开上航母甲板的“工程机械”

AI摘要

相较美英等老牌海军强国,虽然我国起步较晚,但在科学技术层面拥有后发优势。从20世纪90年代开始,我国就逐渐研制成功了一系列具有中国特色的有杆和无杆飞机牵引车、挂弹车和其他机场地面保障设备,它们普遍应用了这一领域中最先进的核心技术,在这些成果的基础上研制的我国新型舰载航空保障车辆将对外军许多现役的老旧装备形成代差。同时,在整个舰载航空保障车辆体系的规划和设计上,我们可直接以模块化、车族化的理念将保障

相较美英等老牌海军强国,虽然我国起步较晚,但在科学技术层面拥有后发优势。从20世纪90年代开始,我国就逐渐研制成功了一系列具有中国特色的有杆和无杆飞机牵引车、挂弹车和其他机场地面保障设备,它们普遍应用了这一领域中最先进的核心技术,在这些成果的基础上研制的我国新型舰载航空保障车辆将对外军许多现役的老旧装备形成代差。同时,在整个舰载航空保障车辆体系的规划和设计上,我们可直接以模块化、车族化的理念将保障车辆纳入系列化、通用化和标准化的优化体系;根据我国工程机械等相关产业的现实基础,将它们的研发和生产统筹于军民通用技术的总体规划之中,达到又好又省的效果。

专用底盘和任务模块相组合

目前,一些岸基军用机场的保障车辆还采用越野卡车“客串”飞机牵引车,或将移动电源等保障设备安装在卡车底盘上,但舰载航空保障车辆中却几乎没有卡车底盘的地位。

受舰上作业空间狭窄、海况复杂多变等因素影响,舰载航空保障车辆越来越多地采用专用的自走底盘或挂车底盘,即使是目前仍然在使用通用装备的叉车、清扫车等也有向专用化发展的倾向。

以大批量生产的卡车底盘作为保障设备的安装平台的优点是技术风险小、成本低,可自行完成中短距离的地面转场。但舰载保障车辆的行驶速度却有严格限制,卡车底盘的高速性能无从发挥,按照高速行驶的需要设置的弹性悬架和具有一定柔性的车架对于舰载作业不仅没有必要,而且不利于车载设备的稳定和降低车的高度。卡车底盘特别是驾驶室的结构和尺寸都难以按所执行的任务和所承载的设备进行优化,存在大量冗余空间和部件。这些弊端其实在普通的岸基军、民用机场的应用中就已有所暴露,到了舰载保障车辆领域就更显突出。

以工程机械和工业车辆技术为基础,按照设备的功能要求,以模块技术“量体裁衣”研制的结构优化的专用底盘(包括专用挂车底盘),能显著降低车身高度,方便人员操作和空运机动,更适合于舰载应用。一些国家把一些卡车型的岸基保障车辆直接开上飞行甲板,甚至用农用拖拉机上舰牵引舰载机,实属无奈之举。

紧凑的布局形态和灵活的行驶性能

除救援起重机和叉车由于任务特点而必须具备足够大尺寸外,现代舰载航空保障车辆都在尽可能地压缩外廓尺寸,特别是高度。有鉴于此,西方国家的舰载航空保障车辆大多都呈扁平方盒子的形态,其“低矮的”车身有效地降低了底盘重心,对于提高车辆行驶时的稳定性有很大作用。

为提高舰载保障车辆的机动性,除紧凑的外廓尺寸外,还应尽量减小转向半径。美国舰载有杆牵引车放弃四轮驱动而采用回转角很大的非驱动型转向桥、无杆牵引车+飞机机组具有绕中心原地转向的能力,都体现了这方面的要求。当然,在当今的技术条件下,牵引性能更好的转向驱动桥同样也可以达到所需要的回转角度。

舰面作业没有“越野”的问题,保障车辆底盘的离地间隙原则上可以较低,但一般仍然保持在100mm以上,接近角和离去角也都不小于10°。考虑到舰上作业场地仍然可能遇到需要逾越障碍物(战伤时尤甚)、上下货桥以及在滑跃起飞甲板的端部作业的需要,这样的参数安排是必要的。

舰载保障车辆的驾驶位置有前置和中置两种:前置型有利于降低整车高度和整装式任务模块的布置;中置型则有利于缩短车长、优化桥载分配,并使驾驶员具有良好的全向视野。

当家的柴油机动力和新兴的电动及混合动力

目前,舰载保障车辆的动力装置有内燃机、蓄电池直流电动机和工频交流电机3种。工频交流电机以舰上的动力电网为能源,可通过电力电缆用来拖动变频电源、空调机组和液压试验台等挂车型保障车辆上的设备,在机库中应用较多,但不适用于飞行甲板上的自走式保障车辆。蓄电池供能的直流电动机系统没有废气和噪声排放,对于在封闭或半封闭的机库内使用优点突出,在中小功率的保障车辆中已有了一些成功的实例,例如英国的无杆牵引车、西班牙的挂弹车以及各国航母装备的选自民用产品的多型电动叉车等。但蓄电池能量密度和功率密度不足、续驶时间短、充电时间长等问题仍然没有彻底解决,上舰使用还面临防爆、防蚀和电磁兼容等其他问题。鉴于此,务实的美国人迄今使用的主要还是技术上更为成熟、可用功率范围更大的内燃机动力系统。

除了公知的油耗低、寿命长、废气毒性低、防爆性能较好和电磁干扰小等优点外,柴油机能够直接或略加调整后燃用航空煤油,这一特点对于舰载车辆本身的后勤保障具有重要意义。

虽然在岸基条件下作为喷气式飞机燃料的航空煤油的价格远高于普通的车用柴油,但在舰载条件下有所不同。如果放着航母和两栖攻击舰自身运载的上千吨喷气式飞机燃料不用,却要专门为保障车辆单配一套燃油供应体系,反而更不经济,也不方便。美国舰载保障车辆的动力装置大都采用可使用航空煤油喷气燃料的柴油机。不过,近来美国海军在新型无杆式飞机牵引车的方案征询书中,前瞻性地提出了其动力装置可为柴油机、混合动力或蓄电池供能的纯电动系统。#d1cm#page#

应用广泛的液压传动和电传动

除了直接借用岸基卡车型保障车辆和农用拖拉机上舰的个别事例外,现代自走式舰载航空保障车辆已基本不再使用手动换挡的有级变速器和离合器等传统汽车用机械传动装置,而主要采用可无级变速的液力、液压和电力传动,尤以液压传动为多。这与现代工程机械的发展趋势相近。

液压和电传动都具有配置灵活、调节方便、与电子控制系统匹配良好等优点,不仅适用于专用底盘的行走驱动装置,也是实现车载设备取力传动和驱动多个执行元件的有效手段,并易于满足可视化、自动控制和遥控的功能要求。液压传动和电传动的结合还为低速车辆采用混合动力装置提供了一种简单易行的方案。

电传动的许多特性和液压传动类似,但各有优、缺点,例如液压传动存在漏油污染而电传动比功率较低等。不过,类似美国航母上救援起重机使用的电传动系统已比较陈旧,人们需要的是基于现代电子技术基础上更先进的电传动装置。

大行其道的小直径宽基轮胎和刚性车架

无论是自行式还是拖挂型,除了大吨位叉车和救援起重机的轮胎较大以外,现代舰载航空保障车辆都采用直径较小的充氮气轮胎或可与之互换的高弹性实心轮胎以及防爆充泡沫轮胎。现代材料和工艺技术大大提高了车辆轮胎的承载能力——用宽基小直径轮胎取代大直径的旧式轮胎,可显著降低车高和缩短轴距,不仅利于压缩车辆尺寸和转向半径,还由于减小了驱动轮的传动扭矩而使相关构件做得更为紧凑。为适应舰面作业和停放的环境,轮胎的结构和胎面材料兼顾了在轮缘切线方向和轴线方向均有良好的防滑性能,胎面花纹除满足附着力的要求外,还应有排水能力。

专门设计的舰载保障车辆均采用高强度型钢焊制刚性车架,车轮与车架刚性连接或经平衡梁铰接,车架和车桥之间一般不设弹性悬架,仅依靠轮胎和各种橡胶元件减震。但车架上配置了完善吊和系留装置,以适应海上作业的特殊环境。

不断提高的综合化和通用化水平

舰载航空保障车辆是比较典型的品种多、批量小和要求高的专业化技术密集型产品,采用模块化设计和综合化、通用化的配置方式是提高其性价比和降低全寿命使用成本的重要技术措施;采用配置灵活的液压或电传动有助于综合化目标的实现。当前,美国在舰载保障车辆的挂车底盘和舰载飞机牵引杆的通用化方面已成功地实现了对用量较大的有杆牵引车和启动气源的整合。但要普遍解决带动力的自走式车辆的底盘,或至少是其中的关键总成的通用化问题,尚待时日。

我国研制舰载航空保障车辆体系的后发优势

我国正在建立和发展一支强大的海军,舰载机部队是其中重要的组成部分。相较美英等老牌海军强国,虽然我国起步较晚,但在科学技术层面拥有后发优势。就具体的舰载航空保障车辆领域而言,美国航母上许多车辆都是几十年前定型的产品,虽然技术成熟,但技术陈旧、老态毕现。从20世纪90年代开始,我国就逐渐研制成功了一系列具有中国特色的有杆和无杆飞机牵引车、挂弹车和其他机场地面保障设备,它们普遍应用了这一领域中最先进的核心技术,在这些成果的基础上研制的我国新型舰载航空保障车辆将对外军许多现役的老旧装备形成代差。

后发优势不仅体现在单个装备的技术内容里,也体现在整个舰载航空保障车辆体系的规划和设计上。我们既可以借鉴和吸取前人实践中的经验和教训,一开始就以模块化、车族化的理念将保障车辆纳入系列化、通用化和标准化的优化体系;又能根据我国工程机械等相关产业的现实基础,将它们的研发和生产统筹于军民通用技术的总体规划之中,达到又好又省的效果。在规划和设计中,还将充分考虑我国重型舰载机武器弹药的轻量化水平与外军尚有差距,中国人的身高和体力都要略逊于西方人等现实因素,同时,对进一步提高航母上舰载机保障作业的机械化水平,降低飞行甲板上作业人员的劳动强度给予更多关注。

相信本刊的许多读者都会对这些开上航母甲板的“工程机械”具有兴趣,甚至感到亲切,并能以独到的创新设计为我国方兴未艾的舰载航空装备做出自己的贡献。

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