航空輪胎:這雙“跑鞋”很重要

發布時間:2019-05-27 12:00:41   人瀏覽 來源: 橡膠技術網

橡膠技術網 - 輪胎動態

在我們日常旅行中,似乎很少見到飛機爆胎。但根據統計,世界上每年都會發生數十起飛機爆胎事件。爆胎的主要危害是,其可能導致飛機在起降時偏離方向滑出跑道,另外飛機輪胎爆胎產生的碎片也可能擊打飛機機身,導致部分部件的損壞,從而影響航空安全。
 

因此,出于安全考慮,飛機輪胎便成為了現代輪胎產業中最頂端的產品。

飛機也要腳踏實地。
 

讓我們先從一款大名鼎鼎的飛機說起,那就是世界上第一款商業運營的超音速客機--協和號飛機(Concorde)。
 

協和號飛機由英法兩國航空工業共同研制,1969年首飛,1976年正式進入商業運營,最大速度可達2.04馬赫,載客92到128名。“出發前到達”(Arrive before you leave)是協和式飛機的口號,因為其飛行速度比晨昏線的移動速度更快,由巴黎飛往美國的班機能呈現出一種“追日”的奇觀,能在日落后追上太陽,跑在光陰的前面。但就是這樣一款作為人類驕傲的飛機,在2000年后卻黯然退出了航空舞臺,使超音速客機成為絕響,迄今為止,人類還沒能再次擁有超過音速的商用載客飛機。
 


▲協和號空難就是因為爆胎導致
 

給予其致命一擊的,便是小小的航空輪胎。2000年7月25日,法航協和式飛機4590號航班在巴黎戴高樂機場起飛時,飛機左主起落架上一個輪胎由于跑道上金屬片的割傷而爆裂,輪胎碎塊擊中油箱起火,造成飛機墜毀,100位乘客和9位機組成員全部遇難。
 

平時不起眼的航空輪胎,卻成為一個大項目失敗的導火索,從某一方面證明了輪胎的重要性。
 

飛機雖然主要是飛在空中,可如果沒有輪胎,那么它是無法起飛和降落的,那也就失去了飛行的意義。在起飛和降落中,讓飛機能“腳踏實地”,負責飛機與地面接觸的部件,就是飛機的輪胎。
 

作為需要反復使用的交通工具,飛機的起飛和降落尤為重要,其中飛機輪胎擔負著巨大的責任。據統計,飛機70%的事故發生在起飛和降落中。所以說,飛機輪胎是飛機上安全性與可靠性要求都很高的重要部件。
 

磨損太快,航空輪胎該怎么保養
 

我們常常見到這樣的情況:一架重量相當于一座小型辦公樓的飛機以時速258公里的速度一次又一次地在瀝青跑道上著陸,而飛機輪胎很少發生故障,這是什么原因呢?飛機輪胎到底特別在哪里呢?
 

僅以民用客機來說,其在起降時速度可以達300公里。尤其是在降落時,整架飛機數百噸的重量加上沖擊力,給輪胎帶來的壓力可想而知。
 

▲空客A380擁有22個輪胎
 

另外,飛機輪胎還要忍受起降時可高至百度以上的高溫,和高空中低至零下數十度的低溫。同時,飛機輪胎的胎壓也明顯較高,一般是汽車內壓的1.6倍。所以,為了承受這些變化,飛機輪胎就需要有很強的負荷能力和耐熱能力。
 

飛機輪胎是飛機上安全性與可靠性要求都很高的重要部件。飛機的安全起飛和降落都必須依靠飛機輪胎的各種獨特的功能。這種輪胎要求具有高抗沖擊強度和很低生熱性。用于制造航空輪胎的橡膠材料必須確保在-40℃以下和71℃以上的苛刻條件下,經24h后性能符合規定指標。輪胎的爆破壓力高于額定內壓4倍以上,飛機起飛和降落時輪胎產生的靜電荷要能均勻傳至地面。
 

飛機輪胎并沒有大的嚇人,以波音737飛機的27×7.75R15型號輪胎為例,該型號輪胎為直徑68.58厘米,寬19.69厘米,輪轂直徑38.1厘米;飛機輪胎的輪胎壁也不是特別厚,輪胎的強度取決于胎面下面的簾布層。輪胎簾布層通常是尼龍材料,但最近芳綸材料的用量變得越來越多。輪胎的簾布層數越多,其承載的載荷和氣壓承受能力也就越強。當然,飛機輪胎也會出問題,特別是在輪胎氣壓不足或過載的情況下,飛機輪胎胎面脫落,簾布層爆裂。
 

航空輪胎的構造和特點
 

重點強調,飛機輪胎一般都會有二十到三十,乃至四十層簾線層,正是這些簾線層保證了輪胎的強度。保證了其能承受幾百噸的沖擊力。簡單而明了地說,一般家用汽車輪胎壓力在35-40個PSI,而飛機輪胎在100-250PSI之間,而且要能夠承受其十倍的壓力不爆炸。也就是說,落地那一瞬間產生的沖擊,可能會使輪胎內產生一兩千PSI的壓力。
 


▲ 輪胎的構造
 

目前的航空輪胎均為無內胎輪胎,主要由胎面、側面、胎圈組成。胎圈與金屬的輪轂結合,形成輪胎內部的密閉空間,用于充氣,完成輪胎的承載功能。
 

從結構上,航空輪胎從內到外大體可分為內襯層,胎體簾布層,胎面層。內襯層與內部氣體接觸,確保保持輪胎壓力;胎體簾布層為支撐結構,是輪胎的主要受力部件;胎面曾與外部地面接觸,提供摩擦力,是輪胎的磨損部件。
 

我們可以把飛機的輪胎想象成一個由多層疊加起來的結構:最外面那層就是我們常見的胎面,下方還有保護層、帶束層、緩沖層等、簾布層結構,這些部件都能起到一定的緩和沖擊的能力。
 

但是,每個層級的作用也有所不同,胎面和保護層更多是日常與地面接觸,帶束層主要是保持胎型。而抗壓能力主要還是由胎面下的簾布層決定。通常認為,簾布層層數越多,其抗壓能力也越強。現代客機輪胎的簾布層是一層纖維附膠結構,由它們一層又一層纏繞壓實而成。
 

當然,僅從輪胎的結構來看,現代汽車輪胎與飛機輪胎并沒有太大不同。但是在一些細節處,兩者還是有所不同:比如你無法在飛機輪胎上看到橫紋,而且飛機輪胎胎壓更高、使用材料更為輕型。
 

總體來說,兩者的不同還是因為作用不同,比如汽車輪胎更強調能長時間穩定運行,而飛機輪胎
 

更強調瞬時的抗壓能力。另外,舍棄橫紋也是出于增加輪胎壽命的考慮。

航空輪胎目前主要分為2種:斜交胎和子午胎。兩種輪胎不同主要體現在胎體簾布層的編制方法上,斜交胎的簾布層中,簾布線與輪胎胎圈呈45度左右的角度,子午胎的簾布層中,簾布線與胎圈呈90度。斜交胎是最早的航空輪胎形制,技術成熟,子午胎是后期發展的新形制輪胎,相對于斜交胎,子午胎具有以下優勢:重量輕;更高的過載特性,較低的誘導振動和更好的動平衡;更多的使用次數,航空斜交胎一般可使用100到200個起落,子午胎可使用300-400個起落。目前航空輪胎都逐漸使用子午胎,新研飛機型號均采用了子午胎。
 

輪胎安裝在輪轂上,在輪轂與地面之間形成充氣緩沖層,主要有以下作用,一是支持飛機的重量。二是吸收飛機滑行過程中的顛簸。三是緩沖飛機著陸沖擊并幫助吸收撞擊能量。四是產生必要的剎車結合力以便飛機在著陸時使飛機停住。
 

與普通車輛配備的輪胎相比,航空輪胎具有高速、高載以及高壓等特點。飛機輪胎承受著巨大的載荷,由于飛機腹部空間有限,航空輪胎的尺寸往往不會很大,因此輪胎的充氣壓力就要求非常高。目前民航飛機輪胎充氣壓力通常為200PSI左右,而一般的汽車輪胎壓力為50PSI以下。與此同時,航空輪胎并不是只使用一次的產品,除了過度磨損,損傷,破裂等導致輪胎直接報廢的情況,在正常使用過程中,飛機維護人員會定期觀察輪胎磨損情況,當輪胎的溝槽磨平,也就是胎面磨損殆盡時,輪胎就被替換下來,送到輪胎廠家進行翻新工作,重新制作上胎面,輪胎就可以繼續使用了。
 

編輯|孫力

校對|李琰

出品|中國商飛新聞中心


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