无杆飞机牵引车设计浅述

2015-04-26孙玉波刘洋吴志中柳景波

机床与液压 2015年2期

孙玉波，刘洋，吴志中，柳景波

(1.海军驻洛阳地区航空军事代表室，河南新乡 453002;2.新乡平原航空技术工程有限公司，河南新乡 453002)

飞机针对空中任务设计产生，在需要移动至机库、维修间、跑道等地方时，必须依靠牵引才能方便快捷地达到指定目的。汽车牵引车就是一种重要的机场地勤牵引设备。其功能决定了牵引车设计的基本要求:牵引力的要求，能提供足够大的牵引力移动飞机;灵活的可操作性;转向系统、驾驶室和制动系统对于不同路面的适应。

1 牵引车分类及总体设计

1.1 牵引车的分类

目前常用的牵引车分为有杆牵引车和无杆牵引车。

有杆牵引车，即在飞机的前起落架和牵引车之间采用杆件连接，以实现对方向和载荷的传递。这种方式较为传统，在国内使用广泛。

无杆牵引车即飞机的前起落架和牵引车的抱轮系统相连，固定飞机前起落架的自由度，液压抱轮机构对飞机前起落架施加向上的载荷，保证起落架离开地面的情况下再进行牵引工作。

有杆牵引车牵引载荷传递直接，整车空间较大，转弯半径大，作业速度低，稳定性较高。无杆牵引车的液压抱轮系统结构复杂，增加制造成本和后期的维修工作量，整车空间小，连接飞机起落架和抱轮系统的过程可由一人完成，转弯半径小，仅为有杆牵引的半径一半以下，灵活性强，速度高，机动性强。

1.2 牵引车总体设计

牵引车总体设计布局如图1所示。

按牵引车的结构功能可分:驾驶室、电池箱、驱动单元、液压动力单元、托盘等。驾驶室分为A、B双座驾驶，可以根据牵引飞机的需要选择驾驶方向和正对行驶方向的驾驶室，较好地解决了飞机牵引过程中的安全性问题，也为操作人提供了一个舒适的驾驶空间。

图1 无杆牵引车的总体设计图

2 技术现状分析

无杆牵引车技术总体上分为3个部分:其一是移动载车技术;其二是机轮捕获和牵引技术;其三是可靠性技术。

2.1 移动载车技术

移动载车技术相对完备，是总体性能的载体，也是牵引车设计过程中相对重要的一个考量环节。移动载车技术通常包括车体构件、悬挂单元、传动单元、制动单元、转向单元、轮组、驾驶室以及动力单元。

(1)悬挂技术

根据使用需要对气囊悬挂、油缸悬挂、弹簧悬挂和直接连接等功能视成本及工作区域路面情况选择。一般为了提高车辆的乘坐舒适性，通常选用其中的两种悬挂装置并联使用。

(2)传动技术

目前，牵引车多采用静液压传动系统。

采用静液压传动，配备前桥或前后桥静液压驱动系统，牵引平稳无冲击，通过持续的驱动动量的转换，不需换挡即可加速到最大运行速度。车空载时，能以较低的发动机转速达到最大速度，减小了发动机载荷、磨损、噪声和燃油消耗。静液压驱动系统主要元件是变量泵和变量马达，马达驱动车桥，通过差速器和行星齿轮将驱动力矩分配到车轮［4］。

采用液压机械传动，标准的行星齿轮二级减速。这种传动系统简单可靠、一次投入较高，发动机损耗较大，但相对综合维护成本低。驱动形式有前轮驱动、后轮驱动、四轮驱动。因无杆牵引车所具有的独特特点，驱动轮数量应尽可能减少，以节约维修费用、降低轮胎磨损、减轻在光滑表面进行维修牵引时的甩尾危险。

电动无杆牵引车采用可调速直流电机→减速器→差速器→两轮驱动方式。通过调节电机的控制参数，可实现无级调速以及正反运动，结构简单、可靠，运行平稳，能够很好地抑制起步、增速或减速过程中给被牵引飞机的起落架带来的冲击。

2.2 机轮捕获和牵引技术

牵引车对机轮俘获技术的优劣直接影响到牵引飞机的安全问题。目前使用了3种机轮俘获方式:

(1)采用牵引杆将飞机机轮与牵引车连接;

(2)抱轮(夹持－举升装置)方式［5］。由液压机构将抱轮机构伸出并打开夹持机构，前进牵引车使得被牵飞机机轮进入打开的夹持机构范围内，此时反向收回并闭合夹持机构，从而将机轮抱住并拉上举升平台，到达指定位置后，升起举升平台，前轮离地即可以牵引飞机行走。详见图2。

图2 抱轮操作流程

(3)拉轮方式

牵引车靠近被牵引飞机，接近飞机后停止，此时牵引车处于制动状态。此时操作牵引车液压卷盘，将牵引带伸出，将挂钩与围绕在飞机机轮上的牵引带连接，此时反向收紧牵引带，飞机在牵引力的作用下向牵引车移动，待前轮移动到托盘收起后，抬起托盘，同时用备好的固定板将机轮四周固定，启动牵引车反向牵引行走［6］。详见图3。

图3 拉轮操作流程

2.3 可靠性技术

(1)转向技术

牵引车通常采用机械液压助力转向，并设置前桥为转向桥。内置应急转向装置，在高速时也能提供良好的转向性能。遇到突然失去主动力的情况，通过内置辅助动力，将前桥归位，牵引车脱离，为飞机提供便利。最大40°～45°转向角，再加上车的尺寸紧凑，可提供优良的机动性。原理如图4所示。

图4 液压转向原理图

(2)制动技术

制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的车辆降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统;用以使已停驶的车辆驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统;在行车制动系统失效的情况下，保证车辆仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统;在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一无杆牵引车辆都具备的。

制动系统原理如图5所示。