼冶凵斐龅捻旑^，機(jī)身尾部千斤頂與飛機(jī)尾撬配合，可“套”在尾撬支承處；手拖牽引器和配合牽引車使用的牽引器依據(jù)輪軸處的結(jié)構(gòu)尺寸做成叉狀連接形式，見圖4；輪擋的主要結(jié)構(gòu)為可與輪胎貼合的弧面及可抓地的錐狀末端；加油凳和工作梯依據(jù)使用工況的人機(jī)工效要求設(shè)計(jì)了合適的步長和高度；系留裝置由鋼索和調(diào)節(jié)板組成，調(diào)節(jié)板上設(shè)有孔洞，可實(shí)現(xiàn)鋼索以不同的長度張緊。

圖1 初級教練機(jī)頭部千斤頂

圖2 初級教練機(jī)中翼千斤頂

圖3 初級教練機(jī)機(jī)身尾部千斤頂

圖4 初級教練機(jī)牽引器

1.2 高級教練機(jī)典型保障設(shè)備

某型高級教練機(jī)為串座、兩側(cè)進(jìn)氣、中等展弦比、前三點(diǎn)式起落架布局，具有多種外掛構(gòu)型，具有良好的飛行性能和教學(xué)基礎(chǔ)。采用三軸、四余度、數(shù)字式、全權(quán)限電傳飛行控制系統(tǒng)，在整個(gè)飛行包線范圍內(nèi)有良好的飛行品質(zhì)、優(yōu)良的機(jī)動(dòng)能力以及和緩的失速特性，起飛和著陸速度低，滑跑距離短，飛行平穩(wěn)，容易教學(xué)。

高級教練機(jī)配備的保障設(shè)備較多，隨機(jī)設(shè)備分為機(jī)械、航空軍械、特設(shè)、綜合航電四類，隨機(jī)工具分為機(jī)械、軍械、特設(shè)、綜合航電和通用工具五類。

在隨機(jī)設(shè)備中，機(jī)械部分包括掛梯（見圖5）、輪擋、各類防護(hù)堵蓋和防護(hù)罩、活動(dòng)部件固定夾、系留設(shè)備、安裝輔助設(shè)備、充氣放氣設(shè)備、注油放油設(shè)備、測壓裝置和氣密檢測裝置等；軍械部分包括各類托架和吊具、校靶設(shè)備、軍械設(shè)備的各類保護(hù)套等；特設(shè)包括便攜式多功能測試設(shè)備（見圖6）、氧氣設(shè)備試驗(yàn)器、電氣系統(tǒng)適配箱等；綜合航電包括綜合數(shù)據(jù)記錄地面站、總線信號監(jiān)控儀、外場檢查儀、羅差方位儀、平顯校靶儀等。

圖5 掛梯（主梯部分）

圖6 高級教練機(jī)便攜式多功能測試設(shè)備

在隨機(jī)工具中，各工具依據(jù)不同專業(yè)的需要進(jìn)行分類，包括機(jī)械常用箱、飛控系統(tǒng)油管拆卸工具箱、平尾拆裝工具箱、百分表、黃油槍、多規(guī)格和多類型的鉗子、起子、扳手等。工具箱和常用箱通常包含通用工具，部分含有專用工具，專用工具為解決特定需求而設(shè)計(jì)。

1.3 保障設(shè)備銜接性分析

上述初級教練機(jī)配套的典型保障設(shè)備具有簡單實(shí)用的特點(diǎn)，由于該機(jī)型服役較早，部分保障設(shè)備的設(shè)計(jì)理念和加工工藝已不符合主流要求。

經(jīng)客戶反映，該教練機(jī)配套的保障設(shè)備目前主要存在以下問題：工作梯、接油車車托樣式老舊，易生銹；千斤頂漆面噴涂粗糙易脫落；輪擋、牽引桿過于原始笨重，使用不便；蒙布布面粗糙，易劃傷飛機(jī)表面涂層。

結(jié)合研發(fā)高級教練機(jī)保障設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，對以上問題進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)上述設(shè)備具有較大的改進(jìn)空間。同時(shí)，高級教練機(jī)在飛控系統(tǒng)等方面與初級教練機(jī)具有較大區(qū)別，在初級教練機(jī)直上高級教練機(jī)的跨代培養(yǎng)中，保障設(shè)備的銜接性必然會(huì)影響該模式的培養(yǎng)效率。以保障設(shè)備可以完全兼容初級教練機(jī)與高級教練機(jī)的保障需求作為理想狀況，對兩型飛機(jī)保障設(shè)備的銜接性進(jìn)行分析如下：

1）隨著不銹鋼材料的發(fā)展和焊接技術(shù)的改進(jìn)，目前保障設(shè)備中越來越多采用不銹鋼作為原材料，避免了長期使用生銹的問題；對布罩等防護(hù)性非金屬材料，近年來采用的防水防紫外線且表面柔軟細(xì)膩的布料制作的各類蒙布和保護(hù)套，可有效避免劃傷飛機(jī)表面漆層，且購買渠道通暢，性價(jià)比較高；

2）隨著對保障設(shè)備的防腐蝕性等性能提出更高的要求，使之可在更嚴(yán)酷的工況下進(jìn)行作業(yè)，初級教練機(jī)研發(fā)時(shí)期采用的涂漆工藝已落后，易在長期使用中產(chǎn)生脫漆等問題，烤漆工藝由于具有不易脫落的優(yōu)勢已得到廣泛應(yīng)用；底漆和面漆材料近年亦有突破，青島化工研發(fā)的底漆和面漆對海洋環(huán)境適應(yīng)性較佳，值得推廣；

3）牽引、頂起等飛機(jī)常用作業(yè)所需的設(shè)備，可結(jié)合”三化”要求進(jìn)行兼容性設(shè)計(jì)，目前市面上已有可以多機(jī)型通用的電動(dòng)牽引器，使用方便，操作簡單；千斤頂?shù)耐ㄓ迷O(shè)計(jì)也在研發(fā)中，標(biāo)準(zhǔn)化牽頭單位已在規(guī)劃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有望明確統(tǒng)一的頂起接口，將不同載荷和頂起高度要求的千斤頂從多項(xiàng)設(shè)備統(tǒng)一為一項(xiàng)設(shè)備搭配多個(gè)接頭的形式；

4）加油凳、工作梯等輔助設(shè)備，可將載重和高度較為接近的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，或采取折疊結(jié)構(gòu)以滿足不同工況要求；在材料方面可采用復(fù)合材料如CFRP，可在滿足強(qiáng)度的基礎(chǔ)上顯著減輕重量；

5）初級教練機(jī)的系留設(shè)備長度調(diào)節(jié)功能不方便使用，僅能實(shí)現(xiàn)幾種固定長度。目前的主流方式是鋼索采用正反螺紋調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，非金屬吊裝帶和鏈條可采用專用的調(diào)節(jié)器，使用安全可靠；

6）高級教練機(jī)隨機(jī)工具中的貨架產(chǎn)品類型較初級教練機(jī)更為豐富，使用方法等不存在較大的特殊性；專用工具由于具有較強(qiáng)的針對性，實(shí)現(xiàn)銜接的可能性較小。

與初級教練機(jī)相比，高級教練機(jī)的隨機(jī)設(shè)備中包含大量電子產(chǎn)品，其主要由軟件和硬件構(gòu)成。根據(jù)研發(fā)高級教練機(jī)所配的多功能測試設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，將多系統(tǒng)的測試維護(hù)需求集成在同一硬件內(nèi)的可操作性較強(qiáng)，在不影響作業(yè)效率的前提下能顯著減少保障設(shè)備的數(shù)量。將這一思路應(yīng)用于跨代培養(yǎng)中，維護(hù)人員的培訓(xùn)成本會(huì)顯著降低。

從以上分析可知，初級教練機(jī)目前配備的保障設(shè)備從對跨代培養(yǎng)的積極影響方面具備優(yōu)化改進(jìn)的價(jià)值，尤其是可將高級教練機(jī)保障設(shè)備應(yīng)用的成熟技術(shù)“反向”運(yùn)用于初級教練機(jī)，不僅可提高跨代培養(yǎng)的效率，還可促進(jìn)保障設(shè)備的迭代發(fā)展。

2 跨代培養(yǎng)中保障設(shè)備的研發(fā)

2.1 確定需求階段存在的問題和解決方法

目前保障設(shè)備的研發(fā)采取如下模式：

各專業(yè)組提出設(shè)備需求——需求匯總——合并相似需求——設(shè)備研發(fā)。在這一過程中，主要存在以下問題：

1）使用時(shí)機(jī)不夠明確；

2）使用工況不夠明確；

3）不易判斷設(shè)備之間的使用時(shí)機(jī)和使用空間是否沖突。

在跨代培養(yǎng)中，上述問題會(huì)更為復(fù)雜，僅僅基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)劃易產(chǎn)生遺漏。同時(shí)，保障設(shè)備的研發(fā)是不斷迭代優(yōu)化的過程，當(dāng)多方需求同時(shí)提出，如何科學(xué)、高效地對此進(jìn)行匯總分析具有一定的難度。

目前在這一過程中，由于缺乏主動(dòng)的迭代過程，只有在研發(fā)中碰到具體問題時(shí)才會(huì)進(jìn)行二次或多次協(xié)調(diào)，不利于設(shè)備的研制，并容易影響設(shè)備的生產(chǎn)周期和試用情況。

解決方法之一是將初期的分析結(jié)果反饋給提出需求的設(shè)計(jì)人員，尤其是使用時(shí)機(jī)接近或重合、使用工況較為復(fù)雜及具備集成可能性的設(shè)備需求，需提醒相關(guān)人員特別注意，務(wù)必進(jìn)行充分地討論。必要時(shí)該過程可重復(fù)2～3次，直至需求及相關(guān)接口已具備形成落地文件的規(guī)模。

解決方法之二是康曉明等人提出的多階段保障設(shè)備種類歸并優(yōu)化方法，該方法基于數(shù)學(xué)規(guī)劃中的動(dòng)態(tài)規(guī)劃思想，為解決研制階段復(fù)雜裝備的研制主體面向大量保障設(shè)備的種類優(yōu)化問題，提供了理論支撐。相較于以往基于設(shè)計(jì)人員個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的方式，該方法優(yōu)化目標(biāo)明確、計(jì)算方法簡單，因此易于應(yīng)用，但對相關(guān)設(shè)計(jì)人員的水平有較高要求。

2.2 設(shè)計(jì)階段的創(chuàng)新性

積極引入新材料、新工藝和新技術(shù)，是保障設(shè)備研發(fā)創(chuàng)新的重要手段。

在新材料上，例如將Q235A材料的輪擋改為不銹鋼材料，不僅加強(qiáng)了強(qiáng)度特性，而且提高了防腐蝕性能；掛梯由硬鋁改為密度低、強(qiáng)度高的CFRP，使得掛梯的搬運(yùn)和使用更為簡便，并且外觀更加美觀；

在新工藝上，千斤頂?shù)啬_處與地面接觸的橡膠采用了硫化的方式與地腳金屬件相連，該方式可使橡膠與金屬件緊密結(jié)合，不易脫落；

在新技術(shù)上，相關(guān)單位將傳統(tǒng)的平顯校靶方式改為傳統(tǒng)結(jié)合軟件電校的方式，使校靶更為方便和準(zhǔn)確。

關(guān)于保障設(shè)備的創(chuàng)新，石偉等人從技術(shù)層面、管理層面進(jìn)行了原則性分析，并提供了機(jī)制體制創(chuàng)新、建模與仿真技術(shù)應(yīng)用、推廣交互式電子手冊和建立激勵(lì)制度四條思路，具體的應(yīng)用方式需要設(shè)計(jì)部門協(xié)同管理部門不斷摸索前進(jìn)。

3 結(jié)語

初級教練機(jī)直上高級教練機(jī)的跨代培養(yǎng)經(jīng)過實(shí)踐證明行之有效，大大縮短了飛行人才的培養(yǎng)周期，大幅提高了訓(xùn)練效能，然而其中相關(guān)保障設(shè)備的研發(fā)在各個(gè)層面依然有較大的改進(jìn)空間，對此進(jìn)行總結(jié)、思考和研究對提高該模式的培養(yǎng)效率具有積極意義。