飞机轮胎探秘

　　说到飞机，大家肯定都不陌生。现在我们的长途出行中，飞机已经逐渐成为了大众交通工具的不二之选了。虽然飞机是大家经常坐了，但是一般人很少注意到飞机上一个重要部件——飞机轮胎，虽然不起眼，但它的重要性却可以与航空发动机相比。据美国FAA统计， 飞机失事超过50%发生在起飞、降落时，其中80%与轮胎有关。因此飞机的安全运行离不开其坚固可靠的轮胎。

　　飞机轮胎的承压

　　飞机轮胎是飞机上安全性与可靠性要求都很高的重要部件，飞机的安全起飞和降落都必须依靠飞机轮胎的各种独特的功能。飞机轮胎看起来小， 其实大有玄机。首先就是飞机轮胎之所以设计得比较小，是因为轮胎对飞机来说是固定载重，越轻越能节省油耗，但是飞机轮胎又要承受上百吨的重量和飞机以几百千米的时速着陆的力量，每平方厘米的轮胎胶面就要承受近千牛的压力。

　　能承受几百吨压力的飞机轮胎的制造原料自然也不一般。飞机轮胎要求具有高抗冲击强度和很低生热性， 用于制造航空轮胎的橡胶材料必须确保在-40℃以下和71℃以上的苛刻条件下，经24小时后性能仍符合规定指标，同时轮胎的爆破压力高于额定内压4倍以上。

　　以波音777飞机为例：波音777飞机在准备航班飞行的时候飞机总重大约300多吨，而这些重量主要由两翼的主起落架承受。777飞机的一侧主起落架有6个轮子。换言之，12个轮子承受了近300吨的重量，平均每个轮子承受了25吨的重量。其次在飞机起飞和着陆的时候，轮胎还要承受很强的垂直方向的冲击载荷和水平方向的减速时的摩擦载荷。飞机的起飞速度一般在300~350千米每小时，着陆速度在200千米每小时以上，可见轮胎要承受的压力之大。

　　正因为如此，飞机轮胎的单胎载荷可以达到15000千克，大约是汽车轮胎的17~18倍。像一般的中型客机的一个起落架一般有6个轮子，但是飞机的着陆主要冲击动能是由起落架的减震系统吸收的。其中起主要作用的是油液空气减震器，降落的压力传递到油液系统，实现较为平稳的降落。

　　轮胎寿命及制造

　　如果按航班次数来算的话，一个轮胎大概可以使用250个航班。连续使用250个航班之后，轮胎就需要拿去保养。例如，对磨损的胎面进行翻新，这种翻新一般可以重复5~6次， 也就是说一个轮胎大概可以用1500个航班。

　　除了要承受的重量和载荷之外， 它还需要克服温度的急剧变化。在高空中，温度大约零下50~60℃，而减速刹车时的温度大约为150℃。

　　飞机轮胎胎面有一条条沿圆周方向延伸的直沟，而没有横向沟槽；汽车轮胎胎面大多是由周向直沟与横向沟槽组成各式各样的花纹图案。胎面花纹不是为了美观而设计，而是根据性能要求来确定。飞机的滑行与制动要求轮胎具备良好的防水滑功能，飞机轮胎为此设置了周向直沟；而横向沟槽会显著缩短轮胎寿命，因此飞机轮胎没有横向沟槽。

　　内压高要求轮胎有更多层数的骨架材料，飞机轮胎的胎体比较厚，生热比较大。高内压会增加轮胎的接地压强，飞机跑道规定了接地压强的大值，为此，轮胎通过增加下沉率从而增加接地面积来兼顾高负荷与低压强的要求。然而，下沉率越高，轮胎的变形越大、生热越大，这就要求轮胎具有良好的耐热性能。

　　飞机轮胎是由三种基本材料构成的复合结构，这三种材料是：橡胶、尼龙线、钢丝，这些成分通过硫化粘结在一起。不同于普通的汽车轮胎， 飞机轮胎所用的橡胶和胶面都是不一样的，先橡胶采用的是耐磨耐高温的特种橡胶，它和钢丝胶合的材料作为胎面的材料，厚度大约为2厘米， 除此之外飞机轮胎增加了两层的补强帘布层，强度更上一层楼。再加上高温氟塑料制成的短气门嘴，基本不会出现泄漏的情况。

　　此外，飞机轮胎的轮毂也与汽车轮毂不同，采用的是超高强度的镁锌合金，造价很昂贵。一架中型飞机的轮胎，单胎的价格将近20万元。

　　飞机轮胎充气吗？

　　像波音737飞机的轮胎气压为1.378兆帕，是汽车轮胎气压的六倍， 其实飞机轮胎里面充的气势氮气，为什么充氮气呢？

　　1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性

　　氮气几乎为惰性的双原子气体， 化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，变形幅度小， 其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30%～40%， 能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保障驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。

　　2.防止爆胎和缺气碾行

　　爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。

　　而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，减少了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。

　　3.延长轮胎使用寿命

　　使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大减少了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象， 这是造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。

　　氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质， 有效减少了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也一定程度减少轮辋生锈的状况。

　　4.减少油耗，保护环境

　　轮胎胎压不足与受热后滚动阻力的增加，会造成地面滑行时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎压， 延缓胎压减少之外，其干燥且不含油不含水、热传导性低、升温慢的特性， 减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高等，减少了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。

　　总而言之，飞机轮胎看起来小， 却能够承受近百吨的飞机重量以及降落的冲击，是因为起落架的减震系统、轮毂的设计、轮胎的结构、材料等等因素共同实现的，这就是飞机轮胎的奥秘。