艦用車輛的特性與設計思想解析

王 志，田 甜，溫 琦，鄒卓然

(北京金輪坤天特種機械有限公司，北京 100083)

0 引 言

為了保證航母和艦載機作戰(zhàn)功能的有效發(fā)揮，在航母上配置了多種具有特定功能的車輛服務于艦載機與航母，這類用于航母及其他戰(zhàn)艦上的可移動設備可統(tǒng)稱為艦用車輛或艦載車輛。由于使用場合的特殊性，艦用車輛除具有普通陸用車輛的運載特性外，還需適應艦船的工作環(huán)境，這類車輛已成為整個航母構成體系中的組成部分。艦用車輛在我國還屬于起步階段，伴隨國產(chǎn)航母的研制成功，艦用車輛不僅要實現(xiàn)其應有的功用，而且需要向更高水平發(fā)展。

1 艦用車輛的保障功用解析

航母是一種以艦載機為主要武器的大型海上移動作戰(zhàn)平臺，是浮動于水面的小型飛機場，航母是艦船和機場的綜合體。航母要形成較強的戰(zhàn)斗力，做好航母與艦載機的保障是其前提條件之一。依據(jù)保障作業(yè)功能及服務方式，歸結起來可將艦用車輛劃分為5個方面的應用。

1）艦載機調(diào)運

航母上的艦載機在起飛前與降落后發(fā)動機不運轉，艦載機的移動以及進出升降機都要依靠牽引車的牽引或頂推，即艦載機的調(diào)運作業(yè)需要艦載機牽引車的配合完成，飛機牽引車是艦用車輛中使用較為頻繁的一類自行走式車輛。

2）彈藥轉運與裝卸

艦載機是遠程火力投送的載體，要實現(xiàn)對敵打擊的作戰(zhàn)任務，主要依靠裝載其上的武器與彈藥。艦載機航空彈藥的運送與裝載，同樣是保障艦載機實現(xiàn)其功能的重要環(huán)節(jié)。目前轉運過程主要采用人力推拉式轉運車，掛裝作業(yè)也主要靠人力完成。

3）飛行甲板清理

為了保證艦載機正常起降，必須保持飛行甲板時刻滿足艦載機起降要求。甲板上的灰塵、碎屑、油污、以及降落于甲板的雨雪，都為艦載機的起降帶來不利影響。雖然航母上配備相應的固定設施結合人工清理來保障飛行甲板的使用狀態(tài)，但仍需清潔車與除雪車等移動設備共同完成保障任務。

4）滅火與救援

為應對可能發(fā)生的事故，減少再生損失和事故的蔓延，航母配備有應急救援設備，其主要針對火情與事故飛機處理兩方面。對應火災的是固定消防系統(tǒng)與消防車，用于事故艦載機處理的是航母上特有的救援吊車。

5）供給與后勤

艦載機起飛前和降落后進行檢測、維護等工作，一般都有固定設備與艦載機匹配供電、供氣。但在特殊情況下仍需有電源車、空調(diào)車、充氧車、充氮車、液壓車等移動設備提供保障。此外平衡重叉車是航母上配備數(shù)量較多的通用保障車輛，用于貨物裝載與搬運。有的航母還配備伸縮臂叉車，除用于搬運外還將其拓展應用于高空維修作業(yè)。

總之，艦載車輛幾乎遍及航母的各個部位，這些車輛中既有靠自身動力行走的主動自行走式車輛，也有靠人力或其他外力推動或牽引的被動式車輛。這些車輛都以專用的功能履行各自的職責。

2 艦載機保障特點分析

飛機實現(xiàn)正常起飛與降落需要一系列的設備為其提供保障服務，這些設備作業(yè)的對象也包含用于飛機起飛降落的跑道等。艦載機保障與岸基作戰(zhàn)飛機保障既有關聯(lián)又有不同，相同之處在于飛機本身保障的需求一致，相對岸基作戰(zhàn)飛機的地面保障，艦載機保障的最大變化體現(xiàn)在保障環(huán)境的變化，航母自成體系，艦載機處于一孤島環(huán)境。雖然環(huán)境發(fā)生變換，但飛機所需的保障都不能少，為了適應艦載環(huán)境，不僅對保障設備的要求提高，保障的方式也有所變化，其主要特點體現(xiàn)在以下3個方面。

1）固定保障設施與保障車輛結合

岸基作戰(zhàn)飛機的起降環(huán)境是機場，機場地面保障與民用機場的保障方式相近，由于機場空曠、作業(yè)范圍大，保障作業(yè)以移動式設備為主，其中大型設備為自行走式，小型多為被動牽引式，形成以各種車輛為主體設備的保障體系。而對于航母艦載機的保障而言，既借鑒地面保障的主要特征，又結合自身的特點，采取固定設施與移動車輛保障并存方式。

艦載機的保障環(huán)境主要是航母機庫與甲板，活動范圍相對較小，位置也相對固定，這為定點保障提供條件，因而艦載機的保障體現(xiàn)了固定設施與移動設備的統(tǒng)一。燃料、電力供給、氧氮充填等供給、充填等保障功能采用固定站點完成，再配備少量移動裝置備用。如艦載機由固定電站供電，靠管道系統(tǒng)加油和充氣，考慮在飛行甲板上應急操作的可能性，仍備有充氣車、電源車。

2）配備特種保障設備

岸基機場環(huán)境與民用機場環(huán)境存在許多共同之處，部分設備可以直接借用通用設備，如用于跑道日常清掃、冬季清雪及消防救援等車輛均可借用。而對于航母艦載機則不同，其環(huán)境、起降跑道等與地面機場狀態(tài)發(fā)生巨大變化，不僅對保障設備提出新的要求，還需增加特殊專有設備應付特殊需求。

由于航母是孤島環(huán)境，必須能夠獨自處理可能發(fā)生的一切事情，除配備地面戰(zhàn)機保障所需的設備外，增加配備救援吊車以備不測。救援吊車可以吊著艦載飛機行駛的專門的起重機，能將甲板上的失事飛機迅速吊離飛行跑道，避免更大的損失發(fā)生。甲板上由于阻攔索、移動設備等在上停留，以及艦載機維修保養(yǎng)等，都難免產(chǎn)生污漬污染艦面飛行跑道與機庫甲板。清理這類污漬工作在地面場站是沒有特定要求，也無專有設備。而在航母上需要專用清洗車解決這類需求。

3）保障設備體小質輕的特征

飛機在地面上的牽引與頂推、飛機的維護與供給、跑道環(huán)境維護保障、消防與救援方面的保障作業(yè)，完成這些作業(yè)都獨立使用一種設備或車輛，對設備之間的通用化考慮也不多。這些設備與車輛在空曠的機場使用，對體積、質量方面的要求與限制不多。因此相對而言單體設備體積與質量均較大，綜合保障能力不強。

艦載機的停放空間狹小，甚至是擁擠，對于為其服務的車輛而言，必須適應這種條件，能在擁擠狹小的空間內(nèi)運動、作業(yè)。艦用車輛作為航母上的移動設備，也是航母的重要組成部分之一，其個體質量也一定程度上影響航母的總體質量。為了實現(xiàn)移動設備總的質量小，必須使保障車輛功能強，盡可能地在一輛車上綜合集成多種功能。除必須自行走式車輛外，多用牽引拖車或車載附裝功能模塊。

總之，艦用車輛產(chǎn)生源于航母對移動設備的需求，特別是艦載機對移動設備的需求。盡管航母上可以利用固定設施對艦載機實施保障，但仍無法完全取代移動保障車輛的作用。

3 艦用保障車輛設計要求

眾多類型的艦用車輛，雖然功用與結構各不相同，但所處的作業(yè)環(huán)境相同。由于環(huán)境特殊、海況復雜，艦用車輛作業(yè)的條件要比岸基車輛艱難許多，這對艦用車輛提出更高的要求。為了滿足這些要求，艦用車輛需要具備一些常規(guī)車輛所不具備的特定功能。正因如此，艦用車輛的設計要求也非同常規(guī)車輛，設計時要著重關注以下幾個方面。

1）扁平化與集成

艦用車輛的設計必須服從艦用的基本要求，由于艦面、機庫的運動范圍有限，艦用車輛對速度要求不高，重點在于空間、質量的限制問題，需體積小、重量輕，結構緊湊、作業(yè)靈活。特別對于需要在機庫和艦載機機翼下部通過的車輛，結構尺寸要求更為嚴格。除救援吊車和叉車由于任務特點而必須具備足夠大尺寸外，車輛大多都呈低矮的扁平形狀，其低矮的車身有效地降低了重心高度，即使是在較強烈的縱傾橫搖環(huán)境下，可保持車輛行駛的穩(wěn)定性。也正是這樣的設計，才使車輛能方便地在機翼下通過。因此多數(shù)艦用車輛的外形基本都呈扁狀，與岸基同類車輛相比體積要小得多。

在保證結構緊湊的同時，盡量采用模塊集成方式，根據(jù)需要進行組合集成，實現(xiàn)一機多用或多功能。美軍將艦載機的啟動氣源裝置與飛機牽引車集成就是例證，飛機牽引車可以獨立作業(yè)，也可將氣源裝置掛接在其上。

2）兼容與防護

在設計艦用車輛時，除了要滿足艦載設備的防爆性能、抗沖擊性能、電磁兼容性能和抗鹽霧侵蝕能力等要求外，在結構設計上也要采取一定的防護措施。防護設計包含的內(nèi)容較多，不僅要被動防護，而且要主動防意外、防失誤，即使出現(xiàn)失誤，也不致造成嚴重后果。如在車輛殼體防護設計上，除了防鹽霧、殼體防沖擊波外，必需有可靠的鎖緊及系聯(lián)裝置，確保在甲板上受海風作用，即使失誤沒有鎖緊也不能脫落。這不僅是對車輛自身的防護，也是對飛機起降環(huán)境的保護。

自身帶有動力裝置的艦用車輛，勢必牽涉到所需的油、水的供給問題，兼容、匹配、通用是設計的宗旨。設計時不僅要考慮動力裝置的燃料和電源制式與航母兼容、接口匹配，而且要注意不同功用的車輛間的兼容性，如潤滑油、工具、乃至輪胎等車輛上的通用裝置，均要提高互換性，實現(xiàn)相互兼容。

3）冗余與安全

艦用車輛中的大部分車輛是為艦載機提供保障作業(yè)，其安全的內(nèi)容包括艦載機的安全和自身的安全。艦用車輛依附于船體，船體的不規(guī)則運動可能要破壞艦用車輛的原有平衡，產(chǎn)生不可控運動，這對于正在作業(yè)的車輛與艦載機都十分危險。為此艦用車輛要有系統(tǒng)冗余和能力儲備，能力儲備是提高應付惡劣情況的能力，關鍵系統(tǒng)冗余是為了確保使用安全與提高可靠性。

能力儲備主要體現(xiàn)在驅動能力方面，如對于飛機牽引車而言，由于艦船的傾斜和搖擺帶來的周期性的坡度載荷和慣性載荷，艦載牽引車相比岸基牽引車必須具備更大的牽引力和制動力。系統(tǒng)冗余能夠提高可靠性與安全性，如雙制動系統(tǒng)能夠保證其中一套制動系統(tǒng)失效時，另一系統(tǒng)還能起作用。此外基于航母傾、搖、蕩等環(huán)境狀態(tài)，艦用車輛還要解決自身存放問題，車輛均設計有系留座以便系留，保證穩(wěn)定停放。

4）減排與防漏

對于在艦面作業(yè)的車輛而言，排放問題可以不重視，但對于在封閉艙室或半封閉的機庫內(nèi)使用的車輛，必須解決噪聲和廢氣排放問題。由于機庫、艙室相對封閉，內(nèi)燃動力車輛長時間作業(yè)時，噪聲、廢氣排放使得這類空間的小環(huán)境內(nèi)部工作條件急劇惡化，降噪減排對在這類場合使用的車輛顯得尤為重要。電動車輛越來越多的使用，為減排提供一有效途徑，而這類車輛蓄電池能量密度和功率密度不足、續(xù)航時間短、充電時間長等問題仍有待進一步解決。

艦用車輛除了減排外，還要解決油、液不能遺漏的問題，設計上要保證不能漏水、漏油，更不能將其遺留在甲板面上。對于一些特殊的設備，需采取特殊的方式，如發(fā)動機排氣管冷卻后產(chǎn)生的冷凝水，要使其不進入甲板；空調(diào)車冷卻產(chǎn)生的水需要在車上收集。

縱觀艦用車輛，無論是專有車輛還是通用車輛，雖然對其產(chǎn)生影響的因素很多，而關鍵是適宜艦用。艦用車輛既繼承地面車輛的基本功能，又具有自身的風格與特征。

4 艦用保障設備的發(fā)展

艦用車輛的產(chǎn)生是為了滿足艦載機調(diào)運、保障等作業(yè)需求而產(chǎn)生，其存在與發(fā)展必須適應于航母總體系統(tǒng)布局要求，也與現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)、技術水平相關聯(lián)，新技術的發(fā)展為艦載機保障設備的適宜化、小型化、模塊化創(chuàng)造了條件。

1）優(yōu)化保障方式

航母艦載機的保障不外就是傳統(tǒng)保障模式和一站式保障模式，無論是哪種模式，都需要優(yōu)化使用設備，其中提高艦用車輛保障效率是其中的主要內(nèi)容。艦載機保障車輛相對岸基飛機地面保障車輛已大大減少，一部分保障功能由站點保障所替代，無法替代的仍使用車輛完成，如牽引車輛仍按飛機的需要進行配置。目前的車輛雖然能夠滿足保障需求，但沒有充分發(fā)揮應有的功能，部分車輛使用效率較低。如何優(yōu)化使用，合理匹配，減少保障車輛的數(shù)量，提高保障效率是需要進一步解決的問題。

航母上的艦用車輛一類為自帶動力的自行走式車輛，以牽引車和救援消防車輛為代表。另一類是非自行走式車輛，需要有牽引車或靠人力來牽引，其中包含帶動力與不帶動力2種。自行走式車輛行走功能為作業(yè)必須的功能，這類車輛可以優(yōu)化用途，實現(xiàn)多用接口及動力輸出，為其他裝置使用創(chuàng)造條件，使得車輛底盤與動力的最大效率利用。使用頻率較低的設備采用模塊結構，與自行走式車輛配合使用。帶動力的非自行走式車輛及行走不作為作業(yè)內(nèi)容的自行走車輛，簡化行走裝置，統(tǒng)一確定其動力裝置選用，利用艦上的電力資源或自行走式車輛的動力資源為其提供動力。

盡管保障設備從屬于航母上不同的系統(tǒng)、不同的使用部門，仍可將移動保障設備視作一整體，進行設備系統(tǒng)化管理，整合自行走車輛與非自行走設備的功用，采用模塊集成方式實現(xiàn)保障設備多功能，在功能互補的車輛與設備間設計標準接口，根據(jù)使用需要實施集成。在保證必須功能同時，代替現(xiàn)有車輛的單功能、多數(shù)量的低效保障，減小艦用車輛裝備的總質量與總體積。

2）提高掛裝能力

艦載機武器彈藥的裝載效率在一定程度上決定了航母的作戰(zhàn)能力，提高彈藥裝載效率十分重要。彈藥掛裝作為艦載機保障系統(tǒng)的重要組成部分，但因不同的艦載機掛裝部位不同、彈藥結構形態(tài)變化等多種因素影響，使得彈藥運輸裝載環(huán)節(jié)機械化程度仍較低。在航母上使用的車輛中，用于彈藥相關的車輛數(shù)量最多，而實際耗費人的體力也最大。航母艦載機彈藥裝載掛裝仍以人工輔以簡單器具，或用簡單的吊裝器與之相匹配，作業(yè)強度大，效率低。

在彈藥轉運、掛裝的整個過程中，以人體力勞動為主，轉運作業(yè)相對還較輕松，而人力裝載問題有待解決。全自動掛裝的優(yōu)點不言而喻，但這類掛裝車體積較大，而且從轉運車到掛裝車之間還有一次彈藥的交接，增加一過度環(huán)節(jié)。美軍幾年前就研制了自行走式自動掛裝車，車輛的行走裝置采用麥克納姆輪以實現(xiàn)各向移動，并不適合航母的使用條件，到目前該車也未實際裝備?？v觀現(xiàn)有掛彈設備與環(huán)境條件，可采用助力方式改變現(xiàn)有掛裝方式，優(yōu)化掛彈工藝。利用航母上配備的氣源、電源，在已有結構簡單的轉運車與掛接裝置基礎上，增加助力隨動機構，解決彈藥裝載過程中靠人力提升問題。

5 結 語

艦用車輛是一類特殊環(huán)境內(nèi)使用的特種車輛，航母上艦用車輛作業(yè)的性質是保障與服務，既關聯(lián)于傳統(tǒng)車輛和飛機地面保障設備，又有其不同的獨特理念。

1）艦用車輛視為可移動式艦用設備，移動是作業(yè)的功能之一。艦用車輛遵循從屬于艦，服務于艦、機的原則。艦用車輛的諸多功能與技術繼承于岸基同類車輛，使用要滿足艦用環(huán)境條件。

2）艦用車輛的使用要適宜艦載機的保障模式，艦用車輛還需進一步系統(tǒng)規(guī)劃，依據(jù)保證需求及使用特點優(yōu)化配置，提高車輛與動力的利用效率。

3）艦載機保障作業(yè)中大量消耗人體力的掛裝作業(yè)環(huán)節(jié)，可利用航母配備氣、電等資源，研發(fā)適用的助力掛裝設備或動力掛裝車輛，提高掛裝作業(yè)能力與效率。

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