CC BY
40
Оригинальная статья / Original article УДК 621.86.032:62-526
http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-1-202-208
СПОСОБ БУКСИРОВКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАЛОГАБАРИТНОГО БУКСИРОВЩИКА
© Д.Е. Дьяков1
Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»,
Российская Федерация, 394000, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ работы в данном направлении - развитие сети аэродромных малогабаритных устройств дистанционного управления. МЕТОДЫ. Учитывая схожесть работы колесных тягачей и дорожно-строительной техники, применена известная методика расчета основных показателей работы колесных движителей в тяговом режиме. Для оценки возможностей разработанного малогабаритного буксировщика и проверки адекватности выбранной методики проведены натурные испытания и сравнительный анализ полученных экспериментальных и теоретических тяговых характеристик. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Предложен новый способ буксировки воздушных судов при помощи малогабаритного буксировщика с дистанционным управлением, позволяющий достичь максимального технико-экономического результата. Загрузка передней стойки на раму буксировщика позволяет исключить использование дополнительного балласта для буксировки и экономить топливо при холостом пробеге тягача при обеспечении полетов авиации. ВЫВОДЫ. Предлагаемый способ, реализуемый при помощи малогабаритного буксировщика с дистанционным управлением, имеет ряд преимуществ перед штатными средствами буксировки.
Ключевые слова: воздушное судно, малогабаритный буксировщик, дистанционное управление, колесный движитель.
Формат цитирования: Дьяков Д.Е. Способ буксировки воздушных судов с использованием малогабаритного буксировщика // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 1. С. 202-208. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-1 -202-208
METHOD OF AIRCRAFT TOWING USING A SMALL-SIZED TOW D.E. Diakov
Military Educational Scientific Center of Military Air Forces "Military and Air Academy named after the Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin", 54a Starykh Bolshevikov St., Voronezh 394000, Russian Federation
ABSTRACT. The PURPOSE of works in this direction is development of a network of small remote control airdrome devices. METHODS. The known calculation methods of the main operation performances of wheeled running gear in a traction mode are used taking into account the operation similarity of wheeled haul tracks and road construction machinery. The capabilities of the developed small-sized tow and the adequacy of the chosen method are estimated and tested in the full-scale tests with the use of the comparative analysis of the obtained experimental and theoretical traction characteristics. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. A new aircraft towing method using a small remote control tow is proposed. It allows to achieve a maximum technical and economic result. Loading of the nose gear on the towing tractor frame eliminates the use of the additional ballast for towing and saves fuel at the idle run of the towing machine in aircraft maintenance. CONCLUSIONS. The proposed towing method using a small remote control tow has a number of advantages over the regular means of towing.
Keywords: aircraft, small-sized tow, remote control, wheeled running gear
For citation: Diakov D.E. Method of aircraft towing using a small-sized tow. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 1, pp. 202-208. (In Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2018-1-202-208
1Дьяков Денис Евгеньевич, адъюнкт кафедры автомобильной подготовки, e-mail: [email protected] Denis E. Diakov, Postgraduate of the Department of Automotive Training, e-mail: [email protected]
Введение
В настоящее время одним из решающих факторов успешного выполнения боевых задач является грамотная, безаварийная эксплуатация авиационной техники, что позволяет обеспечить безопасность и регулярность полетов. В нашей стране на военных аэродромах буксировка воздушных судов (ВС) с мест стоянок на площадки подготовки к вылету и обратно осуществляется с помощью колесных тягачей - автомобилей повышенной проходимости общего применения, выпускаемых серийно, с колесной формулой 4x4, 6x6 или 8x8. Для транспортирования ВС колесными тягачами используются унифицированные буксировочные водила, которые имеют сцепное устройство с передней стойкой шасси ВС и буксирным крюком тягача. Конструкция буксировочных водил может быть различна и постоянно модифицируется [1].
Ранее использовался способ буксировки воздушных судов, реализуемый при помощи малогабаритного устройства для буксирования ВС [2], которое содержит
буксировочную тележку, двигатель с редуктором, рулевой механизм, ведущий ролик с возможностью съема и привод управляемых колес. Данный способ имеет ряд существенных недостатков, таких как ограничение по классу буксируемых ВС, низкие тягово-сцепные качества устройства, особенно на мокрой или скользкой опорной поверхности из-за проскальзывания ведущего ролика по отношению к колесу передней стойки воздушного судна, что снижает возможность применения этого способа в различных климатических условиях.
Авторами настоящей статьи ведется работа по созданию малогабаритных устройств, реализующих максимальную силу тяги по сцеплению с опорной поверхностью, имеющей различные коэффициенты сцепления.
Задачей данного исследования является усовершенствование современных образцов специальной аэродромной техники в целях повышения ее функциональных возможностей.
Преимущества разрабатываемого устройства
В рамках проводимого исследования немаловажным является анализ отклонения тягового усилия в корреляционной зависимости от нормальных реакций ведущих колес при работе предлагаемого буксировщика под загрузкой весом, приходящимся на переднюю стойку буксируемого ВС при его движении.
Дальнейшие исследования позволили найти оптимальное техническое решение малогабаритного устройства для буксирования ВС, а именно, данное устройство имеет: несущую раму, двигатель (силовой агрегат) с редуктором, гидравлический насос с распределителем, поворотную ось, рампу механизма подъема и фиксации колес передней стойки ВС, гидравлические цилиндры, колеса передней стойки ВС, фиксатор колеса передней стойки ВС, направляющие рампы с прорезями, механизм подъема и фиксации колес
передней стойки ВС, упор рампы для фиксации колес стойки ВС [3].
К недостаткам данного устройства следует отнести высокую трудоемкость процесса буксировки, поскольку при управлении буксировщиком водитель не обеспечивает полного контроля над буксируемым средством, при этом вес от передней стойки ВС распределяется по осям буксировочного устройства неравномерно, что влечет быстрый износ и выход из строя частей и механизмов конструкции. Кроме того, на водителя-оператора при нахождении его в кабине буксировщика неблагоприятное воздействие оказывает вибрация при транспортировке ВС.
В настоящее время ведется работа по созданию малогабаритного буксировщика ВС дистанционного управления с целью расширения его функциональных возможностей, в том числе улучшения маневрен-
ности [4]. Необходимо обеспечить максимальную эффективность работы устройства при его минимальных размерах и недостаточности парковочного пространства. Унифицированная модель буксировщика должна позволить использовать его для всех типов самолетов, достичь полного ви-
зуального контроля над всеми частями самолета при буксировке, исключая возможность столкновения. А также нужно свести к минимуму или полностью исключить воздействие на оператора вибрационных нагрузок.
Методика реализации способа буксировки при помощи малогабаритного буксировщика с дистанционным управлением
Предлагаемый способ буксировки реализуется использованием малогабаритного буксировщика с дистанционным управлением (рис. 1), предназначенного для наземной буксировки воздушных судов и включающего рампу механизма подъема и фиксации колес передней стойки воздушного судна и фиксатор колес передней стойки воздушного судна, которые позволяют осуществить подъем и фиксацию передней стойки воздушного судна для осуществления буксировки.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что весь процесс управления буксировкой осуществляется оператором на расстоянии с пульта дистанционного управления (рис. 2), что позволяет осуществлять полный визуальный контроль над буксировщиком и воздушным судном.
Данный способ буксировки позволяет повысить тяговое усилие по сцеплению с опорной поверхностью ведущих колес малогабаритного буксировщика в начальный период буксировки самолетов и при движении по аэродромному покрытию с низким коэффициентом сцепления, уменьшить пробуксовку колес, значительно сократить трудозатраты, исключить воздействие вибрации на оператора, уменьшить расход топлива.
Малогабаритный буксировщик ВС с дистанционным управлением, предназначенный для наземной буксировки ВС, включает: несущую раму 1, силовой агрегат 2, трансмиссию 3, приемник сигнала 4, ведущие колеса 5, микроконтроллер управления 6, источник питания 7, рампу механизма подъема и фиксации колес передней
стойки ВС 8, поворотную ось 9, упор для фиксации и центровки колес передней стойки ВС 10, колеса передней стойки ВС 11, гидравлический насос с распределителем 12, прижимные гидроцилиндры механизма фиксации колес передней стойки ВС 13, фиксатор колес передней стойки ВС 14, разъем резервного канала подключения кабеля к пульту управления буксировщиком 15, блок управления силовым агрегатом 16, блок управления гидрораспределителем 17, гидроцилиндры механизма подъема 18, сервопривод управляемых колес 19, вилку управляемых колес 20, управляемые колеса 21, пульт дистанционного управления 22 содержащий джойстик ускорения и изменения направления движения 23, тумблер переключения передач 24, тумблер пуска и остановки силового агрегата 25, разъем резервного канала подключения кабеля к пульту управления буксировщиком 26, тумблер управления работой механизма фиксации 27, джойстик управления подъема и опускания рампы 28 [5].
Устройство работает следующим образом. Оператор при помощи пульта управления 22 подает команды на управление устройством, при этом изначально осуществляет пуск силового агрегата 2 при помощи тумблера 25, выбирает необходимую передачу работы трансмиссии 3, используя тумблер 24 с предварительно открытым механизмом фиксации колес передней стойки ВС, реализует подъезд к ВС до соприкосновения с упором для фиксации и центровки колес передней стойки ВС 10, убедившись в правильном расположении колес передней стойки 11 на рампе механизма подъема и фиксации 8. Далее
оператор осуществляет фиксацию колеса передней стойки ВС на рампе 8 при помощи тумблера 27, затем выполняет подъем передней стойки ВС, при этом джойстик управления подъема и опускания рампы 28 переводится в соответствующее положение, подающее команду в блок управления гидрораспределителем на подачу давления в подштоковые полости гидроцилиндров механизма подъема 18. В результате осуществляется поворот рампы вокруг поворотной оси 9 в вертикальной плоскости и создается усилие догрузки ведущих колес 5 буксировочного устройства весом, прихо-
дящимся на переднюю стойку ВС, при этом вес распределяется по осям малогабаритного буксировщика равномерно, что обеспечивает необходимое значение силы сцепления ведущих и управляемых колес. Затем оператор при помощи дистанционного пульта производит управление процессом буксировки ВС. В случае возникновения радиопомех управление буксировщиком возможно осуществлять при помощи разъема резервного канала 26, подключив кабель к пульту управления буксировщиком 15.
Рис. 1. Схема малогабаритного буксировщика воздушных судов с дистанционным управлением:
а - вид сверху; b - вид сбоку Fig. 1. Diagram of a small remote control aircraft towing tractor: a - top view; b - side view
22 23 2Ï 25 26 27 28
Рис. 2. Пульт дистанционного управления малогабаритным буксировщиком воздушных судов Fig. 2. Remote control of a small aircraft towing tractor
Пульт управления 22 с размещенными на нем элементами, имеющими определенные положения управляющего воздействия на буксировщик, позволяет формировать команды управления, которые посредством сгенерированных сигналов передаются на приемник 4 буксировщика, где производится расшифровка полученных сигналов и дальнейшая их передача на микроконтроллер управления 5, способный с использованием программного обеспечения обрабатывать полученные сигналы и реализовать управление исполнительными элементами 16, 17, 19 [6].
Для апробации данного способа разработана модель малогабаритного буксировщика воздушных судов с дистанционным управлением (рис. 3).
В настоящее время по методике тягового расчета, представленной ранее в работе [7], проводятся экспериментальные исследования работы буксировщика на тяговом режиме с использованием системы датчиков, позволяющей построить тяговую характеристику разработанного устройства с целью оценки основных тягово-экономических показателей качества. Исследования направлены на определение максимальной силы, подведенной к колес-
ному движителю буксировщика:
Р мо = Р{м + Рш + + ^кр + Р п + Ра,
где Рмо - сила, подведенная к ведущим колесам; - сила сопротивления качения; Рш - сила сопротивления воздуха; Р, - сила сопротивления подъему; Ркр - сила тяги на крюке; Рп - сила сопротивления в подвеске при колебаниях (при движении по абсолютно ровной дороге Рп = 0); Ра - сила инерции.
Методика тягового расчета предусматривает построение тяговой характеристики основных показателей качества функционирования малогабаритного буксировщика от развиваемой им силы, подведенной к ведущим колесам, оказывающей существенное влияние на силу тяги Т. К основным показателям качества функционирования малогабаритного буксировщика относится действительная скорость движения Уд, тяговая мощность N7-, часовой вт и удельный эффективный расход топлива дт:
Уд = ^ (Т, 6); N7 = ^ (Т, 6); вт = ^(Т); дт = ^(вт, N7).
Рис. 3. Буксировка самолета Як-130 Fig. 3. Yak -130 aircraft towing
С этой целью определяются значения кривой буксования колесного движителя 6, оказывающие влияние на определение тяговых возможностей. Суть методики построения тяговой характеристики малогабаритного буксировщика состоит в необходимости учета влияния особенностей взаимодействия системы «малогабаритный буксировщик - ВС» при загрузке передней стойки воздушного судна на рампу подъема буксировщика. На основании полученных опытных данных возникла необходимость получения более полного изучения процесса взаимодействия колесного движителя с заснеженной опорной поверхностью во всем интервале буксования колесного движителя, так как данная поверхность характеризуется низкими сцепными качествами (рис. 4).
В результате проведенных натурных испытаний получены экспериментальные
тяговые характеристики на поверхности с различными коэффициентами сцепления. Установлено, что догрузка в 5,5 кН, приходящаяся на переднюю стойку, увеличивает сцепной вес малогабаритного буксировщика и позволяет добиться максимальной силы тяги Т на следующих опорных поверхностях:
- сухом цементобетонном покрытии
- 5 кН;
- мокром цементобетонном покрытии - 3,6 кН;
- заснеженном покрытии - 1,88 кН; Достигнутые параметры силы тяги
малогабаритного буксировщика позволяют производить буксировку воздушных судов по опорной поверхности, имеющей различные значения коэффициента сцепления, в том числе по заснеженной.
Рис. 4. Экспериментальная тяговая характеристика малогабаритного буксировщика по заснеженному цементобетонному аэродромному покрытию с догрузкой весом 5,5 кН,
приходящимся на переднюю стойку: точки - экспериментальные данные; кривые - аппроксимация Fig. 4. Experimental traction characteristic of a small-sized towing tractor on a snow-covered cement-concrete aerodrome covering with the additional loading of 5.5 kN of the nose gear: points stand for experimental data; curves - for approximation
Заключение
Использование предложенного устройства позволит начать новый этап развития средств наземного транспортирования воздушных судов. Особо отметим, что применение на современных аэродро-
1. Зацепин В.В., Лиховидов Д.В., Дьяков Д.Е., Мачехин Р.А. Проблемы эксплуатации аэродромных буксировщиков и пути их решения // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 1. С. 235.
2. Пат. 2365524, Российская Федерация, МПК В 64 F 1/22. Малогабаритное устройство для буксирования воздушных судов / А.В. Великанов, Ф.С. Германович; заявитель и патентообладатель ГВОУ ВПО «ВВВАИУ (ВИ)» МО РФ. № 2008111597/11; заявл. 25.03.2008, опубл. 27.08.2009. Бюл. № 24.
3. Пат. 2483988, Российская Федерация, МПК В 64 F 1/22. Малогабаритное устройство для буксирования воздушных судов / А.В. Великанов, А.С. Германович, Н.А. Великанова, Р.А. Проскурин; заявитель и патентообладатель ФГВОУ ВПО «ВАИУ» (г. Воронеж) МО РФ. № 2011144986/11; заявл. 07.11.2011, опубл. 10.06.2013, Бюл. № 16.
4. Пат. № 2618611, Российская Федерация, МПК B 64 F 1/22. Способ буксировки самолетов с исполь-
мах средств транспортирования ВС с использованием элементов дистанционного управления позволит повысить эффективность наземного обеспечения полетов.
кии список
зованием малогабаритного буксировщика с дистанционным управлением / Д.Е. Дьяков, Д.В. Лиховидов, А.В. Великанов [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВПО «ВУНЦ ВВС «ВВА» (г. Воронеж) МО РФ. № 2016111467; заявл. 29.03.2016, опубл. 04.05.2017, Бюл. №.13.
5. Дьяков Д.Е. Лиховидов Д.В., Великанов А.В. Модель буксировочной системы авиационного комплекса с дистанционным управлением // Фундаментальные исследования. 2015. № 10-3. С. 466-470.
6. Миль Г. Электронное дистанционное управление моделями; пер. с нем. В.Н. Пальянова. М.: Изд-во ДОСААФ, 1980. 416 с.
7. Дьяков Д.Е., Гусев Ю.В., Лиховидов Д.В., Дубец С.В. Тяговый расчет перспективной буксировочной системы авиационных комплексов // Вестник ИрГТУ. 2017. Т. 21. № 2. С. 163-169. DOI: 10.21285/18143520-2017-2-163-169
1. Zatsepin V.V., Likhovidov D.V., D'yakov D.E., Ma-chekhin R.A. The problem of aerodrome tow operation and their solution mehods. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2014, no. 1, p. 235. (In Russian)
2. Velikanov A.V., Germanovich F.S. Malogabaritnoe ustroistvo dlya buksirovaniya vozdushnykh sudov [A small-sized device for aircraft towing]. Patent RF, no. 2365524, 2009.
3. Velikanov A.V., Germanovich A.S., Velikanova N.A., Proskurin R.A. Malogabaritnoe ustroistvo dlya buksirovaniya vozdushnykh sudov [A small-sized device for aircraft towing]. Patent RF, no. 2483988, 2013.
4. D'yakov D.E., Likhovidov D.V., Velikanov A.V. [et al.]. Sposob buksirovki samoletov s ispol'zovaniem malogabaritnogo buksirovshchika s distantsionnym
upravleniem [A method of aircraft towing with the use of a small remote control towing machine]. Patent RF, no. 2618611, 2017
5. D'yakov D.E. Likhovidov D.V., Velikanov A.V. Model of towing system of aviation complex with remote control. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental research]. 2015, no. 10-3, pp. 466-470. (In Russian)
6. Mil' G. Elektronnoe distantsionnoe upravlenie modelyami [Electronic remote control of models]. Moscow: DOSAAF Publ., 1980, 416 p.
7. D'yakov D.E., Gusev Yu.V., Likhovidov D.V., Dubets S.V. Traction calculation of a promising aircraft complex towing system. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University]. 2017, vol. 21, no. 2, pp. 163-169. (In Russian) DOI: 10.21285/1814-35202017-2-163-169
Критерии авторства
Дьяковым Д.Е. самостоятельно получены и оформлены научные результаты, он полностью несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Authorship criteria
Diakov D.E. independently obtained and formalized the scientific results. He also bears the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The author declare that there is no conflict of interests regarding the publication of the article.
Статья поступила 04.12.2017 г.
The article was received 04 December 2017
