朱逸天，趙徐成，王旭昆，凌 軍

（1．空軍勤務(wù)學(xué)院，江蘇 徐州 221000；2.沈空裝備部航材處，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

電源車(chē)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)是將電源車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電源車(chē)發(fā)電功能的動(dòng)力銜接與傳遞系統(tǒng)。世界各主要軍事強(qiáng)國(guó)、航空大國(guó)都針對(duì)本國(guó)飛機(jī)用電需求與航空地面電源保障模式，因地制宜的開(kāi)發(fā)了種類(lèi)繁多的航空地面電源裝備，其動(dòng)力供給模式及動(dòng)力傳輸技術(shù)也都有各自的特點(diǎn)。由于以往飛機(jī)用電需求、環(huán)境適應(yīng)性需求、作戰(zhàn)保障性需求預(yù)估較為保守等多方面原因，各國(guó)對(duì)電源車(chē)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)的研究也一直處于邊緣的地位，本文主要對(duì)美軍、俄軍與我軍的研究現(xiàn)狀做對(duì)比分析研究，以期從中得出未來(lái)航空電源車(chē)動(dòng)力及其傳輸模式的發(fā)展方向。

1 外軍研究現(xiàn)狀

1.1 美軍研究現(xiàn)狀

美國(guó)國(guó)內(nèi)并沒(méi)有高海拔空軍基地，近年來(lái)的海外軍事行動(dòng)也沒(méi)有將野戰(zhàn)基地建立在高海拔地區(qū)的需求，因此目前美軍并沒(méi)有針對(duì)高原環(huán)境對(duì)航空地面電源裝備進(jìn)行系統(tǒng)的研究。美軍航空地面電源保障采用定點(diǎn)保障模式[1]，對(duì)裝備機(jī)動(dòng)性沒(méi)有特殊要求，其多代GPU地面電源都沒(méi)有對(duì)裝備的機(jī)動(dòng)性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)；電源車(chē)大都是沒(méi)有機(jī)動(dòng)行駛功能的拖車(chē)；少量針對(duì)特殊作戰(zhàn)需求而生產(chǎn)的自行式電源車(chē)數(shù)量少、功率低、保障功能簡(jiǎn)單。由阿姆斯特朗后勤研究實(shí)驗(yàn)室（AL/HRG）最新推出的MASS系統(tǒng)為目前美軍應(yīng)用較多的地面保障裝備。

MASS模塊化保障裝備的布局體現(xiàn)了動(dòng)力集成設(shè)計(jì)思想。多種功能模塊的保障功能都是在一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)通用電能動(dòng)力模塊（如圖1所示）的動(dòng)力支持下，采用動(dòng)力分時(shí)使用的模式實(shí)現(xiàn)的。各功能模塊與動(dòng)力模塊之間以電能的方式進(jìn)行動(dòng)力傳輸，其電源保障功能亦是由該模塊與航空電力轉(zhuǎn)換模塊（如圖2所示）聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。

圖1 MASS系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組通用電能動(dòng)力模塊圖

圖2 MASS系統(tǒng)航空電力轉(zhuǎn)換模塊圖

MASS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）MASS系統(tǒng)的動(dòng)力集成設(shè)計(jì)將多種傳統(tǒng)航空地面保障功能模塊動(dòng)力源集成為一體，大大提高了保障裝備的可靠性與可維修性[2]；

（2）獨(dú)立電力轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)使裝備對(duì)未來(lái)新型戰(zhàn)機(jī)用電新要求具有較高性能升級(jí)與延展的可塑性；

（3）基于動(dòng)力集成的裝備模塊化設(shè)計(jì)大幅降低了保障裝備體積與重量，方便運(yùn)輸，提高了裝備展開(kāi)性與靈活性[3]。

MASS系統(tǒng)針對(duì)不同軍種及其飛機(jī)機(jī)型研制了不同功能的模塊組合拖車(chē)作為載體，而拖車(chē)自身并不帶動(dòng)力，因此這種設(shè)計(jì)有以下兩個(gè)缺陷：

一是，提高裝備投送與展開(kāi)能力的同時(shí)，犧牲了裝備的越野機(jī)動(dòng)能力；

二是，該系統(tǒng)以交流電進(jìn)行動(dòng)力傳輸，使交流供電品質(zhì)受污染較重，供電品質(zhì)提升受動(dòng)力源限制較大。

1.2 俄軍研究現(xiàn)狀

俄羅斯飛行保障模式與我軍相近。在長(zhǎng)期的戰(zhàn)備競(jìng)爭(zhēng)與局部戰(zhàn)爭(zhēng)背景下，其電源車(chē)歷來(lái)強(qiáng)調(diào)高機(jī)動(dòng)性與高戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)能力以應(yīng)對(duì)突發(fā)的機(jī)動(dòng)伴隨與轉(zhuǎn)場(chǎng)保障需求[4]。我軍在引入俄制三代戰(zhàn)機(jī)的前期，配套訂購(gòu)了其地面電源保障車(chē)輛。主要有АПА-5Ⅱ綜合型電源車(chē)與АПА-35-2М直流型電源車(chē)。

АПА-5Ⅱ型電源車(chē)采用了動(dòng)力集成的設(shè)計(jì)。該裝備以底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)動(dòng)力源；采用直軸齒輪傳動(dòng)作為動(dòng)力傳輸方式；在動(dòng)力輸出軸上剛性串聯(lián)交流與直流兩臺(tái)獨(dú)立發(fā)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)交、直流雙流發(fā)電。

該裝備動(dòng)力傳輸系統(tǒng)依靠剛性硬接觸構(gòu)件進(jìn)行傳動(dòng)，具有較高的傳動(dòng)準(zhǔn)確性與傳動(dòng)效率，但是大載荷下的剛性動(dòng)力傳輸系統(tǒng)承受了極高的應(yīng)力作用。該裝備的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)在實(shí)際使用過(guò)程中暴露出了以下缺陷：

（1）采用配合精度要求高的直軸齒輪傳動(dòng)方式，容錯(cuò)能力較低，曾出現(xiàn)斷軸事故；

（2）齒輪潤(rùn)滑油工作溫度超過(guò)80℃，對(duì)潤(rùn)滑油壽命影響較大，易造成齒輪磨損、失效；

（3）動(dòng)力傳輸系統(tǒng)重量大，整車(chē)重量達(dá)到了11噸，在一定程度上影響了裝備的機(jī)動(dòng)越野性。

2 我軍研究現(xiàn)狀

目前我軍尚無(wú)對(duì)電源車(chē)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的專(zhuān)門(mén)性研究的先例，航空地面電源裝備的升級(jí)換代也主要針對(duì)飛機(jī)用電需求對(duì)電氣系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究。一般情況下，柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的工況，較多采用軸傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等常規(guī)傳動(dòng)技術(shù)，簡(jiǎn)單可靠地實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)的動(dòng)力銜接。

我軍現(xiàn)役電源車(chē)，都是采用獨(dú)立柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，傳動(dòng)空間及工作環(huán)境對(duì)動(dòng)力傳輸沒(méi)有特殊要求，加上計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在四站裝備設(shè)計(jì)研制過(guò)程中，特別是有成熟標(biāo)準(zhǔn)可以依據(jù)的機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用較少，我軍對(duì)電源車(chē)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)并沒(méi)有形成系統(tǒng)的技術(shù)思路。

在我軍航空電源車(chē)發(fā)展的歷史上已有動(dòng)力集成設(shè)計(jì)的先例，如上世紀(jì)60-70年代研制的某型電源車(chē)。受早期國(guó)家工業(yè)技術(shù)不發(fā)達(dá)等條件的限制，裝備制造技術(shù)水平難以支撐動(dòng)力集成設(shè)計(jì)技術(shù)方案，導(dǎo)致早期我軍采用動(dòng)力集成框架結(jié)構(gòu)的電源車(chē)可靠性與保障性能都較低。因此該型電源車(chē)并未批量生產(chǎn)，主要是由于其采用的底盤(pán)功率過(guò)低，動(dòng)力源品質(zhì)不高，不能兼顧行車(chē)與發(fā)電，供電品質(zhì)存在嚴(yán)重問(wèn)題。隨著我軍新型戰(zhàn)機(jī)的陸續(xù)裝備部隊(duì)，這種電源車(chē)難以適應(yīng)日益提高的保障需求，因此現(xiàn)役電源車(chē)主要改用獨(dú)立柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的非動(dòng)力集成模式。

目前我軍電源車(chē)動(dòng)力及其傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）動(dòng)力分散導(dǎo)致裝備底盤(pán)過(guò)載、可靠性低、可維修性差；

（2）采用剛性連接傳動(dòng)方式噪音大、容錯(cuò)能力弱、可靠性低；

（3）采用普通柔性皮帶傳動(dòng)方式滑移率高、易打滑，影響交流電頻率穩(wěn)定性[5]；

（4）沒(méi)有針對(duì)高原環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)，難以適應(yīng)高原保障需求。

3 外軍研究對(duì)我軍的啟示

通過(guò)對(duì)美軍、俄軍以及我軍現(xiàn)役主力航空電源車(chē)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)的對(duì)比分析，可以看出：

（1）美軍MASS系統(tǒng)依據(jù)其保障模式需求，在追求裝備可靠性與可維修性、性能升級(jí)與延展的可塑性、裝備展開(kāi)性與靈活性、提高裝備投送與展開(kāi)能力的同時(shí)，犧牲了裝備的越野機(jī)動(dòng)能力并限制了供電品質(zhì)的提升。與我軍保障模式的兼容性低，更不能解決我軍航空地面電源高原保障暴露出的機(jī)動(dòng)越野性差的問(wèn)題。

（2）俄軍АПА-5Д型電源車(chē)動(dòng)力集成發(fā)電的框架設(shè)計(jì)對(duì)我軍高原電源車(chē)的設(shè)計(jì)具有較高的參考價(jià)值，該型裝備應(yīng)用動(dòng)力集成發(fā)電的設(shè)計(jì)思路降低了裝備重量，提高了裝備機(jī)動(dòng)性的同時(shí)，對(duì)裝備可靠性、可維修性與經(jīng)費(fèi)可承受性都具有積極的意義。

（3）從美軍與俄軍航空地面電源裝備的性能表現(xiàn)與軍事效能來(lái)看，集成化的動(dòng)力設(shè)計(jì)將是未來(lái)航空地面電源保障裝備動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。尤其是針對(duì)我軍高原環(huán)境下的航空地面電源保障需求，進(jìn)行基于動(dòng)力集成的動(dòng)力傳輸問(wèn)題研究，拓展動(dòng)力布局模式新思路、開(kāi)發(fā)新的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)將具有重大的軍事效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

動(dòng)力集成技術(shù)以其高可靠性、高經(jīng)濟(jì)性、低維護(hù)量、低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代動(dòng)力設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，結(jié)合我軍飛行保障對(duì)航空地面電源保障裝備的需求在電源車(chē)的動(dòng)力框架設(shè)計(jì)中應(yīng)用該技術(shù)前景廣闊。通過(guò)本文對(duì)各主要航空大國(guó)航空電源車(chē)動(dòng)力布置模式及其傳輸系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)的對(duì)比研究，可以得出動(dòng)力集成模式是未來(lái)航空電源車(chē)動(dòng)力及其傳輸系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)的結(jié)論。

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