Обеспечение бесперебойности и безаварийности эксплуатации воздушных судов (ВС), базирующихся на аэродромах или совершающих транспортные операции, требует высокого качества аэродромно-технического обеспечения (АТО).
Современный авиационный комплекс представляет собой совокупность систем и устройств, предназначенных для решения боевых, разведывательных, транспортных и других задач, в состав которых входят воздушные суда и средства наземного обслуживания общего применения (СНО ОП). Система средств наземного обслуживания общего применения предназначена для своевременного и полного обеспечения всех видов подготовки и технического обслуживания ВС, их высокой боеготовности и боеспособности, что в значительной степени определяется наличием необходимых средств наземного обслуживания с высокими эксплуатационно-техническими характеристиками. Внедрение новых поколений воздушных судов на вооружение Военно-воздушных сил ставит ещё более высокие требования к системе авиационного комплекса
В настоящее время особое значение приобретает повышение эффективности применения всего комплекса средств аэродромно-технического обеспечения полётов, сокращение материальных и трудовых затрат на подготовку ВС к полётам, их обслуживание, хранение и сбережение, что существенно влияет на боевую готовность. Повышение боевой готовности авиационных частей, обеспечение безопасности полётов неразрывно связано с состоянием, техническими характеристиками и возможностями средств АТО полётов, в частности, средств эвакуации и буксировки ВС. Роль этих средств при ведении боевых действий возрастает в ещё большей степени.
Современное состояние развития СНО ОП характеризуется следующими факторами [4]: потерей части научной и производственной базы по выпуску СНО ОП в связи с распадом СССР и развертыванием производства на территории России; недофинансированием опытно-конструкторских работ по созданию новых образцов СНО ОП; недостаточным уровнем финансирования на закупку серийных образцов СНО ОП.
Кроме того, необходимость совершенствования комплекса СНО ОП обусловлена рядом факторов, к которым следует отнести: необходимость обеспечения смешанного базирования разнородных сил и средств государственной авиации, резервов и гражданской авиации; усиление интенсивности применения авиации (всепогодность, круглосуточность, многофункциональность), сокращение времени цикла применения при одновременном возрастании трудоемкости работ по подготовке ВС к полетам.
Несмотря на высокий класс воздушных судов устройства для их буксировки остаются неизменными. В настоящее время буксировка ВС на аэродромах Государственной авиации осуществляется серийно выпускаемыми автомобилями повышенной проходимости общего применения. Существующие тягачи-буксировщики ВС в ряде случаев не выполняют поставленные задачи в связи с тем, что они не в полной мере реализуют тяговое усилие по сцеплению колёсных движителей с опорной поверхностью, развиваемое силовой установкой. Связано это с недостаточностью сцепного веса тягача, буксирующего ВС, а также со значительным уменьшением коэффициента сцепления в зависимости от погодных условий.
Для увеличения тягового усилия буксировщика используется загрузка дополнительного балласта на его шасси, что ведёт к повышенному износу узлов и агрегатов тягача и резкому увеличению расхода топлива при холостом пробеге (норма расхода топлива увеличивается на каждую тонну собственной массы балласта до 1,3 л/100 км для автомобилей с дизельными и до 2,0 л/100 км - с бензиновыми двигателями).
Опыт проведения боевых действий за последние десятилетия показывает, что удар по аэродрому наносится высокоточным оружием, что приводит к блокированию авиационной техники на стоянках. Деблокирование ВС, т.е. буксировка в обход поврежденных участков, производится по плотному грунту, что не в полной мере обеспечивается существующими средствами буксировки.
Необходимо сформулировать ряд технических недостатков современных средств буксировки ВС, которые вызывают необходимость дальнейшего совершенствования: отсутствие современных конструктивных, технологических и схемных решений. Большинство изделий для буксировки создано в середине прошлого века (преимущественно в 70-х годах) по устаревшим технологиям, с использованием не авиационных материалов; низкая безопасность (подъезд к самолету обеспечивают 3 человека).
В дополнение необходимо отметить то, что в качестве тягачей-буксировщиков нередко используются авиационные подвижные электроагрегаты АПА-5Д, отвлечение которых от основного предназначения увеличивает сроки подготовки авиационной группы к вылету.
Целью развития системы средств наземного обеспечения общего применения является создание единого сбалансированного комплекса средств, позволяющих осуществлять АТО всех типов воздушных судов.
В настоящее время ведутся разработки догружающих устройств, позволяющих производить регулировку сцепного веса оператором тягача, но человеческий фактор не может обеспечить в необходимое время изменение сцепного веса. В связи с этим существует необходимость совершенствования буксировочных систем, которое должно обеспечить автоматическое регулирование сцепного веса тягача, с целью повышения его тягово-сцепных и экономических показателей. Для оценки эффективности работы буксировщика может применяться целый ряд технико-экономических показателей (например, скорость буксировки, время цикла буксировки, техническая производительность буксировщика, в том числе и расход топлива тягачом и т.п.). Повышение эффективности буксировки достигается за счет снижения времени цикла буксировки, расхода топлива, уменьшения количества обслуживающего персонала и увеличения сменной производительности тягача, что в комплексе позволяет повысить эффективность АТО авиационных подразделений. В то же время существующий в настоящее время методический аппарат не позволяет в полной мере проводить адекватную оценку эффективности использования разрабатываемых средств наземного транспортирования воздушных судов, что указывает на необходимость его модификации. Это означает, что существует необходимость дальнейшего улучшения характеристик колесных тягачей-буксировщиков и развития методического аппарата, связанная с разработкой конструкций устройств для буксировки воздушных судов. Отсюда вытекает актуальная практическая задача по разработке универсальных средств буксировки и эвакуации воздушных судов, обеспечивающих увеличение тяговых качеств буксировочной системы тягач – воздушное судно, которое позволит в период буксировки использовать вес ВС для создания тягового усилия, тем самым обеспечивая повышение эффективности подготовки к применению ВС авиационных комплексов. К сожалению, не нашли должного отражения в научной и технической литературе вопросы повышения эффективности буксировки ВС, а именно проведение научных исследований по изучению взаимодействия элементов в системе «тягач – воздушное судно» и разработка перспективных буксировочных устройств. В настоящей работе основное внимание уделено описанию конструкций, работе и результатам полевых испытаний новых, перспективных средств буксирования ВС.
Сегодня на военных аэродромах для буксировки ВС колёсными тягачами применяются унифицированные буксировочные водила (рис.1), которые имеют сцепное устройство с передней стойкой шасси ВС и буксирным крюком тягача.
Рис. 1. Буксировка ВС с помощью водила
Конструкция буксировочных водил постоянно модифицируется и может быть различна. Технические характеристики унифицированного буксировочного водила для буксирования ВС массой до 40 т приведены в таблице 1.
Таблица 1
Технические характеристики унифицированного буксировочного водила для ВС массой до 40 т
|
Максимальное усилие, воспринимаемое водилом, кН при движении вперёд При движении назад |
110 66 |
|
Длина, м |
9 |
|
Скорость транспортировки, км/ч |
20 |
|
Масса, кг |
250 |
|
Высота от оси трубы водила до земли, мм наибольшая Наименьшая |
1200 400 |
|
Рабочее давление в гидросистеме, МПа |
9 |
|
Рабочая жидкость |
АМГ-10 |
|
Обслуживающий персонал, чел |
2-3 |
Учитывая, что тягово-сцепные возможности серийно выпускаемых промышленностью колёсных тягачей недостаточны для надежной буксировки ВС в различных погодных (особенно зимних) условиях, на практике такие тягачи оснащают балластом [3,5]. Балласт улучшает сцепление колёс буксировщика с аэродромным покрытием и уменьшает буксование колес тягача при трогании с места. В качестве балласта применяют бетонные или металлические плиты, устанавливаемы на раму тягача.
Так, для придания бóльших тяговых качеств буксировщику БелАЗ-7421 снизу к раме шарнирно подвешен балласт. Конструкцией предусмотрена установка верхнего балласта в зимнее время. Общая масса верхнего балласта состоящего из пяти листовых пакетов 11т. При полной массе тягача 37т на балласт приходится 20т. Наряду с повышением тягово-сцепных качеств это приводит к неоправданному повышению расхода топлива (на 15…20%) и резко повышает эксплуатационные затраты.
В то же время существующие штатные средства буксировки (с применением водила) не могут быть применены при выходе из строя передней стойки шасси ВС или выкате его за пределы взлетно-посадочной полосы (ВПП). В этих условиях появилась необходимость использования иных конструкций устройств для эвакуации ВС.
Сотрудниками Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) разработаны и испытаны новые перспективные устройства для буксирования ВС, обеспечивающие: изменение сцепного веса тягача только в процессе буксирования; заданное распределение сцепного веса по ведущим мостам и бортам тягача; автоматическое увеличение сцепного веса буксировщика в зависимости от силы сопротивления качению; полноприводность агрегата тягач – ВС; энергосбережение и повышение тяговых качеств тягача по величине крутящего момента; перемещение ВС в стесненных условиях средствами малой механизации [1,2]. Так тягово-сцепное догружающее устройство, позволяющее изменять сцепной вес тягача в процессе буксировки, представлено на рисунке 2.
Рис.2. Тягово-сцепное догружающее устройство, консольно закреплённое в задней части рамы тягача
Экспериментально полученные тяговые характеристики агрегата на цементобетонном покрытии с различными значениями коэффициента сцепления показывают, что при догрузке тягача весом ВС, приходящимся на его переднюю стойку величиной 20 кН, тяговая мощность агрегата увеличивается на сухом цементобетонном покрытии на 9%, мокром цементобетонном покрытии - на 39%, заснеженном покрытии - на 24%, обледенелом покрытии - на 43%. Конструкция обеспечивает эффективную всесезонную и всепогодную эксплуатацию буксировщика.
Дальнейшее развитее рассмотренной конструкции позволило улучшить её эксплуатационные показатели. Аэродромная буксировочная система с автоматически изменяемым сцепным весом, в зависимости от силы сопротивления качению ВС, представлена на рисунке 3. Тягово-сцепное устройство обеспечивает догрузку тягача в зоне опорного периметра, что способствует более равномерному её распределению по ведущим мостам.
Рис.3. Автоматическое тягово-сцепное догружающее устройство
Проведенные экспериментальные исследования и полученные тягово-сцепные характеристики агрегата на аэродромном покрытии с различными значениями коэффициента сцепления показали более высокие результаты. При догрузке тягача в зоне опорного периметра весом самолета, приходящимся на его переднюю стойку величиной 30 кН, тяговая мощность агрегата увеличивается: на сухом цементобетонном покрытии на 58,3%; на мокром цементобетонном покрытии на 51,2%; на заснеженном покрытии на 64,7%; на обледенелом покрытии на 54,5%. При этом коэффициент буксования на режиме максимальной тяговой мощности уменьшается на всех покрытиях в среднем на 55,2%, а удельный эффективный расход топлива уменьшается в среднем на 34,7%.
Аэродромная буксировочно-эвакуационная система, позволяющая производить транспортирование ВС с поврежденной передней стойкой по деформируемой опорной поверхности с увеличением её сцепного веса, представлена на рисунке 4. В ходе экспериментальных исследований с помощью тяговых характеристик подтверждено положительное влияние догрузки тягача добавочным сцепным весом на увеличение силы тяги агрегата, повышение его тяговой мощности, уменьшение буксования движителей, снижение часового и удельного расхода топлива на всех характерных опорных поверхностях.
Рис. 4. Аэродромная буксировочная система с устройством для буксировки и эвакуации воздушных судов
Разработана полноприводная аэродромная буксировочная система, включающая устройство для подвода крутящего момента к колесам основных стоек шасси ВС (рис. 5). Она позволяет увеличить суммарное тяговое усилие агрегата по сцеплению с опорной поверхностью, реализуемое значительной частью веса ВС, приходящегося на его основные стойки.
Рис. 5. Устройство для подвода крутящего момента к колесам основных стоек шасси ВС
Полноприводная аэродромная буксировочная система состоит из тягача с источником энергии (подвижного электроагрегата или электрогидроустановки); водила; воздушного судна; устройства для подвода крутящего момента к колесам основных стоек шасси ВС и соединительной магистрали. Полноприводный способ буксировки заключается в фиксации буксировочного устройства для передачи крутящего момента к колесам основных стоек самолета по ходу планируемого движения. С помощью соединительной магистрали энергопреобразователь устройства запитывается от источника энергии и передает крутящий момент через редуктор и дифференциал к колесам основных стоек ВС. После чего буксировочная система «тягач – воздушное судно» начинает движение, используя силу тяги, создаваемую колесными движителями тягача и ВС.
Применение полноприводного способа обеспечивает: снижение материалоемкости, времени на подсоединение к самолету, максимальную реализацию силы тяги, подведенной к колесу, согласованность передачи крутящего момента к колесам обеих основных стоек ВС при криволинейном движении, благодаря применению дифференциальной передачи, повышение проходимости, так как буксировочная система «тягач – воздушное судно» становится полноприводной на период буксирования.
Выводы: Разработаны перспективные конструкции буксировщиков ВС на базе серийных полноприводных тягачей, которые обеспечивают всепогодную и всесезонную надежную эксплуатацию. Экспериментальные исследования разработанных конструкций позволили определить их тягово-сцепные показатели эффективности и получить исходные данные для их проектирования. Принципиальной основой эффективной эксплуатации созданных конструкций является увеличение сцепного веса агрегата буксировщик – ВС за счет массы ВС только на время буксирования.
Рецензенты:
Барабаш Д.Е., д.т.н., профессор, начальник кафедры изыскания и проектирования аэродромов Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил (Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина), г. Воронеж.
Федюнин П.А., д.т.н., профессор, начальник кафедры управления воинскими частями С и РТО авиации Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил (Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина), г. Воронеж.
Библиографическая ссылка
Великанов А.В., Лиховидов Д.В., Дьяков Д.Е. СОВРЕМЕННЫЕ БУКСИРОВОЧНЫЕ СИСТЕМЫ АВИАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13396 (дата обращения: 26.04.2024).