0 引言

舰载机担负防空、反舰、袭岸、反潜、电子战、预警侦察和空中指挥等多种作战任务, 是包含多种不同形式舰上起降飞机的集合与统称, 已成为航母作战编队攻防体系的核心^[1]。舰载机的调运作业需要飞机牵引车配合完成, 非起飞状态的舰载机无论是在舰面甲板上移动, 还是进出机库都要依靠牵引车的牵引或顶推来实现。用于牵引舰载飞机的牵引车, 工作在舰面甲板、机库这种特殊环境, 需应对种类不同飞机的调运作业; 能在多种海况条件下, 依靠自身能力, 实现舰载机的可靠移动与准确停放^[2]。正是这些非常规的使用环境、作业条件等因素的存在, 造就出舰用牵引车与众不同的特质。

1 舰载机牵引方式解析

舰用牵引车按照与舰载机的作用关系, 分为有杆牵引与无杆牵引两类, 前者通过牵引杆作用于舰载机, 后者直接作用于舰载机。为了发挥各自优势, 可同舰配备 2 种牵引车使用。舰面甲板空间相对较大, 且有杆牵引车便于牵引其他设备, 舰面甲板上的舰载机多采用有杆牵引方式牵引。机库里停放舰载机后的, 可供牵引车和被牵引飞机调度的通道十分狭窄, 要求牵引车小、尽量减小转弯半径以便于灵活行驶, 用无杆牵引车移动飞机较方便^{[3, 4]}。由于飞机牵引要求的不同, 舰载机的牵引方式主要有 3 种形式。

1) 传统有杆牵引方式

有杆牵引是指通过牵引杆将牵引车与飞机联系起来, 牵引车的牵引与顶推作用都要通过牵引杆传递给飞机。通常是将牵引杆连接到具有导向功能的前起落架上, 牵引车牵引时通过牵引杆传递牵引力, 并通过牵引杆控制飞机行驶的方向。这类牵引方式最为普遍(见图 1(a))。

2) 主起落架有杆牵引方式

有的飞机由于前起落架载荷限制等原因, 牵引车不能直接牵引前起落架, 而必须由主起落架承担牵引载荷。这类飞机在空间较大的陆地机场可采用三点牵引方式, 但在空间有限的航母上不适合, 转而采用主起落架牵引代之。主起落架有杆牵引方式是通过牵引杆牵引舰载机主起落架, 由于主起落架不具有导向功能, 所以牵引时前起落架须有辅助导向。俄罗斯的舰载机牵引采用这种方式(见图 1(b))。

3) 无牵引杆牵引方式

无牵引杆牵引简称无杆牵引, 这种牵引方式完全改变了传统有杆牵引的作用关系, 不仅省去牵引杆, 而且可利用飞机的一部分质量来增加牵引车的附着力。其将牵引车、牵引杆、飞机依次连接作用的关系, 转变为牵引车与飞机的直接作用关系。无杆牵引车自身带有联接、牵引飞机的专用机构, 一般称为夹持举升装置。该装置直接作用于前起落架, 并将前轮扶持、抬起脱离地面(见图 1(c))。

上述牵引方式以及牵引车是针对轮式飞行器而言, 而对于滑撬式直升机的牵引, 还需在此基础上再借助辅助装置。

有杆牵引与无杆牵引 2 种方式所对应的是两类不同性质的牵引车, 有杆牵引车利用自身重量所能发挥的附着力作为移动飞机作用力的来源, 与飞机连接、匹配的任务由牵引杆完成, 这类牵引车结构相对简单。尽管各国舰载机使用的有杆牵引车样式不同, 但这类牵引车的结构布置与动力装置形式类似。无杆牵引方式对应的是无杆牵引车, 无杆牵引车通过其自有的夹持举升装置来适应、连接不同机型的前起落架。因飞机前轮直接作用在无杆牵引车上, 能够利用飞机重量增加牵引车的附着力, 无杆牵引车可因此减轻自身结构重量, 这对舰载设施意义重大。

舰用无杆牵引车结构复杂、形式多样。无特殊限定说明, 无杆牵引车通常指带有驾驶座位的乘行式车辆, 这类牵引车的操控人员坐在车上完成各项操作^[5]。虽然坐在车上操控比较符合车辆驾驶习惯, 由于驾驶部分的存在又必然使车体变大。由于无杆牵引车需要进入机头下侧, 这种形式的无杆牵引车牵引小型飞机则比较困难。而使用随行式、遥控式 2 种无杆牵引车, 可以适宜小型飞机的牵引。随行式、遥控式无杆牵引车的操控人员不在车上驾驶操作, 又称这类牵引车为牵引器。随行式牵引车车体低矮, 操作人员随车行走, 并通过操作牵引车上的手柄等装置操控牵引车。遥控式无杆牵引车传动操作为非接触式, 操作者远离牵引车, 通过有线遥控操作。

2 舰用有杆牵引车

有杆牵引方式对牵引车的要求较小, 结构相对简单。舰载机使用的有杆牵引车与地面陆用飞机牵引车的形式类似, 有的航母甚至直接借用陆用车辆来牵引舰载机。尽管舰用有杆牵引车的形式多样, 但专业舰用牵引车则具有其特征。舰用牵引车的设计必须服从所处环境下的使用要求, 牵引车外形都呈低矮的扁平形状, 其低矮的车身有效地降低了重心高度, 可保证在纵倾横摇的环境下平稳行驶, 而且方便其在舰载机机翼下面通过^{[6, 7]}。牵引车前后均带有牵引装置, 方便牵引与顶推作业。单人开放式驾驶台设在车身中部左侧, 使驾驶员兼顾前后作业。图示为俄罗斯舰用有杆牵引车(见图 2(a))、中国舰用有杆牵引车(见图 2(b))和美国舰用有杆牵引车(见图 2(c)), 其设计思想基本一致。

舰用有杆牵引车主要工作是将舰载机精确移动到相应的作业位置, 此外还要利用其牵引功能, 帮助航母甲板工作人员在甲板上移动其他无动力辅助车辆, 以及运送小型装置与器具, 尽可能实现一车多用。因此在设计之始就要充分考虑这些功能需求, 在结构设计时加以实现。美军的舰用无杆牵引车比较有代表性, 该车设计上采用集成模块方式, 根据需要进行组合集成, 实现一车多用或多功能。飞机牵引车可以独立牵引、顶推作业, 作业灵活。车体后部设计有挂接装置, 可以背负飞机启动单元。启动单元采用模块设计, 结构尺寸与牵引车相匹配, 挂接后既可保持原有的牵引功能, 启动单元又成为可移动设施。

该车为柴油机驱动的四轮式车辆, 行走采用液压传动, 实现车辆的无级变速。前轮转向、后轮驱动。车体前部为发动机舱, 发动机舱后侧靠左布置单人开放式驾驶台, 驾驶台简洁, 仪表上部突出具有保护功能。操作装置设计尽量降低高度, 使其尽量在车体上平面以下。车体上侧为平台, 并铺有一层耐磨材料, 用于放置运送的物品。

3 舰用无杆牵引车

无杆牵引车利用自身的夹持举升装置直接作用于飞机的前起落架, 不再需要牵引杆连接飞机, 同时也要求牵引车必须能够进入飞机前部的下侧^[8]。对于舰载机而言, 牵引作业时牵引车位于飞机前部机身下侧, 而不挤占机位面积, 在机库作业这是很大的优势。在将舰载机从机库到甲板间的调运时, 可以使牵引车与舰载机一起驶上升降机而无需解脱。无杆牵引车能有效减小整个飞机牵引作业机组的转弯半径, 特别适合在空间有限的机库作业^[9]。

舰用无杆牵引车布置紧凑, 结构复杂。除具有牵引功能外, 还具有对飞机前轮的操作功能, 而且可以是自动实现。因此这种牵引车有 2 个主要功能部分, 其一是为完成牵引目的的行走部分, 其二是为了操作飞机轮的夹持举升部分。为了方便实现动力传递, 都采用液压驱动的方式。行走液压驱动可方便实现前进与后退行驶的无级变速; 夹持举升装置动作复杂、载荷大, 液压装置能够更好满足该要求。这种牵引车在美军航母的机库中使用较多, 也具有代表性。

舰用无杆牵引车是以柴油机为动力, 整车为三点支撑式布置, 总体布置紧凑。前轮为导向轮, 在前部中间位置, 位于后部两侧的两后轮为驱动轮, 夹持举升装置位于后部两驱动轮之间。驾驶位置布置在车体前部的一侧, 座位位置可以调整。图 4 所示为美国航母上使用的舰用无杆飞机牵引车, 为前、中、后三段结构, 后部较低以便于接近飞机时增大安全距离, 相对较高的中部为箱型结构, 其中放置发动机、液压油箱、燃油箱等装置, 上侧平台可放置系留锁具、飞机轮挡等小件物品。后部为驾驶操作部分, 简洁的驾驶座位悬吊在车体前部的左侧, 驾驶员可以面对飞机正向坐, 亦可侧坐面对操作手柄及开关。仪表盘直接安装靠近座椅处的左前侧的车体上, 而操作手柄与开关主要集中在前侧中部, 位于导向轮上部的车体上。为便于侧面座位上的人员操作, 以万向操纵手柄取代方向盘操控方向, 夹持举升动作的控制由位于手柄上侧面板上的开关控制。

4 随行式舰用牵引车

随行式牵引车也称步行式牵引车, 是因操作人员在操作牵引车时的状态而得名。因省略了乘坐与驾驶相关的装置与结构, 使车体结构更加紧凑、小巧, 运动更为灵活, 便于在舰船环境下使用。随行式牵引车由操纵杆与牵引车体两部分构成, 车体前端纵向安装一根操纵杆, 操纵杆的一端通过车体前端的立轴与转向轮直接相连, 牵引车的转向由操纵杆控制, 扳动操纵杆即可控制前轮转向, 操作人员直接用操纵杆实现人力转向。另一端是手把和控制盒, 手把和控制盒集中了牵引车的主要操纵装置。操作人员通过操纵杆操控牵引车实现各种作业, 牵引车的前进、后退及速度控制通过控制操纵杆端部的手把实现。

牵引车体一般为三点支撑结构, 其中与操纵杆相连的前轮为导向轮, 布置在车体前部的中间, 2 个后轮为驱动轮, 在车体后部的两侧分置安装, 中间容纳夹持举升装置。这类牵引车实现夹持举升作业的装置形式不一, 挂接方式不同。有液压驱动直接将机轮抱起、提升, 也有人工辅助装载。随行式牵引车作业时操作者面对飞机, 通过操纵杆控制牵引车体进入机头下侧, 夹持举升装置对准前起落架, 然后将机轮置于夹持举升装置的掌控中。顶推时操作人员仍是面对飞机, 在牵引时操作人员可与飞机同向行走, 操作人员通过扳动操纵杆控制行驶方向。图 5(a) 所示为用于航母上的一种随行式牵引器在作业。

随行式牵引车形式较多, 不仅夹持举升装置形式各异, 动力也有内燃机和电动不同形式, 但都是前轮人力操纵的三点支撑结构。对小型飞机的适应性较高, 陆地机场多用于牵引质量相对较小的飞机。图 5(b) 所示为航展上出现的国产随行式牵引车, 该车 2 个前转向轮平行安装在前转向轮立轴上, 扳动操纵杆即可控制前轮转向。左右两后轮各安装有轮边马达, 发动机通过液压泵将动力传递给马达实现行走驱动。

5 遥控舰用牵引车

遥控牵引车的自动化程度较高, 操作人员与牵引车不直接接触, 通过遥控装置进行操控。牵引车在与飞机对接及操作飞机时, 装置与机构的各种动作都是自动完成, 无需人工辅助, 这类牵引车也出现在不同的舰载机牵引场合。遥控牵引器的牵引车体与控制装置分置, 所有控制器和指示器都集中在遥控装置上, 遥控装置一般通过电缆连接到车体上。由于是遥控, 操作者可以在最安全的位置观察舰载机和牵引车, 远程控制牵引车的定位以及与舰载机的连接和脱离。

遥控舰载牵引车一般为低剖面四轮结构, 同样由行走与作业两大部分构成。这类牵引车行走装置以四轮结构布置, 行走驱动形式相近。其中靠近夹持装置的 2 个轮为驱动轮, 另外 2 个轮为随动万向轮。通常的驱动电动机内置于铁质轮毂里, 轮毂带动聚胺酯或橡胶轮胎转动。2 个行走驱动轮采用电机独立驱动方式, 通过控制电机的速度实现差速转向, 牵引车的行走驱动、转向实现均通过控制两电机实现。

这类牵引车普遍的特点是车体高度低、凸显扁平式结构。因此能够方便地在舰载机下面穿行, 可以从任意方向接近舰载机机轮, 更加灵活方便。牵引车车体上顶面设计为平台, 可以载运物品。其低矮的车身及平坦的顶面, 便于扩展使用功能, 有的遥控牵引车加装附件后, 可用作滑撬式直升机牵引车。

6 “辽宁”舰舰载机牵引车

随着“辽宁”舰的下水和舰载机的着舰成功, “辽宁”舰上的舰载机牵引车也走进人们的视野, 2 种牵引车以全新的姿态展示给人们, 各自以不同的方式完成飞机在舰面与机库的调运作业。

舰用无杆牵引车为乘坐式牵引车, 整车为三点支撑式布置, 驾驶座位在前部靠左侧, 后轮位于后部两侧, 夹持举升装置位于后部两轮之间。车身低矮, 整车全部进入舰载机下侧操作飞机。驾驶员在座位面向飞机操控牵引车顶推舰载机。牵引车采用独特的夹持举升装置将舰载机的前轮夹持并置于装置之上, 方便地将舰载机由机库顶推到升降平台上。

舰面甲板使用的舰用有杆牵引车, 采用四轮式行走装置, 车体呈扁平长方体形。车体的前后均安装有牵引装置用于挂接牵引杆, 方便舰载机的顶推与牵引。牵引车左侧中部布置驾驶台, 驾驶操作人员在座位上可方便观察前后情况。

我国舰用车辆的发展只是近年来的事情, 仍处于探索起步阶段, 但已形成一新的领域。经虚心学习、努力赶超, 我国舰载机使用的舰用牵引车取得一定的进展。“辽宁”舰舰用牵引车已担当重任, 国产舰用牵引车已初步形成自己独有的风格。

7 结语

舰用牵引车不但具有普通陆基牵引车的各种作业功能, 还要适应高温、高湿、高盐雾、霉菌以及海水侵淋等严酷的海洋环境, 需具有电磁兼容、抗辐射、抗毁坏的生存能力。舰用牵引车已不是单纯具有牵引功能的车辆概念, 而是舰载机调运系统中不可缺省的舰用设备。舰用牵引车是普通牵引车的借鉴与实际使用需求的交互结果, 舰载牵引车的应用与发展, 有已往经验传承的影响、更有现代技术的融入。随着科学技术的发展, 必然出现更优秀的舰用牵引车服役于航母之上。