地面支援設備飛機保護裝置研究

柳艷琴 李霞 張菁宇/航空工業(yè)西安飛機工業(yè)（集團）有限責任公司

1 概述

飛機過站維護或定檢維修過程中，一些自行類、梯架類、升降工作平臺類地面支援設備需要接近飛機以開展工作，這些設備可能在移動或升降過程中由于操作人員的疏忽與飛機發(fā)生碰撞或對飛機產生沖擊，導致飛機結構或外部設備損傷，從而影響飛機的出勤率。也有一些與飛機接觸的設備，如托架、堵塞等由于設計時未考慮制造公差或選用了不合適的材料作為保護裝置，無法自適應接觸部位的外形，強行長期使用導致與飛機接觸的部位變形，影響飛機性 能。

目前，飛機地面支援設備與飛機接觸部位或有可能接觸的部位都設計有保護裝置，但部分設備由于系統(tǒng)設計缺陷、安裝方法不當、材料選擇錯誤、結構不合理等問題，一旦接觸飛機，很可能對飛機造成損傷。因此，進行地面支援設備飛機保護裝置的速度限制、材料選擇、安裝位置、結構形式及安裝方式等的設計研究是非常有必要的，正確的設計能夠有效地避免或減少地面支援設備對飛機的損傷。

2 存在的問題

地面支援設備的飛機保護裝置無法有效保護飛機的主要表現(xiàn)有：

1）靠近飛機的速度過大：設備接近飛機時的速度過大，不能有效控制距離，造成飛機的損傷。

2）未設置保護裝置：設計時未考慮其與飛機接觸的可能性，導致硬碰硬。

3）接觸區(qū)域覆蓋不充分：保護裝置尺寸不夠，無法覆蓋整個接觸區(qū)域或露出尖角、尖邊。

4）厚度小：保護裝置厚度小，易被固定保護裝置的緊固件刺穿。

5）材料選擇錯誤：材料彈性不夠或選擇的材料比接觸部位硬，未起到應有的保護作用。

6）安裝位置不當：保護裝置安裝過高、過低、過遠，導致飛機損傷。

7）與飛機連接部位無導向裝置：設備與飛機孔軸連接時，沒有設計如倒角、錐面等導向裝置，安裝過程中由于不易對中而碰傷連接部位附近區(qū)域。

3 設計原則

經過調研，研究相關標準，結合地面支援設備使用情況，確定以下提高保護裝置保護飛機的原則。

1）限制靠近飛機的速度：對于靠近飛機有可能速度過快的情況下，通過增加距離檢測裝置、報警裝置或采用閉環(huán)控制，使操作人員能夠意識到地面支援設備已經靠近飛機，會對飛機產生危險，從而降低速度或停止靠近，以保證飛機的安全。

2）選擇正確的材料：通過選用非金屬材料或比與飛機接觸部位硬度低的材料，減少對飛機的損傷。

3）保護裝置結構設計合理：采用與設備功能和性能相符的結構，使保護裝置能夠確保飛機安全。

4）正確安裝保護裝置：對設備的使用需求進行分析，尤其是設備接近飛機的通道，以確定設備可能接觸飛機的部位，將保護裝置安裝在接近飛機和與飛機接觸的部位。

4 限制速度裝置

在地面支援設備上設置聲光電測距裝置，當設備靠近飛機時，利用超聲波探測器、激光測距器、雷達測距器等裝置，測出其距離飛機的距離，達到設定值時能夠發(fā)出聲光報警，使設備應急停止或提醒操作人員減速，將設備的運行速度限制在許可范圍內，一般速度不大于25mm/s。例如，進行飛機垂尾及平尾維護的機務工作平臺，在其與飛機可能接觸的部位設置超聲波探測器，當其與飛機的距離達到設定值時立即停止動作。

5 保護裝置接觸材料的選擇

一般選擇比飛機接觸部位硬度低的材料作為保護裝置的接觸材料。例如，與鋁制零件接觸時，選用橡膠、毛氈、海綿膠板和尼龍等材料；與金屬軸連接時，飛機主材料為高強度鋼，地面支援設備可以選擇鋁或銅。接觸材料還應滿足以下要求：

1）能夠滿足使用環(huán)境的溫度、濕度、霉菌、砂塵和淋雨等要求。

2）能夠承受飛機維護和維修中所用的潤滑劑、溶劑等的腐蝕。

3）不易被損壞且耐磨損。

4）厚度滿足要求，保證其不被緊固件或連接件刺穿。

6 保護裝置結構

地面支援設備的保護裝置結構形式應根據(jù)其使用位置、需保護飛機部位的外形結構特點、保護要求、接觸飛機的可能方式（連接或碰撞等）來確定，通常采用以下幾種結構。

1）D 型保護裝置

該型保護裝置緩沖物的外形像字母“D”，適用于與飛機有可能接觸的設備（如工作梯）。緩沖物的平面由平板壓在設備基座的平面上，通過沉頭螺釘或螺栓連接。由于緩沖物靠近飛機一側為封閉結構，因此在其上設置工藝孔以方便連接，工藝孔的尺寸應滿足安裝工具的要求，為了防止基座尖端露出造成飛機損壞，緩沖物應比基座長50mm，如圖1 所示。

2）“O”型保護裝置

圖1 “D”型保護裝置

該型保護裝置緩沖物外形像字母“O”，適用于直接接觸飛機的地面支援設備，如圖2 所示。緊固件（沉頭螺釘或螺栓）點焊在連接平板上，平板穿入“O”型緩沖物中，再將連接件穿入基座，由螺母將其固定在基座上，這樣即使壓迫緩沖物，金屬物也不會外露，可確保不會碰傷飛機。與D 型保護裝置相同，緩沖物的長度應比基座長50mm。

3）角型保護裝置

該型保護裝置適用于角部位與飛機有接觸關系或有接觸可能（距離飛機150mm 以內）的地面支援設備，如圖3所示。角型保護裝置接觸材料為硫化成型的軟墊，通過螺釘或小螺栓將其連接在基座可能與飛機接觸的角上。

4）轉動保護裝置

可轉動的保護裝置適用于有伸縮扶手或欄桿的地面支援設備，如登機梯、機艙和補給艙的清洗車，如圖4所示。選用軟橡膠塊或用柔軟材料包裹的軟墊作為緩沖物，由螺栓將緩沖物連接在扶手或欄桿上，當設備靠近飛機時，保護裝置轉動以適應飛機外 形。

5）托架類保護形式

圖2 “O”型保護裝置

圖3 角型保護裝置

圖4 可轉動的保護裝置

托架類地面支援設備主要用來存放、運輸飛機結構件或者支承飛機，此類設備的托架接觸飛機部件，保護裝置設置在接觸面上。一般在貼合面上用毛氈或橡膠板包布來作為緩沖物，包布兩側由鋁壓條壓緊，通過釘子釘緊鋁條，如圖5 所示。

6）軸類連接的保護

有些設備通過軸類零件與飛機連接，連接軸多采用非金屬材料或金屬外表面包裹非金屬材料如橡膠、塑料等。軸類連接件在設計時應考慮導向性，以起到保護飛機的作用。例如，某設備需要掛裝在飛機上，其與飛機接觸的部位硫化了一層橡膠，原先采用平端頭時不易對中掛裝，導致掛裝時經常碰傷掛裝孔周圍的漆層。后將平端頭改為錐形頭，且端部為球面，錐面涂為紅色以形成較明顯的色差，便于其在飛機上掛裝，如圖6 所示。

圖5 托架類保護形式

7）堵塞類保護形式

日常防護用的堵塞，空間小的采用軟質聚氨酯泡沫塑料包布的形式，即適應了被堵口的外形結構又不會碰傷飛機；大的口蓋如發(fā)動機進氣口或排氣口堵蓋，則采用金屬堵蓋形式，主要由基體、密封層、把手等組成。堵蓋基體為鋁合金盒形件；密封層一般采用細毛氈或海綿橡膠板，通過膠與基體牢固粘接，必要時還在最外側包上帆布，密封層應有適宜的厚度，以起到補償堵蓋的設計和制造偏差、保護飛機蒙皮免遭損傷和保證堵蓋與洞口密封與配合良好的作用。如圖7 所示。

圖6 錐形頭軸類連接件

圖7 金屬堵蓋形式

7 保護裝置的發(fā)展

新材料、新技術的不斷涌現(xiàn)及自動控制技術的發(fā)展，為地面支援設備保護裝置的改進與發(fā)展提供了更加廣闊的空間，主要發(fā)展方向包括以下幾方 面。

1）新材料的運用：選用耐候性、耐污染性強、壽命長的材料，延長保護裝置的使用壽命。

2）新技術的應用：超聲波探測技術、雷達測距技術、紅外測距技術應用于地面支援設備，當與飛機相距一定距離時，就會發(fā)出報警或反饋信號，進而自動控制地面支援設備減速、停止或鎖 緊。

3）氣囊式保護裝置：將保護裝置置于與飛機可能接觸的部位，一旦發(fā)生意外接觸飛機的可能，即可彈出相應的保護氣囊，以達到保護飛機的效 果。