航空航天科学技术民航货机集装化装运军事装备之可行性研究

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1、民航货机集装化装运军事装备之可行性研究 民航货机集装化装运军事装备之可行性研究罗经瑞杜永现刘宝新(1.军事交通学院军事交通系,天津300161;2.军事交通学院训练部,天津300161)摘要:民航运力的迅猛发展为军队利用民航货机集装化装运军事装备提供了雄厚资源。在介绍当前民航货机的发展现状和趋势的基础上,着重分析了影响民航货机装运军事装备的几何因素、重量因素和装卸载设备因素等限制条件,最后通过计算分析民航货机的装运能力以论证民航货机集装化装运军事装备的可行性.关键词:民航货机;军事装备;运输;运力动员1民航货机的现状及发展预测近年来,我国民航业快速发展的良好形势,促进了飞机拥有量不断增加,机场

2、设施不断完善。截止2008年底,我国民航拥有各型运输机1134架,其中客机1076架,货机58架,年货运量401万多t,其中,B747-400F17架,B747-200F6架,MD11F9架,A300F2架,B757-200F2架,B737F19架,运-8型3架。根据民航发展规划,未来5a将初步建立起一个安全保障有力、布局相对合理、结构趋于优化、服务较大改进的民用航空服务体系。预计“十一五”期间航空运输总体发展速度达到14%,2010年航空运输总周转量达到500亿tkm,全行业机队规模达到1580架左右,展望2020年,全面实现民航强国目标。这些数据表明我国正在由民航大国向民航强国迈进,也为军

3、队利用民航货机集装化装运军事装备提供了雄厚资源.2影响民航货机装运军事装备的因素分析民航货机具有与军用运输机完全不同的结构特征。结构不同决定了功能的不同,军用运输机为了方便装备物资装卸、空降与空投,通常具备以下结构特征:一是货舱容量大、位置低,便于装备滚装滚卸,其中伊尔-76货舱门离地高为2.20m,运-8仅为1.41m;二是通常为尾舱门,且具有较大的舱门尺寸,可装运大件装备;三是地板强度大,能载运重型军事装备、技术装备等;四是具备空投装置,可以实施人员装备的空投。相比之下,民航货机货舱门离地面较高,只能借助机场传送装置或升降装卸设备进行装卸;舱门尺寸和货舱底板承重强度都逊色于军用运输机;民航

4、货机不设空投装置,并且结构和强度也不允许进行空投。但民航货机同时也拥有着自身的巨大优势,比如民航的货机数量较多,运载能力较大,可挖掘的潜力巨大,只要能根据舱门的实际尺寸、货舱底板承重强度和飞机最大重量限制,研究制定各机型具体货舱装载军事装备的技术规范,利用民航货机装运军事装备就会成为提高我军军用运输能力的重要支撑力量。下面将针对影响民航货机装运军事装备的重要因素进行分析.2.1舱门尺寸和货舱体积因素(几何因素)民航货机设计制造之初主要考虑经济效益,以满足集装化物资和杂货的装卸载要求为主,舱门多设为侧开式(B747F为方便装卸长大货物,除了侧门外,机头段或机尾段设计成可整体打开的形式),但尺寸通

5、常小于军用运输机的舱门尺寸3。货物装入货舱,必须经过货舱门,因此货物最大尺寸不能超过舱门尺寸。军用运输机主要采取滚装或吊装方式装载,装载过程稳定性差,操作误差较大。所以,根据GJB5194-2003的要求,进出军用运输机舱门的货物,应该与舱门两侧至少各留出0.025m的间隙,顶部至少留出0.15m的间隙。对于某些特殊尺寸和形状的货物,当上述安全间隙不能满足安全装卸的要求时,可采用更大的间隙值。民航货机装卸载集装化军事装备时,军事装备进舱的动力主要依靠升降装卸平台和货舱底板的导向传送装置,装卸载过程稳定性、准确性较好,在确保安全的情况下可以采取更小的装卸载间隙.对于具备鼻门或尾门的货机,舱门位置

6、的不同对装备尺寸的限制也不尽相同。以B747F为例,从鼻门装载时,装备长度可达到12.11m,受货舱阶梯形前顶部的限制,装备限高2.44m;从侧门装载时,高度可达2.99m,即使采取边旋转边进舱的方式,装备长度也只能达到6.06m。所以,较长的装备多经鼻门装载,较高的装备多经侧门装载.从结构上讲,民航货机的载货容积可以划分为主舱和下舱(B747F还具备上舱,主要作为客舱和机组人员休息室,不用于载货),下舱通常较小,主要装载一些体积小、重量轻的物资,主货舱较为宽大,可装载大、重型装备。货舱容积是一定的,装备的外廓尺寸不能超过货舱内部的限制,同时还要考虑预留应急通道和装备与装备、装备与舱壁之间的安

7、全间隙。对于有过道的飞机,在该通道上应没有任何障碍物阻碍机组人员通行。根据GJB3369-98航空运输性要求,在装载和飞行期间,航空货运设备的上部和四周与飞机内部结构之间的最小间隙,不得小于0.15m。对于货舱中没有过道的飞机,应设置应急通道,要求保持有一个如下尺寸的最小净空间,这个空间设置在顺航向左侧(即舱门一侧),其宽高尺寸为0.355m0.82m,或0.762m1.22m。所以,组织实施装载时,要预留应急通道和安全间隙.货舱底板一般设有导轨和固定锁止装置,设计时已经预留了通道,利用民航货机装运集装货物时,一般不考虑预留应急通道.2.2货舱重量因素货舱底板的承重强度在设计时就已经确定,如果

8、超过这个额定负荷,则可能导致货舱底板损坏,甚至飞机自身结构的损坏。因此装机时应该注意:装备产生的压强不能超过货舱底板的承重强度。如果超过货舱底板的最大负荷,就要给此装备加垫一块合适的垫板,使装备压强降至额定负荷以下。采用的垫板必须具有相当的强度和硬度来完成装备运输中的重量转移,而且垫板的重量和高度必须包含在货物的总重和总高之内。不同的机型和货舱的不同区域,底板的承重强度不同,所装军事装备应根据不同机型和货舱底板不同区域的承重要求确定装运军事装备的种类和配载位置.此外,货机的有效载量都规定了一个最大的“重量极限”。基于承重强度和载重平衡,各个货舱都有自己的重量限制且不尽相同。所以,承运装备的总重

9、量不能超过货机的允许最大业载,同时装备重量也不能超过分货舱的重量限制。实际装载时,要根据装备的重量和外形尺寸安排合适的货舱,既不能造成容积和载重量的浪费,也不能超出二者的限制.在确定军事装备配载方案之前,应根据空运任务和运输条件(如飞机机型、性能、航程等),准确计算所用机型的实际最大业载。一般按照飞机的最大起飞全重、最大着陆全重和最大无燃油全重分别进行计算,再将三种方式计算所得结果与飞机最大载重量限额进行比较,取其中的最小值作为该型飞机执行本次任务允许的最大业载.2.3装卸载设备因素由于民航货机的货舱距离地面较高,如B747-400F主货舱地板距离地面5.1m,MD-11F主货舱地板距离地面4

10、.6m,一般需要借助机场升降平台实施装卸。装载前,首先在机场库区或者临时划定场地,把装备装载固定于平车上的航空集装板上,称为“打板”,根据现有条件可以采取滚装或吊装上平车的方式;然后,由机场拖车将平车拖至停机坪待装地域,卸载过程相反。整个装卸过程需要使用机场升降平台、平车、拖车、航空集装箱/板等设备。其中航空集装板和机场升降平台由于受配备数量和技术性能的限制,成为配套设备中影响民航货机装运军事装备保障能力的主要因素.2.3.1体积/尺寸因素我国现在使用的航空集装板主要有三种,分别为通常所说的P6P集装板(俗称标准板)、16英尺板和20英尺板,具体参数见表1。这三种集装板宽度均小于或等于2.44

11、m,厚度不超过0.05m。其中较大的20英尺板长度达到了6.06m,从主货舱侧门装载时需要采用边转向边进舱的方式。同一型号的航空集装板一般适用于多种机型的货舱,但是集装板上所装载装备的形状要与飞机的货舱内部结构相适应。各机型货舱的最大允许横截面在飞机出厂或改装后均已固定,为控制集装板上装备的体积和形状,可以使用与货舱横截面轮廓大小相同的模架限制所装的装备,用这种方法肯定不会超过允许尺寸,并且能够装入指定的货舱。对于大多数形状较规则的装备,通过简单的尺寸校核即可确定能否装载.为了确保航空运输的安全,与集装板各边的垂直、平行方向上,军事装备的外廓尺寸一般不超过集装板尺寸的限制。如果超出这一范围,则

12、装备打板件或以上装备时,装备尽量靠近,最大限度减小间隙,且尽量避免上下码放。一般避免多个集装板装载同一大件装备的情况。同样,装备也不能超出升降平台可用最大尺寸的范围.目前,我国民航使用的升降装卸设备主要为国外产品,型号繁杂,数量有限,主要为美国的TLC818型机场升降装卸平台,日本的PDL6.8-360SA型、PDL13.5-360SA型机场升降装卸平台,德国的PCL200/56型机场升降装卸平台4。这些升降平台在我国民航的16个大型机场配备齐全,适合各种型号的民航货机、客机的装卸,配备数量能够满足平时民航货运装卸需要。在民航的一般机场,由于平时货运量较少,升降装卸装备仅配备12台FMCMOL

13、15K(6.8t)机场升降装卸平台,有些大吨位的平台车在一般机场没有配备,所以装运前还要勘察装卸载机场是否具备足够装卸载能力的升降择合适型号和额定载重的升降平台. 3典型货机的装运能力分析到目前为止,可用于载运军事装备的大型货机主要有波音747-400F和麦道11货机,这两种机型是我国货运的主力机型,其确定装运能力的方法相似,现以波音747-400F货机为例计算其装运能力.波音747-400F货机最大载重量117t,共有4个货舱,其中前、后下货舱和散货舱由于舱门尺寸和高度限制,只能装载物资及各种摩托车。主货舱可用尺寸:长54.38m、宽4.88m、高2.90m。由于受民航装卸设备和集装板尺寸限

14、制,主货舱可装载最大件装备尺寸及数量如下:(1)从主货舱侧门装载。主货舱侧门尺寸为高3.05m、宽3.4m。用20英尺板装载装备时,最大件装备限长6.06m、限宽2.44m、限高2.442.9m(视装备宽度而定)。由于飞机货舱内部横断面呈椭圆形,对于高度小于2.44m的装备,无需校核,均可通过主货舱侧门在货舱两侧装载。当装备高度大于2.44m时,必须经校核计算,才能确定是否可以装载,以免对飞机舱壁造成损坏.(2)从主货舱鼻门装载。主货舱鼻门尺寸为最高2.49m、最宽3.56m,在用20英尺板装载装备时,最大件装备限长6.06m、限宽2.44m、限高2.44m.(3)装载数量确定。根据波音747

15、-400F装载标准集装板(3.18m2.44m)的布局图(如图1)测算,如使用标准板承载装备,可装载长3.18m、宽2.44m的装备30件;如使用20英尺集装板承载装备,每个集装板占据2个标准板的配载位置,可装载长6.06m、宽2.44m的装备共9件(如图2).按式(2)及式(3)计算关联度得:r=0.086,r=0.080,r=0.103,则关联序为:r>r>r。至此,方案的优劣顺序为、,即方案与最优方案的关联度最大,说明其最接近最优方案.4结束语本文提出的交通基本建设贯彻军事要求工程建设方案评价模型可用于方案的评价和选优,作为一次有益的尝试,可以依据此方法,结合不同种类的交通基本建设项目建立相应的评价指标体系,在今后的工作中推广应用。同时,还应注意到评价指标的权重系数会直接影响到关联度大小,进而影响最终的方案优劣排序,因此,对于如何更科学的确定各项指标的权重系数仍需要深入研究.参考文献肖艳玲.系统工程理论与方法M.北京:石油工业出版社,2002:251-254希望.军事装备运输性研究D.天津:军事交通学院,2001:21-243王彩华,宋连天.模糊论方法学M.北京:中国建筑工业出版社,1988:13-154陈发智,沈昌礼.交通保障学.天津:中国人民解放军运输工程学院,1996:249-279