新型舰载机牵引车设计趋势分析

金嘉琦， 高雪， 戚基艳

（沈阳工业大学 机械工程学院，沈阳 110870）

0 引言

舰载机负担着防空、袭岸、侦探、电子作战等多种空中指挥战斗的使命，是包括不同种形式舰上起落舰载机的结合和统称，现已变成航母作战编队攻防体系的主导[1]。舰载机调运作业需与舰载机牵引车协作，不是起飞状况下的舰载机不论在航母舰面甲板上的挪动，或是在出入机库都需要依赖牵引车的牵扯或者顶推来完成。在多种海况的特殊环境下，需依靠其自身能力，应对种类不同舰载机的调运作业，以实现对舰载机的移动和停放[2]。这些非常规的作业条件和使用环境等要素，决定了舰用牵引车特有的性质。

1 舰载机牵引车的必要性

航空母舰现已成为海军必不可少的武器同时也是海上作战最关键的构成部分。凭借着航母，一个国家就能够在阔别其领土、在不依赖当地机场的情形下实施军事作战。直到目前，航母已象征着一个国家的综合国力。

在实训、作战等条件下，航母上的舰载机的位置经常随着舰载机的腾飞、下降及其在库里与板面上种种勤务保障作业产生着不断变化，而且多半操作要在随风浪摇晃的甲板上实施，因此危险系数很大，那么如何才能够更安全、正确地使舰载机迅速转移，以满足调度的需求，是一个至关重要的课题。

由于航母舰载机停放密度大、空间有限、通道狭窄以及海况情况多变等因素，使其作业环境变得更复杂，对牵引车自身也有更高、更特殊化的要求：1）构造紧凑，持有较小的轮廓尺寸，转弯半径小，作业更加灵便。同时，车身高度的矮小也是控制整车重心高度以达到对其稳定性的需求。2）制动力与牵引力应不小于拖拉相同轻重机场飞机的牵引车。因为机场的跑道和滑行道的坡度较小，而航母甲板和机库里会碰到作业面的坡度要大且在不停发生着改变。舰载机牵引车就必须具备更大的牵引力储存才能支配飞机按照指定的路线平稳挪动并精准地制动到位。3）因为舰上空间有限，需用尽可能少的车型和车辆的数目来满足相对较多的舰载作业和勤务需求，在关键时刻不同车辆零配件能够相互替代通用和补偿的能力。4）满足对舰载设施的防爆、防腐蚀性能等的特殊需求。5）要求可使用性、可靠性和可维修性较高。

尽管它在许多的方面有其特殊的需求，但从研发的角度考虑，舰载机牵引车对比机场牵引车存在一些有利的条件主要有：1）对舰载航空器的重量有要求，大多不允许超过35~40 t，机种也有一定限制，因其参数与性能所需的涵盖面小，较易实现标准化和通用化；2）牵引作业时需工作的行程短、行驶空载速度慢、甲板平坦，拥有良好的摩擦特性，也有助于减小发动机使用寿命；3）通常不需要装配驾驶室，也没有载人、载物以及运物的特殊需求，这样也利于减小其设计的结构尺寸并简化非工作的结构部件[3-4]。

2 舰载机牵引车分类

牵引车依照和舰载机的牵引方式，分为有杆牵引和无杆牵引两大类[5]。

有杆牵引车是通过牵引杆将舰载机与牵引车连接到一起，牵引车的牵引与顶推作用都是需要经过牵引杆传交给舰载机。牵引杆独立于舰载机和牵引车，并且在连接工作时，需要至少一人专门担负牵引杆的连接工作，一般是将牵引杆挂到舰载机的前起落架上，牵引时经过牵引杆传递牵引力，并通过牵引杆控制飞机的方向。这类牵引方式在国内较为普遍。

无杆牵引车则取消了与舰载机连接的中间环节——牵引杆，是将牵引杆及担负牵引杆连接的人的作用集合到牵引车的联机装置——夹持举升机构上[6]。

有杆牵引车能够牵引载荷使传递直接，整体占地大，转弯半径也大，工作速度较慢，稳定性强。而无杆牵引车的液压夹持-举升系统结构复杂，制造成本高，维修困难，自身空间小，转弯半径较小，仅为有杆牵引的半径一半不到，行动更敏捷，速度较高[7]。如图1所示，代表了两种类型舰载机的牵引车和舰载机间的作用联系。

图1 舰载机牵引车和舰载机间的作用联系

3 国内外舰载机牵引车的发展现况

3.1 国外舰载机牵引车发展

国外20世纪70年代就已经设计出无杆式飞机牵引车，特别是用在航母、机库、机场等有限的空间场所，供距离短、速度低的调用飞机。20世纪80年代后生产了巨型全功能无杆式牵引车，在作业效率、安全性能等方面取得了较好的成效，经济收益显著，吸引了民航的广泛关注，在欧美地区的应用也日益普及[8]。

美国海军采用牵引车主要是A/S32A-31A型有杆牵引车，机库里则多是A/S32A-32型无杆牵引车。如图2所示，A/S32A-31A型有杆牵引车是一种车身呈扁平造型的矮车身牵引车，最大牵引力37.8 kN，牵引能力几乎覆盖了美国海军现有的主要舰载机和直升飞机。如图3所示，A/S32A-32型无杆牵引车最大牵引力62.2 kN，最大举升力71.1 kN，最高牵引速度3.2 km/h。

图2 美海军A/S32A-31A型有杆牵引车

图3 美海军A/S32A-32型无杆牵引车

3.2 国内舰载机牵引车发展

我国军用舰载机牵引车的研发开始是在20世纪80年代，第一款有杆牵引车于1992年生产，作为我军第一辆正式列装的舰载机牵引车，国产牵引车开始为航母提供航面保障，如图4所示。20世纪90年代中期，北京金轮公司研发的小型无杆舰载机牵引车面世，分别和苏 27、J8、J7、飞豹等战机匹配并有少量用于部队，是我国舰载机牵引车的一个里程碑式的进展[9]。但由于它的使用受到一定的限制，其技术潜能没获得充分展现，为了摆脱其局限性，金轮公司不停地在钻研，重心放在新技术的研发上，并和海装驻汉中、阎良军代表室联合研制成功了K/DWC_IA无杆式牵引车，这款牵引车不但弥补了国内空缺，还赶超了国外先进水平[10]。

3.3 “辽宁号”舰舰载机牵引车

2012年12月，国产歼-15型舰载机在“辽宁号”航空母舰上的成功着舰，为我国海军发展史书写了辉煌的一页[11]，“辽宁号”航母舰上的舰载机牵引车也随之进入了人们的视线。如图5所示，当前“辽宁号”航空母舰已经拥有了有杆和无杆牵引车。

舰上无杆牵引车是乘坐式牵引车，整体为三点支撑式布局，驾驶座放于前部左边，后轮放在后部两边，夹持-举升机构设在后部两轮间。如图6所示，舰上甲板应用的舰用有杆牵引车，采取四轮式行走设置，整车似扁平长方体。车身的前后都安有牵引装置用来连接牵引杆，便于对舰载机的牵引和顶推。牵引车左侧中部设置驾驶室，操控工人在其座位上可察看周围状况[12]。

图4 我军第一辆正式列装的舰载机牵引车

图5 “辽宁号”航母舰载机满载图

图6 “辽宁号”舰上的有杆牵引车

4 提出新型舰载机牵引车设计思路及方案

牵引车作为一款服务性设备，其产生与发展和舰载机产品的飞快发展密切相关，每生产一款新型的舰载机，就需要对应生产一款牵引车来与之相配，作为牵引车产品的创造与发展的一次机遇[13-14]。因此,该车具有良好的市场发展前景。

基于我国一直本着“装备一代,设计一代,研发一代”的研究思路，虽然我国“辽宁号”航空母舰目前已经拥有了有杆和无杆牵引车，但是随着现代科技和现代战争的飞速发展，需要有高瞻远瞩的发展眼光，需要研制新一代牵引车机型。基于此，提出了航母舰载机新型智能牵引机车的研究设计方案。具体方案如下：1）采用液压传动，使低速大负载工况下它的传动效率更高，调控更加精准；2）采取加厚的下底板承载的底盘设计技艺，重心低，车身矮，行驶平稳，容易维修；3）新型智能舰载机牵引车设计的夹持举升机构，拥有技术领先、构造简单、运行可靠、约束机构完善，进而更好地达到舰载机的使用需求；4）新型智能舰载机牵引车具有行动自如的能力，能够在高密度停放的舰载机的甲板与机库狭小的场所自如高效地运作；5）新型智能舰载机牵引车能够在有杆与无杆两种牵引模式间进行自由转换，有良好的相容性；6）新型智能舰载机牵引车采用锂离子蓄电池供电，提高了工作效率；7）新型智能舰载机牵引车具有高度智能化功能。

5 新型舰载机牵引车

新型舰载机牵引车由四大部分组成。分别是承载机构（车体），控制系统，液压传动系统，夹持-举升机构。并使用SolidWorks软件对牵引车各部分进行三维模型建立。

5.1 承载机构（车体）

车体采用左右对称结构，设计简单，方便维修，可夹持机轮的最大宽度为0.67 m，最大牵引力22 kN，如图7所示。

图7 牵引车承载机构

5.2 转向行驶机构

整车的转向行驶机构由无线遥控器和车上的摄像头相匹配控制方向，带动轮毂电动机，后轮驱动，前轮随动，如图8所示。

5.3 控制系统

工作人员与牵引车不直接触碰，牵引车与舰载机相接时，全程就靠一个专业工作人员经过遥控装置实行控制，自动化程度高，不需人工协助。牵引车体与遥控器分置，通过牵引车前方的摄像头接受信号控制牵引车的行驶。由于是遥控控制，工作人员能够在最安全的地方察看舰载机与牵引车，远距离控制牵引车的作业及和舰载机的对接与分离。进一步发展，还可采用控制室有序操控各牵引车。

5.4 液压传动系统

夹持-举升装置是新型牵引车特有的一套装置设备，靠液压传动。在连接舰载机时,首先依靠提升液压缸伸长与收回，带动夹持-举升机构打开、闭合、升高，当舰载机前轮进入夹持-举升机构接着压紧前轮，启动有关装置将飞机前轮抱紧，同时抬起前轮使其远离甲板[15]，这些动作都是由液压系统带动的。

5.5 夹持－举升机构

由液压系统将机构前臂伸出并打开，当被牵舰载机前轮驶入打开的夹持机构范围里，这时反向回转至锁紧夹持机构，从而再通过液压系统将前轮抱紧并向上提拉升高，达到指定位置后，升起前轮使前轮离开地即可以牵引舰载机行走，如图9、图10所示。

图9 夹持-举升机构

图10 夹持-举升机构操作流程

6 结 语

航母舰载机牵引车不仅要有常规岸基牵引车的种种作业性能，而且也要具有适应高湿、高盐雾和海水腐蚀等残酷的海上作业环境，还需要有抗破坏、抗辐射等强的适应性。舰载机牵引车已经不仅仅是要有牵引性质的普通车辆，而是舰载机在调运作业时不能或缺的军用装备。舰载机牵引车的设计是对普通牵引车的借鉴和在事实运用的需求相互交织的结果，舰载机牵引车的使用和发展，既来自于过往经验的继承和影响，又有当代技术的创新和融合。随着科学技术的不断发展，人们独到的创新设计思想，必将会出现更多更加完美的新型舰载机牵引车服役于当今我国的航母之上。