地面支援设备飞机保护装置研究

柳艳琴 李霞 张菁宇/航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司

1 概述

飞机过站维护或定检维修过程中，一些自行类、梯架类、升降工作平台类地面支援设备需要接近飞机以开展工作，这些设备可能在移动或升降过程中由于操作人员的疏忽与飞机发生碰撞或对飞机产生冲击，导致飞机结构或外部设备损伤，从而影响飞机的出勤率。也有一些与飞机接触的设备，如托架、堵塞等由于设计时未考虑制造公差或选用了不合适的材料作为保护装置，无法自适应接触部位的外形，强行长期使用导致与飞机接触的部位变形，影响飞机性 能。

目前，飞机地面支援设备与飞机接触部位或有可能接触的部位都设计有保护装置，但部分设备由于系统设计缺陷、安装方法不当、材料选择错误、结构不合理等问题，一旦接触飞机，很可能对飞机造成损伤。因此，进行地面支援设备飞机保护装置的速度限制、材料选择、安装位置、结构形式及安装方式等的设计研究是非常有必要的，正确的设计能够有效地避免或减少地面支援设备对飞机的损伤。

2 存在的问题

地面支援设备的飞机保护装置无法有效保护飞机的主要表现有：

1）靠近飞机的速度过大：设备接近飞机时的速度过大，不能有效控制距离，造成飞机的损伤。

2）未设置保护装置：设计时未考虑其与飞机接触的可能性，导致硬碰硬。

3）接触区域覆盖不充分：保护装置尺寸不够，无法覆盖整个接触区域或露出尖角、尖边。

4）厚度小：保护装置厚度小，易被固定保护装置的紧固件刺穿。

5）材料选择错误：材料弹性不够或选择的材料比接触部位硬，未起到应有的保护作用。

6）安装位置不当：保护装置安装过高、过低、过远，导致飞机损伤。

7）与飞机连接部位无导向装置：设备与飞机孔轴连接时，没有设计如倒角、锥面等导向装置，安装过程中由于不易对中而碰伤连接部位附近区域。

3 设计原则

经过调研，研究相关标准，结合地面支援设备使用情况，确定以下提高保护装置保护飞机的原则。

1）限制靠近飞机的速度：对于靠近飞机有可能速度过快的情况下，通过增加距离检测装置、报警装置或采用闭环控制，使操作人员能够意识到地面支援设备已经靠近飞机，会对飞机产生危险，从而降低速度或停止靠近，以保证飞机的安全。

2）选择正确的材料：通过选用非金属材料或比与飞机接触部位硬度低的材料，减少对飞机的损伤。

3）保护装置结构设计合理：采用与设备功能和性能相符的结构，使保护装置能够确保飞机安全。

4）正确安装保护装置：对设备的使用需求进行分析，尤其是设备接近飞机的通道，以确定设备可能接触飞机的部位，将保护装置安装在接近飞机和与飞机接触的部位。

4 限制速度装置

在地面支援设备上设置声光电测距装置，当设备靠近飞机时，利用超声波探测器、激光测距器、雷达测距器等装置，测出其距离飞机的距离，达到设定值时能够发出声光报警，使设备应急停止或提醒操作人员减速，将设备的运行速度限制在许可范围内，一般速度不大于25mm/s。例如，进行飞机垂尾及平尾维护的机务工作平台，在其与飞机可能接触的部位设置超声波探测器，当其与飞机的距离达到设定值时立即停止动作。

5 保护装置接触材料的选择

一般选择比飞机接触部位硬度低的材料作为保护装置的接触材料。例如，与铝制零件接触时，选用橡胶、毛毡、海绵胶板和尼龙等材料；与金属轴连接时，飞机主材料为高强度钢，地面支援设备可以选择铝或铜。接触材料还应满足以下要求：

1）能够满足使用环境的温度、湿度、霉菌、砂尘和淋雨等要求。

2）能够承受飞机维护和维修中所用的润滑剂、溶剂等的腐蚀。

3）不易被损坏且耐磨损。

4）厚度满足要求，保证其不被紧固件或连接件刺穿。

6 保护装置结构

地面支援设备的保护装置结构形式应根据其使用位置、需保护飞机部位的外形结构特点、保护要求、接触飞机的可能方式（连接或碰撞等）来确定，通常采用以下几种结构。

1）D 型保护装置

该型保护装置缓冲物的外形像字母“D”，适用于与飞机有可能接触的设备（如工作梯）。缓冲物的平面由平板压在设备基座的平面上，通过沉头螺钉或螺栓连接。由于缓冲物靠近飞机一侧为封闭结构，因此在其上设置工艺孔以方便连接，工艺孔的尺寸应满足安装工具的要求，为了防止基座尖端露出造成飞机损坏，缓冲物应比基座长50mm，如图1 所示。

2）“O”型保护装置

图1 “D”型保护装置

该型保护装置缓冲物外形像字母“O”，适用于直接接触飞机的地面支援设备，如图2 所示。紧固件（沉头螺钉或螺栓）点焊在连接平板上，平板穿入“O”型缓冲物中，再将连接件穿入基座，由螺母将其固定在基座上，这样即使压迫缓冲物，金属物也不会外露，可确保不会碰伤飞机。与D 型保护装置相同，缓冲物的长度应比基座长50mm。

3）角型保护装置

该型保护装置适用于角部位与飞机有接触关系或有接触可能（距离飞机150mm 以内）的地面支援设备，如图3所示。角型保护装置接触材料为硫化成型的软垫，通过螺钉或小螺栓将其连接在基座可能与飞机接触的角上。

4）转动保护装置

可转动的保护装置适用于有伸缩扶手或栏杆的地面支援设备，如登机梯、机舱和补给舱的清洗车，如图4所示。选用软橡胶块或用柔软材料包裹的软垫作为缓冲物，由螺栓将缓冲物连接在扶手或栏杆上，当设备靠近飞机时，保护装置转动以适应飞机外 形。

5）托架类保护形式

图2 “O”型保护装置

图3 角型保护装置

图4 可转动的保护装置

托架类地面支援设备主要用来存放、运输飞机结构件或者支承飞机，此类设备的托架接触飞机部件，保护装置设置在接触面上。一般在贴合面上用毛毡或橡胶板包布来作为缓冲物，包布两侧由铝压条压紧，通过钉子钉紧铝条，如图5 所示。

6）轴类连接的保护

有些设备通过轴类零件与飞机连接，连接轴多采用非金属材料或金属外表面包裹非金属材料如橡胶、塑料等。轴类连接件在设计时应考虑导向性，以起到保护飞机的作用。例如，某设备需要挂装在飞机上，其与飞机接触的部位硫化了一层橡胶，原先采用平端头时不易对中挂装，导致挂装时经常碰伤挂装孔周围的漆层。后将平端头改为锥形头，且端部为球面，锥面涂为红色以形成较明显的色差，便于其在飞机上挂装，如图6 所示。

图5 托架类保护形式

7）堵塞类保护形式

日常防护用的堵塞，空间小的采用软质聚氨酯泡沫塑料包布的形式，即适应了被堵口的外形结构又不会碰伤飞机；大的口盖如发动机进气口或排气口堵盖，则采用金属堵盖形式，主要由基体、密封层、把手等组成。堵盖基体为铝合金盒形件；密封层一般采用细毛毡或海绵橡胶板，通过胶与基体牢固粘接，必要时还在最外侧包上帆布，密封层应有适宜的厚度，以起到补偿堵盖的设计和制造偏差、保护飞机蒙皮免遭损伤和保证堵盖与洞口密封与配合良好的作用。如图7 所示。

图6 锥形头轴类连接件

图7 金属堵盖形式

7 保护装置的发展

新材料、新技术的不断涌现及自动控制技术的发展，为地面支援设备保护装置的改进与发展提供了更加广阔的空间，主要发展方向包括以下几方 面。

1）新材料的运用：选用耐候性、耐污染性强、寿命长的材料，延长保护装置的使用寿命。

2）新技术的应用：超声波探测技术、雷达测距技术、红外测距技术应用于地面支援设备，当与飞机相距一定距离时，就会发出报警或反馈信号，进而自动控制地面支援设备减速、停止或锁 紧。

3）气囊式保护装置：将保护装置置于与飞机可能接触的部位，一旦发生意外接触飞机的可能，即可弹出相应的保护气囊，以达到保护飞机的效 果。