車輛裝備航空運輸性影響因素分析

摘 要：裝備的航空運輸性是其固有屬性和設計屬性，決定著裝備能否進行航空運輸并對裝備的研發(fā)和設計起一定的限制和指導作用。文章通過對航空載運工具的貨艙環(huán)境以及車輛裝備自身條件進行總結分析，提出了車輛裝備航空運輸?shù)挠绊懸蛩?，對部隊車輛裝備的研發(fā)和設計具有借鑒意義。

關鍵詞：車輛裝備；航空運輸性；限制條件；影響因素

隨著國際戰(zhàn)略格局的變化和新軍事變革的不斷深入，提升部隊快速機動和部署的能力已成為各國車輛裝備的主要發(fā)展方向，沒有合適的運輸性，車輛裝備就無法快速部署，其戰(zhàn)斗力也就不能得到有效的發(fā)揮。而目前部隊一些軍事裝備由于外形尺寸過大，接近角、離去角、縱向通過角和最小離地間隙過小，自身固定裝置與運輸機不匹配等問題造成裝卸載困難，造成航空運輸效率低甚至不能進行航空運輸，嚴重制約了部隊戰(zhàn)斗力的發(fā)揮。因此軍用車輛裝備航空運輸性的影響因素進行分析，對部隊車輛裝備的研制發(fā)展與提高其航空運輸效率具有重要意義。

1 航空軍事運輸限制條件

1.1 空間限制

目前，部隊裝配的主力運輸機的貨艙內部是有空間限制，在運輸性法規(guī)中指出，擬通過航空運輸?shù)难b備，其外廓尺寸應符合運輸機艙門、貨艙長度等尺寸要求，并且裝備的尺寸應能符合與艙門，飛機內部結構之間的最小間隙并留有安全通道。

1.2 質量及載荷限制

航空運輸裝備時，其重量及載荷是有限制的。首先裝備的重量不能超過運輸機可運輸?shù)淖畲筝d重（飛機可運輸?shù)淖畲筚|量受飛機航程，目的機場海拔、天氣、機場跑道長度等因素的影響）。其次，裝備的接地壓力不能超過飛機貨艙地板的許用載荷。另外，航空運輸輪式車輛裝備時，充氣輪胎的最大軸負荷、充氣輪胎的最大輪負荷均有相關數(shù)據(jù)標準，超出時應進行載荷試驗[1]。

1.3 裝卸載限制[2]

在航空運輸自行裝備時，應在貨橋和貨艙地板鋪上墊網(wǎng)，并將其系留在貨艙地板上，裝備在裝卸過程中不得與貨艙和貨橋有任何干涉并且可停留在貨橋的任何位置，裝卸前確保燃油箱載油量不得超過該裝備燃油箱最大容量的1/2，裝備間距一般不小于300mm。

1.4 固定裝置限制[6]

首先通過航空運輸運輸?shù)能囕v裝備，固定裝置的數(shù)量不應少于4處，并且固定裝置應位于裝備的前后部，左右對稱。其次，固定裝置的布置應保證固定在兩側各90°左右對稱范圍內及在水平向下90°垂直方向范圍內連接而無干涉。再次，固定裝置的布置應不干涉裝備的功能，增加的面積或體積小。另外，自行裝備裝載定位后，制動裝置應處于制動狀態(tài)，并將變速器置于最低檔位。

1.5 環(huán)境限制

裝備應能經受航空運輸過程中的機械、氣候、化學活性物質、機械活性物質以及生物等環(huán)境條件產生的影響，其中對于航空運輸車輛裝備來說，機械環(huán)境是最重要的影響因素，所以文章主要對航空運輸過程中的機械環(huán)境進行研究。

在航空運輸過程中，裝備主要受機械環(huán)境條件的影響主要包括過載環(huán)境、沖擊環(huán)境和振動環(huán)境。航空運輸?shù)难b備應能承受允許的沖擊、振動和過載環(huán)境要求而不喪失其使用性能以及不產生結構永久變形和破壞。

2 車輛裝備航空運輸性影響因素分析

2.1 幾何特性

2.1.1 外形和尺寸

通過航空運輸?shù)能囕v裝備，其外廓尺寸必須符合運輸機艙門、貨艙長度、貨艙寬度等尺寸要求，在裝載和飛行期間，裝備的上部或者四周與飛機內部結構之間的最小間隙，不得小于150mm或經訂購方認可的間隙。同時，在裝備進出貨艙時，應與貨艙，兩側至少留出25mm的間隙，頂部至少留出150mm的間隙而對于一些特殊尺寸和形狀的裝備，當上述的最小間隙不能滿足安全裝卸載要求時，需要采用更大的間隙值。另外，對于貨艙中沒有過道的飛機，應設置安全通道，并要求保持有一個如下尺寸的最小凈空間，這個空間設置一般在順航向左側（即貨艙門一側），其過道截面的最低尺寸要求為360mm×1830mm（寬×高）或760mm×1220mm（寬×高），對于具備過道的飛機，在該通道上應沒有任何裝備阻礙機組人員通行，設置安全通道可以保證在發(fā)生飛機緊急情況時，所有的機組成員通過并到達飛機尾部[4]。

2.1.2 通過性

在運輸性相關標準中規(guī)定，通過航空運輸?shù)能囕v裝備應能接近、通過和離開不大于17°傾角的貨橋，并且在通過斜貨橋及連接兩個水平貨橋時，不允許車輛底盤的任何一部分與貨橋的任何一段發(fā)生干涉，并且可停留在貨橋的任意位置。與之直接相關的車輛的幾何參數(shù)包括接近角γ1、離去角γ2、縱向通過角β，間接影響因素包括軸距L、最小離地間隙h、車輪直徑D、后懸長L f等。當車輛在裝卸過程中與貨橋出現(xiàn)干涉時，通常表現(xiàn)為三種形式，即觸頭失效、托尾失效和頂起失效。發(fā)生干涉的條件如下所示：

當裝備的接近角γ1≤貨橋坡度θ時，則會發(fā)生觸頭失效。

當■≤L f時，則會發(fā)生托尾失效。

當裝備的縱向通過角β≤貨橋坡度θ時，則會發(fā)生頂起失效。

2.2 靜態(tài)特性

2.2.1 裝備質量

裝備的質量是指整備質量，當裝備具有運載能力裝有附加裝載時則需要提供總質量，不能超過飛機可運輸?shù)淖畲筝d荷。一般情況下，運輸機可運輸?shù)淖畲筝d荷較理論上的小，因為運輸機在實際飛行中可運輸?shù)淖畲筝d荷受很多因素的影響，比如飛行航程、溫度、機場海拔高度、風速風向、降水情況、機場跑道坡度等等。所以在考量要運輸?shù)难b備是否超過飛機可運輸?shù)淖畲筝d荷時，應綜合考慮上述因素。

另外當車輛裝備采用滾裝形式裝卸載時，還應考慮運輸機貨橋允許通過的最大裝備質量。目前，我軍主要裝備的主力運輸機上的貨橋有寬窄或者主輔之分，不同地貨橋上允許通過的裝備的質量也是有限制的。

2.2.2 裝備接地壓力

航空運輸?shù)能囕v裝備的接地壓力應小于飛機地板的允許載荷，另外，還要考慮運輸機貨艙內滾輪或滑道的最大承受重量（在相關標準中有規(guī)定）。

2.2.3 軸負荷和輪負荷

車輛裝備的軸負荷一般包括前軸、中軸和后軸的載荷。在國軍標中明確指出，通常情況下，由運輸機運輸?shù)能囕v裝備最大軸負荷超過2268kg或者最大輪負荷超過1134kg時，需要進行空運能力分析和載荷試驗。

2.2.4 裝備重心

車輛裝備還應提供自身重心的位置參數(shù)，便于裝載后進行飛機重心的計算，符合飛機載重平衡要求，使飛機重心處于允許的前后極限范圍以內，確保飛行安全。裝備自身重心位置的相關數(shù)據(jù)包括：至地面的距離、至前軸中心線的距離、至裝備縱向對稱平面的距離。

2.3 動態(tài)特性

2.3.1 振動

振動是航空運輸中的主要環(huán)境因素，當采用噴氣式運輸機時，裝備經受寬帶隨機振動，它由飛機航空運輸中的振動主要由飛機起飛、著陸滑行時跑道對機身的激勵，飛機發(fā)動機旋轉不平衡等原因引起。當采用螺旋槳式飛機運輸時，其振動由寬帶隨機疊加窄帶隨機組成，寬帶隨機振動的起因與噴氣式飛機相似，尖峰形式的窄帶隨機是由螺旋槳葉所帶動的旋轉壓力場引起的，即在空中飛機時振動較大。航空運輸中的振動可能造成裝備部分部件結構變形、損壞、緊固件松動，觸點短、斷路。

航空運輸?shù)能囕v在運輸過程中的振動損傷取決于在運輸中的所產生的振動響應，在運輸前需根據(jù)航空運輸?shù)淖V形和量值進行抗振設計和考核。噴氣式運輸機以地面垂向最大值的振動譜形和量值作為噴氣式運輸機的寬帶隨機振動的頻譜和量值，其寬帶隨機振動量值見表5[5]。螺旋槳式運輸機以空中垂向最大值振動譜形和量值，其寬帶隨機加窄帶隨機振動量值見表6[5]。

2.3.2 沖擊

沖擊分為運輸過程中的沖擊和裝卸載過程中的沖擊兩類，文章中的車輛裝備主要考慮航空運輸過程中的沖擊，并且軍用運輸機在運輸裝備時，在其貨艙內裝備所經受的沖擊主要是起飛著陸沖擊，在實際運輸中需要考慮運輸機貨艙內所產生沖擊的峰值，峰值加速度為100mm/s2，交越頻率為40Hz，相應后峰鋸齒波的脈沖持續(xù)時間為10-11ms。

2.3.3 過載

飛機的過載指作用在飛機上的氣動力和發(fā)動機推力的合力與飛機重力的比，在運輸機運輸過程中，過載主要產生在具有穩(wěn)態(tài)加速度的起飛和降落過程中。當人員伴隨裝備進行航空運輸時，對可能在飛機失事過程中危及乘員安全或阻塞失事飛機出口的裝備采用I級限動過載標準；當貨艙內無乘員時，或在飛機失事時不會危及乘員安全或阻塞失事飛機出口的裝備，可采用II級限動過載標準；裝備還應承受在0.1s內飛機速度的變化（ΔV）而不喪失使用性能和不產生永久變形和破壞[2]。限動過載標準見表3。

其他限動過載系數(shù)要求：

（1）裝備向前或倒退駛入飛機，應在各相應方向上使用較大過載系數(shù)。如果裝備只能向前駛入則僅在向前方向上用向前要求的過載系數(shù)，而在向方向上采用向后的過載系數(shù)。（2）裝備應能經受住規(guī)定的作用在輪子、懸掛系統(tǒng)或支撐件垂直向下的過載系數(shù)而不喪失其使用性能。（3）如果裝備是指定供空投用，規(guī)定前、后方向都采用3g過載系數(shù)。

2.4 固定適應性

航空運輸?shù)能囕v裝備上必須有合適的固定裝置，以便于裝備的固定。裝備上用于與飛機系固的裝置，通常有固定環(huán)、固定孔、固定耳等。航空運輸中固定裝置的要求如下：（1）車輛裝備與貨艙地板的系留連接，不應少于4處。（2）固定索應能在左右兩側各90°范圍內及水平向下至90°垂直范圍內連接而無干涉。（3）固定裝置的安全系數(shù)不小于1.33。（4）運輸過程中，裝備將受運輸機起降、顛簸和繞行所產生的附加載荷。固定裝置計算載荷見表4[6]。

3 結束語

車輛裝備的航空運輸性是其固有屬性和設計屬性，對裝備的機動性和能否快速部署具有重要的影響。車輛裝備的航空運輸性涉及裝備研制和運輸條件等多方面的因素，文章通過對車輛裝備航空運輸性影響因素進行分析，對車輛裝備進行航空運輸?shù)南拗茥l件進行了總結，這有助于我軍車輛裝備的研制提供借鑒，有助于部隊隨行多樣化軍事任務的完成和部隊戰(zhàn)斗力的發(fā)揮。

參考文獻

[1]國防科學技術工業(yè)委員會.GJB2948～97.運輸裝載尺寸與重量限制[S].1997-1-01

[2]國防科學技術工業(yè)委員會.GJB5194～2003.軍用運輸機裝載準則[S].2003-12-01.

[3]中國人民解放軍總后勤部.GJB5733～2006.軍事裝備運輸性基本要求[S].

[4]中國人民解放軍總裝備部.GJB3369～98.航空運輸性要求[Z].1999-01-01.

[5]中國人民解放軍總裝備部.GJB3493～98.軍用物資運輸環(huán)境條件[S].

[6]中國人民解放軍總裝備部.GJB5689～2006.軍事裝備吊裝與固定裝置通用要求[S].2006-10-01.