飞机千斤顶的发展探究

张 勇

（上海航空机械有限公司，上海 201314）

千斤顶作为一种高效的顶升设备，广泛应用于煤矿、桥梁、车辆和航空等领域。无论是客机、歼击机、运输机、轰炸机、无人机还是直升机，在进行总装、测试、维护和维修时，都需要使用千斤顶将飞机顶起至一定高度后方可开展水平测量、起落架收放和更换机轮等某些特定项目的作业工作。

飞机千斤顶是航空地面保障的重要设备，国内飞机千斤顶从上世纪中后期发展至今，已有半个多世纪的发展历程，技术已达到国外产品同等水平。但受客户保障设备清单的制约，无论是波音还是空客，民用客机使用的飞机千斤顶几乎均为国外品牌。随着近几年国内民用航空产业的大力发展，ARJ21 和C919 等型号飞机的顺利研制，国内航空地面保障设备行业将迎来全新的契机，将更快、更好地推动飞机千斤顶技术的发展。

1 飞机千斤顶的分类与应用

1.1 传动方式分类

根据传动类型的不同，可分为机械传动千斤顶和液压传动千斤顶[1]，飞机千斤顶同样可分为这两类。其中机械传动千斤顶主要采用丝杠结构，通过转动螺母实现丝杆的上升或下降，其结构简单、使用方便、可靠性高，但其顶升载荷较小，主要应用于自身重量较小的飞机。

飞机液压千斤顶具有顶升载荷大、行程范围大和使用方便等特点，在各类飞机上广泛应用，额定载荷从一吨至几十吨均有应用，是目前飞机千斤顶普遍采用的结构。飞机液压千斤顶根据液压源的输出方式还可分为手动液压千斤顶、电动液压千斤顶和气动液压千斤顶三类。

1.2 结构形式分类

美国军用规范MIL-J-26149E-1988《飞机维修用液压千斤顶通用规范》中规定，千斤顶应为轴式、悬臂式、独脚架式或三脚架式[2]。其中轴式和悬臂式千斤顶主要用于顶起飞机机轮，以便于更换飞机轮胎；独脚架式千斤顶一般在大型飞机顶起后辅助支撑机头或机尾，防止飞机在三点支撑的情况下翘起；三脚架式千斤顶主要用于顶起机头、机翼或机尾，是飞机千斤顶的主要结构形式。

由于悬臂式和独脚架式千斤顶应用较少，国内发布的标准HB 7791-2005《飞机千斤顶类型、基本参数和技术要求》中规定，千斤顶按结构分为两类：Ⅰ类：三脚架式，Ⅱ类：柱式[3]。柱式千斤顶和轴式千斤顶虽然叫法存在差异，但是所表述的千斤顶结构形式相同。三脚架式千斤顶的结构形式如图1 所示，柱式千斤顶的结构形式如图2 所示。

图1 三脚架式千斤顶结构示意图

图2 柱式千斤顶结构示意图

1.3 液压原理分类

飞机液压千斤顶根据液压原理不同，主要可分为单油路和双油路两种形式。典型的单油路千斤顶主要由手摇泵、油滤、单向阀、作动筒、截止阀、安全阀和油箱等零部件组成，液压原理如图3 所示。单油路结构在飞机液压千斤顶领域应用广泛，是目前最为普遍的方式，HB 3468-1984《5 吨飞机液压千斤顶》和HB 4012-1987《10吨飞机液压千斤顶》标准中规定的飞机液压千斤顶采用的都是该原理。

图3 单油路飞机液压千斤顶典型液压原理图

HB 4537-1991《十吨液压机轮千斤顶》标准中规定了一种双油路手动轴式千斤顶[4]，该千斤顶主要由手摇泵、油滤、单向活门、安全阀、换向阀（二位四通阀）、截止阀、阻尼阀、作动筒及活塞杆和油箱等零部件组成，典型的液压原理如图4 所示。

图4 双油路飞机液压千斤顶典型液压原理图

单油路和双油路千斤顶的主要区别在于单油路千斤顶活塞杆下端为油腔，上端与大气相通。下降时，活塞杆应能在不大于20 公斤外力作用下，降至最低位置[5-6]。而双油路千斤顶活塞杆上下端均为油腔，通过换向阀切换活塞杆的上升或下降油路。下降时，在有载荷的情况下，靠外力下降；脱离载荷后，可摇动手摇泵使活塞杆强制下降。

2 国内飞机千斤顶的发展历史与现状

2.1 发展历史

航空地面保障设备是为飞机生产、维护和维修提供基础保障的产品，其发展和我国航空事业的建设水平密切相关。歼-5 是我军仿制的苏联米格-17 埃夫型飞机，也是我国生产的第一型喷气式战斗机，它的试制成功，标志着我国的航空工业跨入了喷气时代[7]。该机于1954 年10月开始研制，于1956 年7 月首飞成功。60 年代研制和生产的主要有强-5、歼-6、歼-7、歼-8 和轰-6 等型号飞机。国内飞机千斤顶的发展也是从这个时期开始的，在计划经济的年代，各种产品的生产都由国家统一安排，飞机千斤顶也由指定厂家生产，如80 年代中小型飞机用的5 吨飞机液压千斤顶由原航空工业部三〇三五厂负责生产，大、中型飞机用的10 吨飞机液压千斤顶由原航空工业部一六四厂负责生产。

天然气是清洁高效、绿色环保的能源资源，加快发展天然气产业有利于提高人民生活品质和促进生态文明建设，满足人民日益增长的对优美生态环境的需要。为破除目前中国天然气管网运营各自为政的状况以及其他制约天然气产业发展的体制机制，国家先后出台了《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》和《关于加快推进天然气利用的意见》，要求改革油气管网运营机制，完善油气管网公平接入机制。

2.2 标准规范

上世纪八十年代，在航空工业三〇一所的组织下，航空工业部门制定了大量的行业标准，其中包括飞机千斤顶的相关标准，主要有原航空工业部三〇三五厂负责起草的HB 3468-1984《5 吨飞机液压千斤顶》和HB 4537-1991《十吨液压机轮千斤顶》，以及航空工业部一六四厂负责起草的HB 4012-1987《10 吨飞机液压千斤顶》等标准。标准附录中还提供了生产图样和使用维护说明书等技术资料。

这次标准的编制和实施工作对国内飞机千斤顶行业产生了重大影响，将原航空工业部三〇三五厂和一六四厂的技术文件公开化，其他企业根据标准附带的生产图样就能直接组织同型号千斤顶的生产，这也是在此之后出现大批飞机千斤顶生产企业的原因之一。

由中国航空工业第一集团公司第一飞机设计研究院和中国航空综合技术研究所负责起草的HB 7791-2005《飞机千斤顶类型、基本参数和技术要求》是目前国内最新的飞机千斤顶标准。该标准对飞机千斤顶的类型、基本尺寸和性能要求等进行了规定，对规范国内飞机千斤顶的生产和发展起到了较为显著的作用。

2.3 通用化

在HB 3468-1984《5 吨飞机液压千斤顶》和HB 4012-1987《10 吨飞机液压千斤顶》标准中对两种吨位的千斤顶最低高度、最大高度、液压行程和稳定圆直径等参数有详细的规定，形成了系列化的产品，具有较好的通用性。比如FT-9707 系列千斤顶主体相同，通过更换三脚架能够适用于强-5、歼-6、歼-7 和歼-8 系列飞机。

然而，现有的军用三代机、四代机和民用飞机用的千斤顶呈现出产品通用性差的特点。主要原因有两点：一是现代飞机的技术发展快，不同型号飞机的气动外形和结构差异较大，导致飞机用千斤顶的基本参数差异大；二是市场经济后缺少统筹规划，各飞机设计单位之间、飞机设计单位和地面保障设备供应商之间都缺少整体的规划和沟通。

2.4 技术现状

受到停机坪和机库内电源和气源等保障条件限制，电动液压千斤顶和气动液压千斤顶使用还不是很方便，如采用拖线准备电源等工作会大幅增加千斤顶使用的工作量。另外，在起重量、最小高度和最大高度等参数相同的情况下，电动液压千斤顶和气动液压千斤顶的成本也要比手动液压千斤顶高。因此，目前国内飞机千斤顶仍以手动液压结构为主。

但在飞机制造和维修车间，由于千斤顶的使用频率高，电动液压千斤顶和气动液压千斤顶顶升效率高和劳动强度低的优点能够得到较好的发挥，因此已有一部分电动液压千斤顶和气动液压千斤顶投入使用。还有极少部分使用了电动同步升降千斤顶，以提高飞机上升和下降的平衡。

3 国内飞机千斤顶的发展设想

各种结构类型的千斤顶会继续共存，并根据不同用户的需求定制。传统手动液压千斤顶不会消失，而千斤顶的自动化水平和需求数量会越来越高，并最终发展为智能飞机千斤顶。

3.1 同步升降千斤顶

同步升降千斤顶一般由一台机身千斤顶、两台机翼千斤顶和一套控制系统组成，通过位移传感器实时反馈三台千斤顶的上升高度，经软件解算后，由控制系统给出指令，通过电机和电磁阀等控制调节每台千斤顶的液压流量，实现三台千斤顶同步升降的功能。

千斤顶采用三脚架式结构，根据功能模块划分主要由支撑功能、顶升功能、液压动力和移动搬运四大功能模块组成，功能模块框图如图5 所示，功能区域划分如图6所示。同步升降千斤顶主要通过对液压动力模块的控制，完成顶升功能模块的升降同步性，实现了千斤顶升降的自动化控制，是发展智能飞机千斤顶的基础。

图5 千斤顶功能模块框图

图6 机身/机翼千斤顶功能模块划分图

手动液压千斤顶的手摇泵手柄力一般略小于250N，整个顶升过程需要十分钟左右，操作人员的劳动强度较大，同步升降千斤顶的使用能够取代人力打泵工作，降低操作人员劳动强度。且三台千斤顶的同步性高，能够保证飞机的平稳上升，避免了由于飞机倾斜使千斤顶产生侧向力的情况，能够提高飞机升降过程的安全性。因此，在飞机总装车间等工作条件较好的场所，同步升降千斤顶的使用会逐步得到推广。

3.2 智能飞机千斤顶

智能飞机千斤顶是一种全自动的千斤顶，在同步升降千斤顶的自动化基础上进一步实现移动搬运模块和支撑功能模块的自动化。移动轮可选用麦克纳姆轮，实现千斤顶360°全方位自主行走；支撑脚可改为电动丝杠驱动或液压升降控制，实现支撑脚的自动升降控制。通过在千斤顶上增加水平传感器和接近传感器等感知设备，实现工位间的自动行走、对接和自动调平等功能。通过增加无线接收和发射装置，实现单台千斤顶与主控制系统的信息传递功能。

智能飞机千斤顶是实现无人化顶升飞机的设备，使用时只需要输入工位、机型等信息，智能飞机千斤顶将根据预设的指令完成自主移动、接口对接和同步顶升等功能。通过与其他自动化、智能化设备的配合，最终实现整个生产车间的自动化控制，彻底解放人类的体力劳动。

4 结束语

飞机千斤顶的发展伴随着国内航空产业的发展，从上世纪50 年代起步，经过半个多世纪的应用，已形成了成熟的结构形式和技术，保障了飞机装配、维护和维修等工作的开展。随着国内航空产业和整体科技水平的进步，国内飞机千斤顶的市场需求将日益增加，自动化的程度将不断提高，有助于降低操作人员的劳动强度，提高工作效率。