飞机牵引车原理与技术

飞机牵引车原理与技术
摘要
飞机牵引车是在机场常用的一种特殊的车辆，它可以在飞机发动机关闭的情况下牵引或顶推飞机移动。

近年来我国航空业发展迅速，尤其是我国低空空域改革，预计到2020年我国通用航空飞机总数将突破10000架，不仅是飞机数量的增加，飞机的体积、飞机的重量也在不断的增加，如空客A380的面世。

对于飞机技术的提高，与之相对应的飞机牵引车在新技术方面的应用也在不断提高，如电动牵引车、无线遥控牵引车、混合动力牵引车等。

收集整理了飞机牵引车的原理和技术的文献资料。

包括飞机地面牵引移动，停放，转向系统等技术，并研究了飞机地面牵引安全性。

关键词：飞机牵引车，飞机地面牵引移动停放，转向系统，安全性研究
第1章绪论
1.1 研究背景，目的及意义
1.1.1 研究背景
飞机牵引机是保障飞机安全，飞机在地面运行的非常重要的一个环节。

飞机自身的发动机，特别是喷气式发动机是按照其高速飞行条件设计的，而飞机在地面的低速移动时，其能量利用率非常低，因此飞机的发动机一般并不提供倒推的动力，当飞机在退出廊桥、进出机库等场合需要后退时，通常采用牵引车辆来顶推飞机。

如果飞机因为发动机故障，或者出于环保和降低成本等原因，需要借助外力来移动车辆，比如飞机牵引车。

在某型特殊条件下，飞机牵引车也是救援牵引的重要设备。

根据牵引设备的种类和工作方法，飞机牵引车主要分为两大类：带杆式飞机的牵引车和无杆牵引车。

确定牵引车是牵引机与飞机之间动力传动装置的专用
车 ;然而，没有牵引杆的飞机牵引车没有使用牵引杆，而是直接抓起飞机的前起落架，以执行飞机。

有杆牵引机连接方便，首次出现，应用广泛。

而无杆牵引机以其受力小、重量轻、能耗低、牵引操纵性好等优点得到了广泛的应用。

但是，它的通畅性很差，适应各种地面服务的能力很弱，结构复杂，生产成本高，而且数量较少，比棒牵引机的数量。

1.1.2 研究目的及意义
无杆牵引方式以其能耗低、速度快、灵活机动等优点，越来越多地被应用于民机地面牵引工作。

同时，在牵引作业时，因其与飞机起落架的连接方式与传统有杆牵引方式完全不同，所以作用在前轮转弯系统及前起落架其他组件上的载荷特性也有很大差异。

根据最近几年民航发生的不安全事件，地面牵引占有较高的比例，主要原因是牵引过程中出现了过大的牵引载荷。

未来国内大型飞机需要配备相应的地面牵引保障服务，目前已确定采用有杆牵引方式，但无杆牵引方式的应用需要进一步的适航性分析和验证。

因此对于无杆牵引进行作业仿真，研究过程中出现的裁荷情况，具有重要的意义。

1.2 研究方法及手段
（1）文献研究法
将调查研究大量期刊、论文等文献，以研究飞机牵引车的原理和技术，并且研究飞机牵引安全问题，为我们的研究提供理论基础。

（2）总结分析法
对近年来飞机地面牵引技术进行分析，包括飞机牵引原理，转动系统，安全问题等方面进行分析总结
1.3 国内外研究现状
国内外的研究主要集中在牵引机动力传动系统的设计、驾驶舒适性和性能等方面制动。

1974年发布的飞机初步地面牵引计划，首次提出飞机牵引装置的设计应充分考虑飞机性能、机场条件、牵引装置的总体要求、牵引机动力传递机构的设计。

牵引装置的质量和牵引力.1993年，Pollner等人建议在牵引机上安装一个控制单元，以将牵引机的加速和减速控制在预定范围内。

近些年来，基于多体动力学的虚拟样机技术得到了广泛的应用。

在国外，
Jeffrey等人对舰载机在航母飞行甲板上的牵引路径规划及多体模型进行了介绍,德国航空中心(DLR)Krueger等人采用该中心研发的Simpack 对飞机包括着陆撞击以及地面滑跑、制动进行了性能仿真研究等等，在国内，2008年，金国栋、肖欢等人采用多体动力学软件Adams对飞机在舰船甲板实施牵引进行了仿真研究，考虑了路面凸起工况的影响；2010年，王能建等人采用Adams对飞机地面牵引过程中实施刹车制动的稳定性进行仿真研究。

2014年朱敏、刘晖等采用Adams进行了在有凹坑的不平整地面进行牵引的系统仿真分析等等。

第2章飞机牵引车
2.1 飞机牵引车分类
根据飞机牵引方式的不同，普通飞机牵引车可分为杆式牵引车和无杆式牵引车。

牵引杆是一种几乎独立的装置，它将飞机与牵引机、牵引机和牵引机.au在过去的几年里，研制了一种无支架牵引机，它可以将几乎独立的牵引杆拉出，并使用自己独特的夹紧装置牵引飞机。

图2-1 就是集中不同的牵引车的工作状态。

传统飞机牵引车的驾驶室（如图2-1A所示）位于前轴和后轴之间，具有一个较长的车身后来开发了一种“低调牵引机”（如图2-1b和c所示），在驾驶室前面或驾驶室前面和后面有一个驾驶室，可以与无杆牵引机相比，有杆牵引机具有以下优点：
1.因为牵引杆的存在，不需要牵引车与飞机直接接触，只要牵引力合适，就不需要考虑和飞机的适配度的问题，只要有合适的牵引杆就可以。

2.传统的牵引车的高度没有受到限制，并且自身的重量较大等优点，这些优点为其提取的保障设备与自身融为一体提供了便利的条件。

3.牵引车除了可以牵引飞机意外，运送人员，设备，器具等也是完全可以，一车多用。

推力从无杆拉杆上卸下，用夹紧装置代替，如图2-1所示，除了进一步提高机组的操作灵活性之外，无杆牵引法还有通过装载机前轮提高牵引机传动离合器的优点。

图2-1飞机牵引车四种基本类型
极地牵引机出现较早，数量较多，无杆牵引机的出现打破了传统牵引机占主导地位的局面。

近年来的快速发展对牵引机产生了很大的影响。

传统.les有杆牵引机需要进一步完善，充分发挥现有和潜在的特点和优势，应对无杆牵引机的冲击。

这将进一步推动传统牵引机的发展。

2.2 飞机牵引车的作业特点
飞机在地面的停放和移动主要依靠一种特种车辆——飞机牵引车，它以牵引或者顶推的方式使得费劲在地面移动达到目的。

不仅需要他有足够的牵引力，而且对起步、加速、减速、制动的要求比较高，必须要求平稳，轻柔，不允许对相对脆弱又昂贵的飞机造成较大的冲击力。

并且还要求它长得“矮”，要求他低速要有较好的稳定性和尽可能小的转弯半径，以确保安全的与飞机进行对接，并且精准的确保飞机就位。

如需应付不同的情况，应采用不同的转向方式，如前轮转向和全轮转向为了提高转向器在不同工况下的操纵性，减少轮胎的磨损和侧滑是的。

飞机需要被拖到登机桥上，为了让飞机的牵引车离开车辆，转弯半径应尽量减小，使用全轮转向模式。

由于地面附着系数的限制，车钩最大牵引力与牵引杆自重的比值（牵引系数>0.45 ~ 0.78（两轮驱动取较小值）：由于飞机前轮载荷，无杆牵引机的牵引系数可达0.8 ~ 1.6，根据技术和安全规定的限制，飞机牵引机的最大怠速一般为25 ~ 35km/h（民用）和25 ~ 35km/h（民用）~ 50km/h（军用）：牵引机的额定工作速度。

无杆速度5 ~ 15km/h（30km/h）>，最小稳定速度不超过1km/h。

2.3 飞机牵引车原理分析
2.3.1 多体系统建模理论基础
根据物体的力学性质，可分为三类：刚体多体系统、刚体多体系统和刚体多体系统。

柔性多体系统和刚性混合多体系统灵活。

多刚体系统是指在低速运动中，由于弹性变形小，可以认为是刚体的系统。

而柔性多体系统是由于高速运动中大尺度运动与弹性变形的耦合而被认为是柔性体的系统。

低速和高速速度。

刚柔混合多体系统是一种柔性多体系统。

现有对象可以视为刚体。

多刚体系统建模的方法一般采用笛卡尔方法和Lagrange方法，两者在建模过程中主要差别在刚体位形参考不同。

笛卡尔方法是指建立绝对坐标的方法，它首先定义多体系统的常用参考坐标。

然后建立系统刚体的连接基准坐标拉梅坐标矩阵和姿态角可以描述每个刚体的位置。

坐标矩阵是矢量直径矩阵的一种形式，即每个刚体相对于常用基准坐标的连接基准坐标，姿态角是连接基准坐标与常用基准坐标之间的角度。

2.3.2 飞机地面牵引理论分析
当飞机从停机坪到机库这个过程，牵引车对于飞机进行拖拽操作飞机在推送模式下运行-当飞机从停机坪移动到跑道，牵引机推动飞机。

飞机从停机坪移动到机库，牵引机牵引飞机。

本节选取牵引车拖拽飞机这种操作进行理论分析，牵引车对于飞机牵引的路径一般是L型或者R型路径，如图2-2所示的禄口机场某条L型路径，牵引车牵引飞机首先直线行驶在35m路段，然后在1/4圆弧段上以最小转弯半径 l5m进行转弯，最后在35m直线路段，牵引车拖拽飞机到指定的位置，从而完成整个牵引过程。

第3章飞机牵引车技术
3.1 牵引技术
3.1.1 牵引的连接装置
飞机和牵引杆、牵引杆和牵引车之间是通过特定连接装置连接在一起，
如图3-1所示。

在多体系统动力学建模过程中，这些连接装置通常可以简化为饺
接副，更多地，常常被简化为不含间隙的理想饺接副,但实际上的连接是存在间
隙的,表3-1所示为飞机牵引车牵引环和插销、牵引杆头和起落架牵引座的实际
尺寸。

图3-1“飞机-牵引杆-牵引车”三者之间连接示意图
表3-1牵引杆接头尺寸
牵引杆-牵引车连接处牵引杆接头-飞机牵引支架连接处
参数（mm）数值参数（mm）数值销轴直径dl 73.7 连接处销轴直径dl 20.0 牵引杆孔直径d2 74.9 牵引杆接头连接销轴处直径d2 21.0 上下挡板间隔hl 42 牵引支架左右挡板宽度h1 112.9 牵引杆耳环厚度h2 29 牵引杆接头宽度h2 119.7
从表3-1中可以看出无论是牵引杆与飞机或是牵引杆与牵引车的连接装置之间存在一定的间隙，特别是当采用了不匹配的牵引杆、牵引车时，存在的间隙会更大，会造成牵引过程中的碰撞冲击，容易引起过载。

3.1.2 牵引的转向技术
当车低速行驶时，行驶方向与轮胎基本相同，每个方向上几乎没有旋转向心力轮子。

四个车轮的垂直线在车辆旋转点（转向中心）相交。

如果前轮转动，前轮产生滑动角和旋转向心力，车身开始旋转。

车身导流板产生侧滑角，后轮也产生旋转向心力，四个车轮共享旋转和旋转力，以达到旋转。

车速越高，离心力越大，与之平衡的向心力越大，所以前轮必须有一个大的滑动角，以产生更多的向心力格兰德。

同时，后轮也产生相应的滑动角，车身产生较大的运动旋转。

因此，车速越高，车身转动越不稳定，车辆越有可能侧向转动或滑动。

高速旋转运动应确保车身方向尽可能接近车辆方向，从而抑制过度旋转运动，并为前轮和后轮提供旋转向心力足够了。

四轮车，后轮同向转动，产生侧滑角，平衡前轮转动向心力，限制转动，使车身方向与车身方向一致获取稳定的旋转。

3.2 飞机地面停放
飞机停放在地面上时，为了防止飞机在外力作用下，特别是在风荷载作用下意外移动，除使用飞机停放制动器外，还将放置一个轮挡来固定通风口。

大风情况下，为了解决飞机的安全问题，飞机必须通过系索与地面锚固连接或转移，本文主要讨论了轮式飞机在正常运行条件下的地面停放安全问题。

车轮楔块是地面安全设备当飞机停放或停放时间较短，通常使用轮楔来防止飞机意外移动，避免地面事故。

木材和塑料在我国得到了广泛的应用。

轮挡的工作原理是：当飞机轮胎压在轮挡上时，轮挡反作用力的水平分量和飞机轮胎的摩擦力阻碍飞机的运动；当轮挡处于力平衡状态时，轮挡之间的摩擦力车轮轮组与地面之间的接触面可防止车轮组移动。

轮挡刚度保持轮挡形状。

车轮组的强度保持了车轮传动装置的工作原理、故障模式可分为两部分：1）外力平衡障碍：指轮群在各种外力下不能保持平衡，或正常运动是由各种因素引起的。

故障模式包括推力、上升、翻转、崩溃、压缩等
2）理化性能失效：轮块所用材料不受外力损坏，或在压力作用下轮块变形过大，不能正常工作。

或车轮组材料的自然特性发生变化E、莱斯失效模式包括强度和刚度失效、热老化、耐酸碱性退化，如橡胶轮块脆性、块体脱落、破碎等。

第4章结论
自飞机发明以来，飞行安全领域一直是航空航天领域的研究热点。

搜索。

随着飞机投入使用数量的增加，地面不安全事件的发生频率越来越高，安全问题也越来越复杂多样。

国内外飞机地面安全研究的热点外国人地面安全主要是指飞机在停机坪和卷。

包括结构损坏保护飞机、乘客和地面人员受伤以及其他设备损坏地面。

-时间问题还涉及飞机维修、飞机加油和其他活动的安全
本文主要分析了通风牵引机的地面安全性。

罗内夫斯飞机在地面上的运动由外力驱动，由机场专用车辆的牵引车顶推动或拖曳，以向前或向后移动，在一定程度上降低了发动机的噪声和废气排放，有利于环境保护。

牵引机牵引飞机的地面运动是飞行前和飞行后保障任务和维修的常规部分。

将飞机的地面牵引方式分为杆式飞机的地面牵引（间接连接）和杆式飞机的地面牵引（直接连接），在牵引杆的过程中，牵引杆（MOP）作为桥梁。

将飞机与牵引机连接的中间环节；无舵牵引方式是牵引机使用自己的专用夹紧装置将飞机的前起降轮胎提起，完成牵引机与飞机的连接。