歼-8Ⅱ高空高速战斗机

军用飞机牵引车王意总设计师访谈录

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王 瑾

王瑾(以下简称记):王总,您好!多年来您一直潜心军用机场地面保障车辆的研究。这种车辆在航空兵装备中处于什么地位呢?

王意(以下简称王):现代航空兵部队的装备除了作战飞机等主战装备外,还需要在地面配制多种保障设备,解决飞机返场以后的加油、挂弹、充氧和调试等问题。鉴于飞机的机动要求和场站的布局,很多保障设备都是车载的。一般而言,越先进的飞机对地面保障工作的要求就越高。打仗光有飞机不行,还需要飞机后面的一套庞大的保障支援系统,也就是说,要靠整个武器系统赢得胜利。现代战争的特点之一是后勤保障的作用日益重要,马岛、海湾战争以来的各次战争和冲突的重要启示就是打仗也是打后勤,打赢要靠保障有力。因此,航空兵自然也不例外。
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记:与其它车辆相比,机场地面保障车辆有哪些特点?

王总:我们把地面保障车辆的特点归纳为三点:品种多、批量小和要求高。“品种多”很直观。为保障现代作战飞机,需要配备的各种专用车辆不下十几、二十种,而且不同机型还有不同的规格。“批量小”是与其它车辆比较而言的。无论军用还是民用,地面保障车辆的订单都只有区区几辆、几十辆,与一般汽车动辄几千辆、上万辆的批量根本没法比。这两个特点同时也决定了经济性方面的高要求。

“要求高”,更多地是体现在技术层面上。首先要和现代化的高性能飞机对接,车上许多设备都要执行更高的航空标准;其次必须处处“就合”飞机的结构,而不要企图飞机设计师为你提供什么方便,因为他自己要处理的飞机本身的技术问题已经很多了,如何处理好这种不对等的配套关系,是一个学问。

按照总体结构的不同,各种地面保障车辆大体可分为两种。第一种是将设备安装在通用卡车底盘或车厢中,构成改装车。第二种是专门设计的特种车。前者占大部分,如我军现装备的加油车、抢救车等。后者包括牵引车、外挂物装卸车(挂弹车)和升降平台装卸车(货桥)等,它们的底盘往往有特殊要求,需专门研制。我们搞的主要是带专用底盘的飞机牵引车和挂弹车。

记:您是我国第一种定型列装的军用飞机牵引车的总设计师,请介绍一下当时的情况。

王总:飞机牵引车主要用来在机场的跑道、滑行道和停机坪等处牵引或顶推飞机移动,是一种重要的机场地面保障车辆。

我国军用飞机牵引车的研制始于上世纪80年代。此前,飞行部队的飞机都是用越野卡车或吉普车来牵引的。这些原本为陆军拉炮的车并不适合拉飞机。一是车身太高,为了不碰机头,牵引杆要做得很长,整个机组调度起来不灵活,机务人员上下车厢也很辛苦。二是这些车的发动机水箱、离合器和变速器主要是按照高速度的工况设计的,而牵引飞机时,要在低速、大牵引力的工况下较长时间稳定行驶,常出现水箱开锅、离合器和变速器的低挡齿轮磨损的情况。第三是这些越野车的前轮驱动 “加力”装置比较简单,在机场的干硬地面上长时间接通前轮驱动牵引飞机时,几个轮子之间的不协调运转会造成传动功率的损失和轮胎的磨损。第四是它们的汽车型车架功能上更多偏重于快速性和装载效率,结构比较单薄,牵引超过自己重量好几倍的飞机,往往难以承受。更重要的是,用这些车牵引对飞机有不少风险。它们在踩离合器换档的过程中,速度突变引起的冲击,会对飞机的起落架、机体结构和机载设备等造成危害和损伤。

在我军装备了性能更好、重量和尺度更大、更精密昂贵的第三代先进作战飞机以后,对地面保障车辆有了更高的要求,普通越野卡车当飞机牵引车用越发力不从心。有关部门决定首先为歼击机、强击机部队自行研制专用飞机牵引车。这个任务交给了机械部所属的中国农机院液压研究所承担。当时我是所长。

1988年,按照当时主要配套飞机的型号“歼八II型飞机牵引车”的项目上马了。我们根据军方提出的战术技术指标,首先确定了该型飞机牵引车总体尺度的基本数据,并根据牵引飞机的特殊要求,提出了一个以采用液压无级变速装置和刚性专用车架为主要特征的总体方案。

然而,这个方案引起了激烈的争论。反对者的理由是,当时的美、俄、英、法等军事航空大国的飞机牵引车主要采用液力传动装置(今天依然如此),采用液压传动的很少。国内自行研制液压变速装置,且达到批量生产阶段的还没有成功的先例,更何况要覆盖军用飞机牵引车超过40千米/小时的宽广速度范围。庆幸的是,不仅我们自己坚持了采用经过慎密考虑后提出的总体方案,而且当时主管这个项目的决策机关和部门果断地支持我们的创新性方案。

歼八II型飞机牵引车的传动路线是,由发动机经由高压管道连接的液压变量泵和液压变量马达组成的液压无级变速装置、两档机械分动器和传动轴分别向前后驱动桥传输动力。初看起来,这与传统的四轮驱动的车辆没有区别。然而把传统车辆的整体变速器改为分开设置的液压泵和马达,不仅使牵引车具备了无级变速能力,而且使发动机和分动器之间的相对位置可以灵活调节,从而使该型牵引车所需要的低车身、短轴距和中置发动机的新颖布局得以实现。专门设计的分动器的输入、输出轴线与牵引车纵轴之间在空间上是倾斜的,精心计算的垂直和水平安装角度保证了短短的前后传动轴始终能在有利的工况下运转。分动器具有两个传动比,分别用于低速牵引作业和高速空车行驶。

严格按照战术技术指标研制的01型飞机牵引车的前置驾驶室只有1.5米高,相当于一辆小轿车的高度;牵引力超过40千牛,比得上一台大马力拖拉机;合理配置的动力传动装置和装有全弹性悬架的专用车架,保证了它高达55千米/小时的最高速度;而专门设于前后桥之间特有的边座又使得机务人员上下很方便,较好地兼顾了部队其它运输勤务的要求。它装用的发动机的功率为55千瓦,比所替代的越野卡车要小三分之一,而牵引能力却好得多,还有足够的储备,能拉伊尔18和波音737那么大的飞机。这体现了液压传动的优越性和动力传动系统的良好匹配。

该车于1992年定型为01型飞机牵引车并投产,当年开始装备我军的先进战机部队,战士们亲切地把它称为“变形金刚”。1994年该车荣获机械部科技进步一等奖。

记:您主持研制的我国第一型军用无杆飞机牵引车又是怎样的情况呢?

王总:顾名思义,无杆牵引车无需牵引杆,这是国际上机场地面保障车辆中的一项新技术。无杆牵引车是用类似于公路上的拖车头牵引半挂车的方式把飞机的前轮“驮”在车身上牵引的。无杆牵引车能做得更小更轻也更灵活,并能大幅度提高牵引飞机的速度。

1992年,我们再次承担了我国第一型军用无杆飞机牵引车的研制工作。研制无杆飞机牵引车必须首先研制特有的飞机机轮夹持提升装置。这个装置的任务是将飞机的机轮(通常是前轮)安全可靠地夹持住并提升离开地面,然后在牵引车和飞机之间传递牵引力和制动力。夹持提升装置有多种形式,我们采用了国际公认的纵向辊轮夹持方式,而且从一开始就力求使它的机构尽量简单皮实,研制了只需操纵一组液压缸即可通过一套连动的机件自动顺序完成夹持提升飞机机轮全部动作的新颖机构。这套装置好造好调,动作直观明了,在几型军用无杆飞机牵引车上的应用中被证明是十分可靠的。

无杆牵引车所特有的飞机机轮夹持提升装置对其总体布局、车架和动力传动部件的结构等提出了一些特殊要求,前提是整车仍应保持与常规飞机牵引车相同的牵引性能,并有更好的转向灵活性和微动性。

有了01型常规飞机牵引车液压传动的成功经验,我们在第一型无杆飞机牵引车上进一步采用了轮边液压驱动的先进技术,就是将液压马达直接布置在左右驱动轮的轮辋里,在车架里为夹持提升装置省出了安装空间。我们还为它装备了一套独特的步行伺服操纵装置,能自动按照人手的施力方向控制牵引车跟随操作人员行驶,人走车走,人停车停。由于操作简单安全,一名战士经过很短时间的训练就可以用步行或乘坐方式驾驶它轻松地调度二三十吨重的飞机。在步行驾驶时,远远看去,就像一个人自己在推拉飞机似的。

通过加装驾驶室和机务人员座位等结构措施,我们进一步搞出了发展型无杆飞机牵引车,并装备了歼击机和歼击轰炸机等飞行部队,也为陆航部队提供了以无杆方式牵引直升机的变型产品。

在此基础上,1998~2001年又研制成功了更大的2型无杆飞机牵引车。该车可牵引或顶推重量达到120吨的飞机,已用于我军运输机部队。这些成果使中国在世界航空界方兴未艾的无杆飞机牵引技术领域中占有了一席之地。

记:军车中液力传动应用的也很多,您能否讲一下这两种传动的特点?

王总:液压和液力传动装置都属于无级变速的传动装置,车辆技术中能够无级变速的还有电传动和摩擦传动装置,但后两种的应用目前还有限。

液力传动已有久远的历史和广泛的应用,军用车辆、公共汽车、卡车、轿车等都有采用液力传动,常见的就是小轿车的自动变速箱。贵刊介绍过的我国新型主战坦克也装备了液力变速装置。

液压传动是比较新的技术,在农业、车辆中使用较多,军车中有著名的美国M2/M3系列履带式装甲车。

这两种装置都利用液体作为传递能量的介质,作用机理却不相同。粗略地说,液力变速装置主要利用了液体的流动动能的转换。为了尽量减少流动损失,必须把主动的泵轮和从动的涡轮封闭在一个公共壳体内,这样构成的变矩器结构很紧凑,然而输入和输出轴之间的位置关系和传输特性却难于改变。液压变速装置则主要利用了液体的压力势能的转换,工作压力较高,流量却较小,可以把输入端液压泵和输出端的液压马达分开安装,中间用柔性的耐压管道连接,布置比较灵活,还能对各元件分别调节以改变整个系统的传输特性。这两种传动装置的输出扭矩高低都取决于负载大小,但液力传动的输出转速受负载的影响比液压传动的大得多,而且难以主动干预。在对于飞机牵引车很重要的微动性能和动力制动性能方面,也是液压传动占优。

在工业发达的西方国家,很早就在卡车和轿车领域普及了液力传动,他们的飞机牵引车也使用了低成本液力自动变速器。我国的机场地面保障车辆若用液力变速装置,要与发动机专门匹配,且批量很小,若与大批生产的通用化液压传动元件相比,在经济性方面没有优势,还会给总体布局和性能匹配方面带来不少困难。

记:和国外相比,您认为我国的军用飞机牵引车的水平如何?

王总:上世纪90年代初,外国的有些专家对我们的歼击机不屑一顾,但对我们配套的01型有杆飞机牵引车和1型无杆牵引车却关注有加。一位俄罗斯专家对我说:“你们要想造出我们苏-27那样的飞机还要很多年,但你们的牵引车比我们的要好得多。”时隔10多年,2005年中俄军演时,参演的俄空军人员也发出了同样的感慨。

2006年,一位美国著名牵引车公司的老板仔细研究我们的新一代车族化的无杆、有杆通用飞机牵引车样车后,半开玩笑地说:“这么漂亮的牵引车应该配备给F-22飞机,我要向美国空军推荐。”

环顾世界,只有我们的主力军用飞机牵引车采用了先进的液压传动技术,只有我国的海空军的陆基航空兵部队成建制地装备了先进的无杆飞机牵引车。

在制造工艺的总体质量和一些结构细节的设计水平方面,国产牵引车与工业发达国家的产品还有比较明显的差距,当然这种差距正在逐渐缩小。不过在我看来,还存在着另外一种差距或差异。

主要是出于历史上采用越野卡车拉飞机的原因,与外军现役飞机牵引车相比较,我军战斗机牵引车的特点是,具有较高的空驶速度(40千米/小时以上)、较多的乘员座位、比较豪华(如要求驾驶室装空调设备等)。现代技术已有多种手段压缩车辆底盘结构和设备部件的体积,却无法压缩人体的尺度和改变人机工程的基本原则。因此乘人车辆除须将车身按乘员人数扩大外,还需要采用全弹性悬架、大直径的低压轮胎,并预留较大的车轮弹跳高度,以满足行驶甚至是越野性能的要求。按这样的要求设计的牵引车的功能更接近于汽车,体积比较庞大,结构也难免复杂。

相比之下,西方外军的飞机牵引车却要“简陋”得多。它们强调牵引作业能力而不要求载人运物,最高速度与机场内车辆限速值相适应(约25千米/小时),转场机动靠其它车辆或飞机运载,除了驾驶员外基本不乘他人。讲究实用主义的美国人在设计军用车辆时更是崇尚“一分钱也不花到装饰上”的理念。因而他们的牵引车可采用简单的悬架和小直径高压轮胎,除了驾驶座位外没有更复杂的减振设备,甚至为满足视野和紧凑性的要求而取消了驾驶室。我们在开始研制1型无杆飞机牵引车时,也曾为它设计了一个具有敞开的驾驶舱的扁盒子状的车身,并设想在运输时,把两辆牵引车叠放在一个托盘上以减少体积。但后来还是加上了驾驶室。

记:感谢您接受本刊的采访,为我们介绍了飞机牵引车的知识和我国取得的成就。“居高声自远,并非借秋风”。相信在您和我国科技人员的努力下,国产牵引车一定会更上一层楼。

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