特種飛機(jī)模塊化設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用淺析

薛海明+黃晨輝+李朋+陳悅菲

摘 要：該文針對(duì)特種飛機(jī)客戶的不同要求，從特種飛機(jī)定義、載機(jī)系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)、地面設(shè)備等不同系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)思路進(jìn)行介紹，提出一種同一平臺(tái)、不同系統(tǒng)的特種飛機(jī)快速模塊化設(shè)計(jì)的方法和思路。

關(guān)鍵詞：特種飛機(jī) ?模塊化設(shè)計(jì) ?方法 ?應(yīng)用

中圖分類號(hào)：V260 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0080-02

特種飛機(jī)是指具有一定功能的、能夠執(zhí)行某種特殊任務(wù)的“特種任務(wù)專業(yè)飛機(jī)”，用于軍事目的的特種飛機(jī)有電子情報(bào)機(jī)/電子干擾機(jī)、空中警戒/預(yù)警機(jī)海上巡邏/反潛機(jī)等。由于特種飛機(jī)的功能的特殊性，決定了其批量小、研制周期緊、功能要求高的特點(diǎn)。

模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合來(lái)構(gòu)成不同產(chǎn)品，具有很大的適應(yīng)性和靈活性，可以滿足用戶多樣化、個(gè)性化的要求。將小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)，有利于采用先進(jìn)技術(shù)和成組技術(shù)，這種模塊化的設(shè)計(jì)方法可以很好的解決現(xiàn)代特種飛機(jī)的多樣化組成，促進(jìn)特種飛機(jī)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加速其更新?lián)Q代。用戶提出設(shè)計(jì)要求后，可直接選擇適合的系統(tǒng)模塊，組合成用戶需要的特種飛機(jī)，節(jié)省了設(shè)計(jì)和試制的時(shí)間，縮短了交貨期。并且，模塊化設(shè)計(jì)可以使特種飛機(jī)設(shè)備配套企業(yè)由小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)的時(shí)候，不需要很大的成本投入，卻可以產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 以客戶為中心，滿足客戶需求

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的日新月異，以及現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的復(fù)雜性，電子戰(zhàn)特種飛機(jī)在戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位越來(lái)越重要，如科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)等，電子戰(zhàn)特種飛機(jī)在快速反應(yīng)、預(yù)警偵察與指揮、協(xié)同作戰(zhàn)等方面發(fā)揮著非常重要的作用。

由于特種飛機(jī)具有功能相當(dāng)對(duì)立、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，在特種飛機(jī)研制中，面向現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的不同需求，必須以客戶為中心，采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)一種平臺(tái)，多種不同任務(wù)電子系統(tǒng)模塊快速組合，以最快的研制速度、最好的質(zhì)量、最低的成本、最優(yōu)的服務(wù)，以及最清潔的環(huán)境來(lái)滿足客戶的不同需求，高度集成的完成各種不同作戰(zhàn)使命的特種飛機(jī)。

2 飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)方法

特種飛機(jī)一般是對(duì)成熟的運(yùn)輸類飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)進(jìn)行改裝，按照?qǐng)?zhí)行一定特定任務(wù)的要求，加裝具有一定作戰(zhàn)功能的電子設(shè)備功能模塊而形成的專業(yè)化作戰(zhàn)飛機(jī)。為了保證各種特種飛機(jī)的快速集成，快速形成戰(zhàn)斗力，需采用模塊化設(shè)計(jì)理念，在現(xiàn)有運(yùn)輸類飛機(jī)的基礎(chǔ)上，研制一型通用型特種飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)，載機(jī)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，盡量減少載機(jī)與任務(wù)系統(tǒng)的交聯(lián)關(guān)系。

由于在特種飛機(jī)機(jī)上人員一般分為飛行機(jī)組和戰(zhàn)勤組，在作戰(zhàn)過程中，兩組人員需互相進(jìn)行協(xié)調(diào)通信，因此，在載機(jī)平臺(tái)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需預(yù)留與戰(zhàn)勤組進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的通話系統(tǒng)接口。

各種特種飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)在作戰(zhàn)使用時(shí)，需要抽引載機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的各種導(dǎo)航信息，因此，按照通用型設(shè)計(jì)理念，在載機(jī)側(cè)壁適當(dāng)位置預(yù)留與任務(wù)系統(tǒng)交聯(lián)的導(dǎo)航信息接口。

為了滿足加裝的任務(wù)電子系統(tǒng)供電要求，按照載機(jī)能夠提供給任務(wù)系統(tǒng)的直流和交流兩種模式的最大供電量設(shè)計(jì)任務(wù)系統(tǒng)供配電盤，供任務(wù)電子系統(tǒng)配電使用。

為了滿足任務(wù)電子系統(tǒng)模塊化設(shè)備安裝要求，在載機(jī)平臺(tái)地板上按照一定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)任務(wù)電子系統(tǒng)模塊化設(shè)備的安裝滑軌，便于任務(wù)電子系統(tǒng)的快速安裝和拆卸。

由于特種飛機(jī)留空工作時(shí)間較長(zhǎng)，為了為機(jī)上人員提供一個(gè)舒適的工作、休息環(huán)境，一般將艙內(nèi)分為休息艙、設(shè)備艙和工作艙，為了便于艙內(nèi)的快速分割，采用民航飛機(jī)可移動(dòng)式隔框設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)3～4個(gè)可可快速拆卸的移動(dòng)式隔框框架，下部采用裝飾布簾的形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)艙內(nèi)空間的快速分割。

由于現(xiàn)代特種飛機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)發(fā)射功率越來(lái)越大，散熱量也隨之增加，為了保證任務(wù)電子系統(tǒng)的正常工作和模塊化設(shè)計(jì)要求，需設(shè)計(jì)空氣冷卻或液體冷卻設(shè)備，空氣冷卻系統(tǒng)可采用飛機(jī)上的環(huán)境控制系統(tǒng)，按照標(biāo)準(zhǔn)接頭預(yù)留接口，對(duì)于需要進(jìn)行液體冷卻的任務(wù)電子系統(tǒng)，按照現(xiàn)有最大散熱能力設(shè)計(jì)液體冷卻系統(tǒng)工作模塊，載機(jī)平臺(tái)預(yù)留散熱器進(jìn)、排氣口，經(jīng)過簡(jiǎn)單適應(yīng)性改進(jìn)，可快速實(shí)現(xiàn)液體冷卻系統(tǒng)的安裝。

根據(jù)不同功能的任務(wù)電子系統(tǒng)工作要求，需在艙外布置不同的任務(wù)電子系統(tǒng)天線，因此，對(duì)于載機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，載機(jī)收發(fā)天線相對(duì)集中布置，預(yù)留任務(wù)電子系統(tǒng)天線布置位置，并設(shè)計(jì)天線布置平臺(tái)，采用天線轉(zhuǎn)接板對(duì)任務(wù)電子系統(tǒng)天線和載機(jī)預(yù)留天線安裝平臺(tái)進(jìn)行快速安裝。

3 任務(wù)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)方法

根據(jù)不同的功能需求，單個(gè)功能的任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立的單元模塊，不同單元模塊進(jìn)行快速集成，形成某型特種飛機(jī)工作方艙，利用載機(jī)平臺(tái)預(yù)留的地板滑軌，對(duì)任務(wù)電子系統(tǒng)工作方艙進(jìn)行快速安裝和拆卸，再根據(jù)需要與載機(jī)平臺(tái)預(yù)留的電氣、通信、冷卻等接口進(jìn)行快速對(duì)接。

對(duì)于單個(gè)功能的任務(wù)電子系統(tǒng)模塊，可采用ATR機(jī)箱和小型機(jī)架的組合形式進(jìn)行快速組合，同時(shí)，也可根據(jù)單個(gè)功能模塊的性能和電子設(shè)備的發(fā)展情況，對(duì)單個(gè)功能模塊的機(jī)架內(nèi)單個(gè)ATR機(jī)箱進(jìn)行升級(jí)換裝和重新組合，形成不同功能的功能單元模塊，單個(gè)功能模塊的機(jī)架形式見圖1。

4 飛機(jī)地面設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)也引入到飛機(jī)地面保障設(shè)備當(dāng)中，保障設(shè)備必須在飛機(jī)預(yù)期的環(huán)境條件下可以使用和維護(hù)，專用保障設(shè)備應(yīng)保持最少，要求基層級(jí)和中間級(jí)的保障設(shè)備采用單元模塊化設(shè)計(jì)，并在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)時(shí)可采用飛機(jī)裝載運(yùn)輸，這些提高設(shè)備利用率、經(jīng)濟(jì)性好、人性化的模塊化設(shè)計(jì)，一是考慮在有限的空間里合理布局，另一個(gè)是方便用戶更人性化的使用，在更換設(shè)備零部件時(shí)僅需更換相應(yīng)的模塊即可。

地面保障設(shè)備中的中央翼、中外翼工作梯外廓尺寸較大，分為上下兩層工作平臺(tái)，為了便于模塊化設(shè)計(jì)，將上工作平臺(tái)可作為獨(dú)立的小工作平臺(tái)，在其下部設(shè)計(jì)有法蘭盤及可翻轉(zhuǎn)的行駛輪，既可安裝在中央翼、中外翼工作梯的下工作平臺(tái)上預(yù)留的不同位置的擴(kuò)展位上，使此梯成為滿足不同高度、不同位置使用要求的上下兩層工作平臺(tái)的設(shè)備，也可作為地面行駛的小工作平臺(tái)，來(lái)代替一米工作梯等高度較低的其它設(shè)備，這樣，一個(gè)梯子可當(dāng)作三個(gè)梯子用，滿足不同使用高度要求，實(shí)現(xiàn)一梯多用、一梯多能，提高了設(shè)備利用率。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，降低了飛機(jī)維護(hù)的成本，便于設(shè)備的管理，經(jīng)濟(jì)性非常好。

機(jī)艙內(nèi)使用的折疊工作梯也采用了模塊化設(shè)計(jì)，與梯子主管連接的腳踏板都是一種規(guī)格，既是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，也是模塊化設(shè)計(jì)。在日常維護(hù)中，當(dāng)需要打開飛機(jī)艙內(nèi)頂部裝飾板，來(lái)檢查電纜、控制盒等設(shè)備時(shí)，工作梯可折疊成一定高度的“A”字梯;當(dāng)需對(duì)飛機(jī)背部設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要求工作梯高度增加，此時(shí)，可用工作梯上的快卸銷與接頭快速連接，成為高度更高的直梯子。通過這些標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，折疊工作梯既可當(dāng)“A”字梯使用，也可當(dāng)直梯子使用，壓縮了設(shè)備的規(guī)格、品種，提高了設(shè)備的使用范圍，從而增加了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。

地面保障設(shè)備中各種工作梯、拖車、飛機(jī)牽引桿上使用的行駛輪，都是在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上選取的，有充氣輪，夾膠支承輪，包膠外伸輪等，采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)工作梯、拖車外形尺寸、承載的大小，將輪胎模塊設(shè)計(jì)成系列組件，可快速拆卸、互換和可單獨(dú)運(yùn)輸，如工作梯、拖車等輪胎出現(xiàn)問題時(shí)，可局部更換組件，改變了以前外場(chǎng)工作梯、拖車等設(shè)備“局部壞死，整車癱瘓”的局面，使得設(shè)備淘汰率大大減少，服役壽命延長(zhǎng)。同時(shí)由于模塊可分，因此能夠更加迅速地對(duì)模塊組件進(jìn)行故障判斷和修復(fù)，最大限度地采用這一技術(shù)可以大大提高設(shè)備的使用效率，使高度的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成為可能，為簡(jiǎn)化維修提供切實(shí)可行的基礎(chǔ)，并為所有級(jí)別的維修工作提供最佳的途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

模塊化設(shè)計(jì)是一種現(xiàn)代和未來(lái)飛機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要方法，尤其是特種飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要方法，通過模塊化設(shè)計(jì)使飛機(jī)具有開放結(jié)構(gòu)，易于改進(jìn)、重構(gòu)和添加配置功能，提高艙內(nèi)空間利用率，同時(shí)，也可提高飛機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低研制風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)成本，縮短研制周期和維護(hù)時(shí)間，快速形成戰(zhàn)斗力，滿足現(xiàn)代和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的不同需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 侯亮，唐任仲，徐燕申.產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)理論、技術(shù)與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004（1）.endprint

摘 要：該文針對(duì)特種飛機(jī)客戶的不同要求，從特種飛機(jī)定義、載機(jī)系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)、地面設(shè)備等不同系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)思路進(jìn)行介紹，提出一種同一平臺(tái)、不同系統(tǒng)的特種飛機(jī)快速模塊化設(shè)計(jì)的方法和思路。

關(guān)鍵詞：特種飛機(jī) ?模塊化設(shè)計(jì) ?方法 ?應(yīng)用

中圖分類號(hào)：V260 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0080-02

特種飛機(jī)是指具有一定功能的、能夠執(zhí)行某種特殊任務(wù)的“特種任務(wù)專業(yè)飛機(jī)”，用于軍事目的的特種飛機(jī)有電子情報(bào)機(jī)/電子干擾機(jī)、空中警戒/預(yù)警機(jī)海上巡邏/反潛機(jī)等。由于特種飛機(jī)的功能的特殊性，決定了其批量小、研制周期緊、功能要求高的特點(diǎn)。

模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合來(lái)構(gòu)成不同產(chǎn)品，具有很大的適應(yīng)性和靈活性，可以滿足用戶多樣化、個(gè)性化的要求。將小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)，有利于采用先進(jìn)技術(shù)和成組技術(shù)，這種模塊化的設(shè)計(jì)方法可以很好的解決現(xiàn)代特種飛機(jī)的多樣化組成，促進(jìn)特種飛機(jī)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加速其更新?lián)Q代。用戶提出設(shè)計(jì)要求后，可直接選擇適合的系統(tǒng)模塊，組合成用戶需要的特種飛機(jī)，節(jié)省了設(shè)計(jì)和試制的時(shí)間，縮短了交貨期。并且，模塊化設(shè)計(jì)可以使特種飛機(jī)設(shè)備配套企業(yè)由小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹小⒋笈可a(chǎn)的時(shí)候，不需要很大的成本投入，卻可以產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 以客戶為中心，滿足客戶需求

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的日新月異，以及現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的復(fù)雜性，電子戰(zhàn)特種飛機(jī)在戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位越來(lái)越重要，如科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)等，電子戰(zhàn)特種飛機(jī)在快速反應(yīng)、預(yù)警偵察與指揮、協(xié)同作戰(zhàn)等方面發(fā)揮著非常重要的作用。

由于特種飛機(jī)具有功能相當(dāng)對(duì)立、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，在特種飛機(jī)研制中，面向現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的不同需求，必須以客戶為中心，采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)一種平臺(tái)，多種不同任務(wù)電子系統(tǒng)模塊快速組合，以最快的研制速度、最好的質(zhì)量、最低的成本、最優(yōu)的服務(wù)，以及最清潔的環(huán)境來(lái)滿足客戶的不同需求，高度集成的完成各種不同作戰(zhàn)使命的特種飛機(jī)。

2 飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)方法

特種飛機(jī)一般是對(duì)成熟的運(yùn)輸類飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)進(jìn)行改裝，按照?qǐng)?zhí)行一定特定任務(wù)的要求，加裝具有一定作戰(zhàn)功能的電子設(shè)備功能模塊而形成的專業(yè)化作戰(zhàn)飛機(jī)。為了保證各種特種飛機(jī)的快速集成，快速形成戰(zhàn)斗力，需采用模塊化設(shè)計(jì)理念，在現(xiàn)有運(yùn)輸類飛機(jī)的基礎(chǔ)上，研制一型通用型特種飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)，載機(jī)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，盡量減少載機(jī)與任務(wù)系統(tǒng)的交聯(lián)關(guān)系。

由于在特種飛機(jī)機(jī)上人員一般分為飛行機(jī)組和戰(zhàn)勤組，在作戰(zhàn)過程中，兩組人員需互相進(jìn)行協(xié)調(diào)通信，因此，在載機(jī)平臺(tái)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需預(yù)留與戰(zhàn)勤組進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的通話系統(tǒng)接口。

各種特種飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)在作戰(zhàn)使用時(shí)，需要抽引載機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的各種導(dǎo)航信息，因此，按照通用型設(shè)計(jì)理念，在載機(jī)側(cè)壁適當(dāng)位置預(yù)留與任務(wù)系統(tǒng)交聯(lián)的導(dǎo)航信息接口。

為了滿足加裝的任務(wù)電子系統(tǒng)供電要求，按照載機(jī)能夠提供給任務(wù)系統(tǒng)的直流和交流兩種模式的最大供電量設(shè)計(jì)任務(wù)系統(tǒng)供配電盤，供任務(wù)電子系統(tǒng)配電使用。

為了滿足任務(wù)電子系統(tǒng)模塊化設(shè)備安裝要求，在載機(jī)平臺(tái)地板上按照一定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)任務(wù)電子系統(tǒng)模塊化設(shè)備的安裝滑軌，便于任務(wù)電子系統(tǒng)的快速安裝和拆卸。

由于特種飛機(jī)留空工作時(shí)間較長(zhǎng)，為了為機(jī)上人員提供一個(gè)舒適的工作、休息環(huán)境，一般將艙內(nèi)分為休息艙、設(shè)備艙和工作艙，為了便于艙內(nèi)的快速分割，采用民航飛機(jī)可移動(dòng)式隔框設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)3～4個(gè)可可快速拆卸的移動(dòng)式隔框框架，下部采用裝飾布簾的形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)艙內(nèi)空間的快速分割。

由于現(xiàn)代特種飛機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)發(fā)射功率越來(lái)越大，散熱量也隨之增加，為了保證任務(wù)電子系統(tǒng)的正常工作和模塊化設(shè)計(jì)要求，需設(shè)計(jì)空氣冷卻或液體冷卻設(shè)備，空氣冷卻系統(tǒng)可采用飛機(jī)上的環(huán)境控制系統(tǒng)，按照標(biāo)準(zhǔn)接頭預(yù)留接口，對(duì)于需要進(jìn)行液體冷卻的任務(wù)電子系統(tǒng)，按照現(xiàn)有最大散熱能力設(shè)計(jì)液體冷卻系統(tǒng)工作模塊，載機(jī)平臺(tái)預(yù)留散熱器進(jìn)、排氣口，經(jīng)過簡(jiǎn)單適應(yīng)性改進(jìn)，可快速實(shí)現(xiàn)液體冷卻系統(tǒng)的安裝。

根據(jù)不同功能的任務(wù)電子系統(tǒng)工作要求，需在艙外布置不同的任務(wù)電子系統(tǒng)天線，因此，對(duì)于載機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，載機(jī)收發(fā)天線相對(duì)集中布置，預(yù)留任務(wù)電子系統(tǒng)天線布置位置，并設(shè)計(jì)天線布置平臺(tái)，采用天線轉(zhuǎn)接板對(duì)任務(wù)電子系統(tǒng)天線和載機(jī)預(yù)留天線安裝平臺(tái)進(jìn)行快速安裝。

3 任務(wù)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)方法

根據(jù)不同的功能需求，單個(gè)功能的任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立的單元模塊，不同單元模塊進(jìn)行快速集成，形成某型特種飛機(jī)工作方艙，利用載機(jī)平臺(tái)預(yù)留的地板滑軌，對(duì)任務(wù)電子系統(tǒng)工作方艙進(jìn)行快速安裝和拆卸，再根據(jù)需要與載機(jī)平臺(tái)預(yù)留的電氣、通信、冷卻等接口進(jìn)行快速對(duì)接。

對(duì)于單個(gè)功能的任務(wù)電子系統(tǒng)模塊，可采用ATR機(jī)箱和小型機(jī)架的組合形式進(jìn)行快速組合，同時(shí)，也可根據(jù)單個(gè)功能模塊的性能和電子設(shè)備的發(fā)展情況，對(duì)單個(gè)功能模塊的機(jī)架內(nèi)單個(gè)ATR機(jī)箱進(jìn)行升級(jí)換裝和重新組合，形成不同功能的功能單元模塊，單個(gè)功能模塊的機(jī)架形式見圖1。

4 飛機(jī)地面設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)也引入到飛機(jī)地面保障設(shè)備當(dāng)中，保障設(shè)備必須在飛機(jī)預(yù)期的環(huán)境條件下可以使用和維護(hù)，專用保障設(shè)備應(yīng)保持最少，要求基層級(jí)和中間級(jí)的保障設(shè)備采用單元模塊化設(shè)計(jì)，并在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)時(shí)可采用飛機(jī)裝載運(yùn)輸，這些提高設(shè)備利用率、經(jīng)濟(jì)性好、人性化的模塊化設(shè)計(jì)，一是考慮在有限的空間里合理布局，另一個(gè)是方便用戶更人性化的使用，在更換設(shè)備零部件時(shí)僅需更換相應(yīng)的模塊即可。

地面保障設(shè)備中的中央翼、中外翼工作梯外廓尺寸較大，分為上下兩層工作平臺(tái)，為了便于模塊化設(shè)計(jì)，將上工作平臺(tái)可作為獨(dú)立的小工作平臺(tái)，在其下部設(shè)計(jì)有法蘭盤及可翻轉(zhuǎn)的行駛輪，既可安裝在中央翼、中外翼工作梯的下工作平臺(tái)上預(yù)留的不同位置的擴(kuò)展位上，使此梯成為滿足不同高度、不同位置使用要求的上下兩層工作平臺(tái)的設(shè)備，也可作為地面行駛的小工作平臺(tái)，來(lái)代替一米工作梯等高度較低的其它設(shè)備，這樣，一個(gè)梯子可當(dāng)作三個(gè)梯子用，滿足不同使用高度要求，實(shí)現(xiàn)一梯多用、一梯多能，提高了設(shè)備利用率。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，降低了飛機(jī)維護(hù)的成本，便于設(shè)備的管理，經(jīng)濟(jì)性非常好。

機(jī)艙內(nèi)使用的折疊工作梯也采用了模塊化設(shè)計(jì)，與梯子主管連接的腳踏板都是一種規(guī)格，既是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，也是模塊化設(shè)計(jì)。在日常維護(hù)中，當(dāng)需要打開飛機(jī)艙內(nèi)頂部裝飾板，來(lái)檢查電纜、控制盒等設(shè)備時(shí)，工作梯可折疊成一定高度的“A”字梯;當(dāng)需對(duì)飛機(jī)背部設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要求工作梯高度增加，此時(shí)，可用工作梯上的快卸銷與接頭快速連接，成為高度更高的直梯子。通過這些標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，折疊工作梯既可當(dāng)“A”字梯使用，也可當(dāng)直梯子使用，壓縮了設(shè)備的規(guī)格、品種，提高了設(shè)備的使用范圍，從而增加了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。

地面保障設(shè)備中各種工作梯、拖車、飛機(jī)牽引桿上使用的行駛輪，都是在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上選取的，有充氣輪，夾膠支承輪，包膠外伸輪等，采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)工作梯、拖車外形尺寸、承載的大小，將輪胎模塊設(shè)計(jì)成系列組件，可快速拆卸、互換和可單獨(dú)運(yùn)輸，如工作梯、拖車等輪胎出現(xiàn)問題時(shí)，可局部更換組件，改變了以前外場(chǎng)工作梯、拖車等設(shè)備“局部壞死，整車癱瘓”的局面，使得設(shè)備淘汰率大大減少，服役壽命延長(zhǎng)。同時(shí)由于模塊可分，因此能夠更加迅速地對(duì)模塊組件進(jìn)行故障判斷和修復(fù)，最大限度地采用這一技術(shù)可以大大提高設(shè)備的使用效率，使高度的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成為可能，為簡(jiǎn)化維修提供切實(shí)可行的基礎(chǔ)，并為所有級(jí)別的維修工作提供最佳的途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

模塊化設(shè)計(jì)是一種現(xiàn)代和未來(lái)飛機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要方法，尤其是特種飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要方法，通過模塊化設(shè)計(jì)使飛機(jī)具有開放結(jié)構(gòu)，易于改進(jìn)、重構(gòu)和添加配置功能，提高艙內(nèi)空間利用率，同時(shí)，也可提高飛機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低研制風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)成本，縮短研制周期和維護(hù)時(shí)間，快速形成戰(zhàn)斗力，滿足現(xiàn)代和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的不同需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 侯亮，唐任仲，徐燕申.產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)理論、技術(shù)與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004（1）.endprint

摘 要：該文針對(duì)特種飛機(jī)客戶的不同要求，從特種飛機(jī)定義、載機(jī)系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)、地面設(shè)備等不同系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)思路進(jìn)行介紹，提出一種同一平臺(tái)、不同系統(tǒng)的特種飛機(jī)快速模塊化設(shè)計(jì)的方法和思路。

關(guān)鍵詞：特種飛機(jī) ?模塊化設(shè)計(jì) ?方法 ?應(yīng)用

中圖分類號(hào)：V260 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0080-02

特種飛機(jī)是指具有一定功能的、能夠執(zhí)行某種特殊任務(wù)的“特種任務(wù)專業(yè)飛機(jī)”，用于軍事目的的特種飛機(jī)有電子情報(bào)機(jī)/電子干擾機(jī)、空中警戒/預(yù)警機(jī)海上巡邏/反潛機(jī)等。由于特種飛機(jī)的功能的特殊性，決定了其批量小、研制周期緊、功能要求高的特點(diǎn)。

模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合來(lái)構(gòu)成不同產(chǎn)品，具有很大的適應(yīng)性和靈活性，可以滿足用戶多樣化、個(gè)性化的要求。將小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹小⒋笈可a(chǎn)，有利于采用先進(jìn)技術(shù)和成組技術(shù)，這種模塊化的設(shè)計(jì)方法可以很好的解決現(xiàn)代特種飛機(jī)的多樣化組成，促進(jìn)特種飛機(jī)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加速其更新?lián)Q代。用戶提出設(shè)計(jì)要求后，可直接選擇適合的系統(tǒng)模塊，組合成用戶需要的特種飛機(jī)，節(jié)省了設(shè)計(jì)和試制的時(shí)間，縮短了交貨期。并且，模塊化設(shè)計(jì)可以使特種飛機(jī)設(shè)備配套企業(yè)由小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)的時(shí)候，不需要很大的成本投入，卻可以產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 以客戶為中心，滿足客戶需求

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的日新月異，以及現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的復(fù)雜性，電子戰(zhàn)特種飛機(jī)在戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位越來(lái)越重要，如科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)等，電子戰(zhàn)特種飛機(jī)在快速反應(yīng)、預(yù)警偵察與指揮、協(xié)同作戰(zhàn)等方面發(fā)揮著非常重要的作用。

由于特種飛機(jī)具有功能相當(dāng)對(duì)立、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，在特種飛機(jī)研制中，面向現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的不同需求，必須以客戶為中心，采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)一種平臺(tái)，多種不同任務(wù)電子系統(tǒng)模塊快速組合，以最快的研制速度、最好的質(zhì)量、最低的成本、最優(yōu)的服務(wù)，以及最清潔的環(huán)境來(lái)滿足客戶的不同需求，高度集成的完成各種不同作戰(zhàn)使命的特種飛機(jī)。

2 飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)方法

特種飛機(jī)一般是對(duì)成熟的運(yùn)輸類飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)進(jìn)行改裝，按照?qǐng)?zhí)行一定特定任務(wù)的要求，加裝具有一定作戰(zhàn)功能的電子設(shè)備功能模塊而形成的專業(yè)化作戰(zhàn)飛機(jī)。為了保證各種特種飛機(jī)的快速集成，快速形成戰(zhàn)斗力，需采用模塊化設(shè)計(jì)理念，在現(xiàn)有運(yùn)輸類飛機(jī)的基礎(chǔ)上，研制一型通用型特種飛機(jī)載機(jī)平臺(tái)，載機(jī)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，盡量減少載機(jī)與任務(wù)系統(tǒng)的交聯(lián)關(guān)系。

由于在特種飛機(jī)機(jī)上人員一般分為飛行機(jī)組和戰(zhàn)勤組，在作戰(zhàn)過程中，兩組人員需互相進(jìn)行協(xié)調(diào)通信，因此，在載機(jī)平臺(tái)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需預(yù)留與戰(zhàn)勤組進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的通話系統(tǒng)接口。

各種特種飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)在作戰(zhàn)使用時(shí)，需要抽引載機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的各種導(dǎo)航信息，因此，按照通用型設(shè)計(jì)理念，在載機(jī)側(cè)壁適當(dāng)位置預(yù)留與任務(wù)系統(tǒng)交聯(lián)的導(dǎo)航信息接口。

為了滿足加裝的任務(wù)電子系統(tǒng)供電要求，按照載機(jī)能夠提供給任務(wù)系統(tǒng)的直流和交流兩種模式的最大供電量設(shè)計(jì)任務(wù)系統(tǒng)供配電盤，供任務(wù)電子系統(tǒng)配電使用。

為了滿足任務(wù)電子系統(tǒng)模塊化設(shè)備安裝要求，在載機(jī)平臺(tái)地板上按照一定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)任務(wù)電子系統(tǒng)模塊化設(shè)備的安裝滑軌，便于任務(wù)電子系統(tǒng)的快速安裝和拆卸。

由于特種飛機(jī)留空工作時(shí)間較長(zhǎng)，為了為機(jī)上人員提供一個(gè)舒適的工作、休息環(huán)境，一般將艙內(nèi)分為休息艙、設(shè)備艙和工作艙，為了便于艙內(nèi)的快速分割，采用民航飛機(jī)可移動(dòng)式隔框設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)3～4個(gè)可可快速拆卸的移動(dòng)式隔框框架，下部采用裝飾布簾的形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)艙內(nèi)空間的快速分割。

由于現(xiàn)代特種飛機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)發(fā)射功率越來(lái)越大，散熱量也隨之增加，為了保證任務(wù)電子系統(tǒng)的正常工作和模塊化設(shè)計(jì)要求，需設(shè)計(jì)空氣冷卻或液體冷卻設(shè)備，空氣冷卻系統(tǒng)可采用飛機(jī)上的環(huán)境控制系統(tǒng)，按照標(biāo)準(zhǔn)接頭預(yù)留接口，對(duì)于需要進(jìn)行液體冷卻的任務(wù)電子系統(tǒng)，按照現(xiàn)有最大散熱能力設(shè)計(jì)液體冷卻系統(tǒng)工作模塊，載機(jī)平臺(tái)預(yù)留散熱器進(jìn)、排氣口，經(jīng)過簡(jiǎn)單適應(yīng)性改進(jìn)，可快速實(shí)現(xiàn)液體冷卻系統(tǒng)的安裝。

根據(jù)不同功能的任務(wù)電子系統(tǒng)工作要求，需在艙外布置不同的任務(wù)電子系統(tǒng)天線，因此，對(duì)于載機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，載機(jī)收發(fā)天線相對(duì)集中布置，預(yù)留任務(wù)電子系統(tǒng)天線布置位置，并設(shè)計(jì)天線布置平臺(tái)，采用天線轉(zhuǎn)接板對(duì)任務(wù)電子系統(tǒng)天線和載機(jī)預(yù)留天線安裝平臺(tái)進(jìn)行快速安裝。

3 任務(wù)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)方法

根據(jù)不同的功能需求，單個(gè)功能的任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立的單元模塊，不同單元模塊進(jìn)行快速集成，形成某型特種飛機(jī)工作方艙，利用載機(jī)平臺(tái)預(yù)留的地板滑軌，對(duì)任務(wù)電子系統(tǒng)工作方艙進(jìn)行快速安裝和拆卸，再根據(jù)需要與載機(jī)平臺(tái)預(yù)留的電氣、通信、冷卻等接口進(jìn)行快速對(duì)接。

對(duì)于單個(gè)功能的任務(wù)電子系統(tǒng)模塊，可采用ATR機(jī)箱和小型機(jī)架的組合形式進(jìn)行快速組合，同時(shí)，也可根據(jù)單個(gè)功能模塊的性能和電子設(shè)備的發(fā)展情況，對(duì)單個(gè)功能模塊的機(jī)架內(nèi)單個(gè)ATR機(jī)箱進(jìn)行升級(jí)換裝和重新組合，形成不同功能的功能單元模塊，單個(gè)功能模塊的機(jī)架形式見圖1。

4 飛機(jī)地面設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)也引入到飛機(jī)地面保障設(shè)備當(dāng)中，保障設(shè)備必須在飛機(jī)預(yù)期的環(huán)境條件下可以使用和維護(hù)，專用保障設(shè)備應(yīng)保持最少，要求基層級(jí)和中間級(jí)的保障設(shè)備采用單元模塊化設(shè)計(jì)，并在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)時(shí)可采用飛機(jī)裝載運(yùn)輸，這些提高設(shè)備利用率、經(jīng)濟(jì)性好、人性化的模塊化設(shè)計(jì)，一是考慮在有限的空間里合理布局，另一個(gè)是方便用戶更人性化的使用，在更換設(shè)備零部件時(shí)僅需更換相應(yīng)的模塊即可。

地面保障設(shè)備中的中央翼、中外翼工作梯外廓尺寸較大，分為上下兩層工作平臺(tái)，為了便于模塊化設(shè)計(jì)，將上工作平臺(tái)可作為獨(dú)立的小工作平臺(tái)，在其下部設(shè)計(jì)有法蘭盤及可翻轉(zhuǎn)的行駛輪，既可安裝在中央翼、中外翼工作梯的下工作平臺(tái)上預(yù)留的不同位置的擴(kuò)展位上，使此梯成為滿足不同高度、不同位置使用要求的上下兩層工作平臺(tái)的設(shè)備，也可作為地面行駛的小工作平臺(tái)，來(lái)代替一米工作梯等高度較低的其它設(shè)備，這樣，一個(gè)梯子可當(dāng)作三個(gè)梯子用，滿足不同使用高度要求，實(shí)現(xiàn)一梯多用、一梯多能，提高了設(shè)備利用率。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，降低了飛機(jī)維護(hù)的成本，便于設(shè)備的管理，經(jīng)濟(jì)性非常好。

機(jī)艙內(nèi)使用的折疊工作梯也采用了模塊化設(shè)計(jì)，與梯子主管連接的腳踏板都是一種規(guī)格，既是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，也是模塊化設(shè)計(jì)。在日常維護(hù)中，當(dāng)需要打開飛機(jī)艙內(nèi)頂部裝飾板，來(lái)檢查電纜、控制盒等設(shè)備時(shí)，工作梯可折疊成一定高度的“A”字梯;當(dāng)需對(duì)飛機(jī)背部設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要求工作梯高度增加，此時(shí)，可用工作梯上的快卸銷與接頭快速連接，成為高度更高的直梯子。通過這些標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，折疊工作梯既可當(dāng)“A”字梯使用，也可當(dāng)直梯子使用，壓縮了設(shè)備的規(guī)格、品種，提高了設(shè)備的使用范圍，從而增加了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。

地面保障設(shè)備中各種工作梯、拖車、飛機(jī)牽引桿上使用的行駛輪，都是在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上選取的，有充氣輪，夾膠支承輪，包膠外伸輪等，采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)工作梯、拖車外形尺寸、承載的大小，將輪胎模塊設(shè)計(jì)成系列組件，可快速拆卸、互換和可單獨(dú)運(yùn)輸，如工作梯、拖車等輪胎出現(xiàn)問題時(shí)，可局部更換組件，改變了以前外場(chǎng)工作梯、拖車等設(shè)備“局部壞死，整車癱瘓”的局面，使得設(shè)備淘汰率大大減少，服役壽命延長(zhǎng)。同時(shí)由于模塊可分，因此能夠更加迅速地對(duì)模塊組件進(jìn)行故障判斷和修復(fù)，最大限度地采用這一技術(shù)可以大大提高設(shè)備的使用效率，使高度的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成為可能，為簡(jiǎn)化維修提供切實(shí)可行的基礎(chǔ)，并為所有級(jí)別的維修工作提供最佳的途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

模塊化設(shè)計(jì)是一種現(xiàn)代和未來(lái)飛機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要方法，尤其是特種飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要方法，通過模塊化設(shè)計(jì)使飛機(jī)具有開放結(jié)構(gòu)，易于改進(jìn)、重構(gòu)和添加配置功能，提高艙內(nèi)空間利用率，同時(shí)，也可提高飛機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低研制風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)成本，縮短研制周期和維護(hù)時(shí)間，快速形成戰(zhàn)斗力，滿足現(xiàn)代和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的不同需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 侯亮，唐任仲，徐燕申.產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)理論、技術(shù)與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004（1）.endprint