飞机上一个小小轮胎,其价格不仅十几万到几十万不等,我国中科院更是将其与高端芯片等技术,列入了科研任务清单,成为我国急需解决的“卡脖子”问题,这似不起眼的轮胎,你肯定没想到有这么重要吧。
其实这些年我国科研任务一直在不断地增进新项目,已有不少项目取得了进展性的突破。例如高性能超级计算机,单这一项科技成果,就对我国在海洋、药物、天文等多个领域有巨大贡献。
现如今,我国中科院“率先行动”步入了第二个阶段,接下来便要将长久萦绕的“卡脖子”问题一一清算。其中就包括了橡胶轮胎。不就一个轮胎吗?至于让我国如此重视且急需攻破吗?小编就带你来了解一下!
轮胎为什么很重要?
轮胎是飞机唯一与地面接触的载体,承载着飞机起飞、着陆、滑行的重要任务,一旦出现故障,后果不堪设想。
例如,2000年,法国航空公司一架“协和”号飞机在巴黎机场起飞时,被跑道上的一块金属条刺穿轮胎,轮胎甩出的橡胶碎片恰巧扎破了飞机油箱,导致这架飞机起飞不久后发生了机毁人亡的事故,机上113人遇难。
飞机轮胎的重要性由此可见,发生爆裂对飞行安全影响重大,除了会造成飞机起飞着落时偏离原有的路线,爆破产生强大的气流和碎片进而会引发更严重的事故。
每一个飞机轮胎投入使用之前,必须要通过多项极为严格的检查,例如经受灼热的高温检测、跑道遭遇异物损伤测试、承受高达340吨重量及飞机起飞时超150英里/小时的极限速度......
轮胎作为飞机上重要装置之一,除了要能承受住强大的冲击力,还需要具有耐高温、耐冷、耐磨等性能。与飞机庞大的机身对比,飞机轮胎看起来就像是几个小小的轮子,为什么不把飞机轮胎设计得大一点呢?
其实,飞机轮胎和汽车轮胎不一样,飞机只有在滑行、起飞、降落时才会用到轮胎,飞机轮胎设计得小而轻才最有利于飞行,同时也能节省油耗
为什么几个小小的轮胎,竟能够支撑飞机高强度运行呢?
其实为了保证飞机轮胎的高强度,飞机轮胎有多层级的构架,这些构架一同维持了轮胎的强度。
比如轮胎表面的胶面,其本身是由特种材料胶合钢丝一起造成的,厚度有20毫米左右。而轮胎的气门则是以氟塑为材料,保证了气体流通的顺畅。
此外,航空轮胎还有一层是采用尼龙布的缓冲层,这层缓冲层是额外加的,为轮胎各层级以及轮胎表面提供了防护作用。不止如此,轮胎表面的橡胶里还另添加了两层补强帘布,在橡胶与纤维的结合下,能够让轮胎承受高强度的工作状态。
其次,轮胎的边缘还会有钢丝圈以及涂胶包边布,前者从结构上提高了轮胎力学上的强度,并能巧妙地将载荷传给轮毂;
后者能够让轮胎与轮毂更好地结合在一起,并保证不会出现轮胎泄气等问题。
正是这些里里外外的多层材料结构形成了轮胎复合式的整体框架。
而除了轮胎自身的高强度承重以外,还有一个大家都容易忽略的东西,那就是连接各轮子与飞机的起落架。在飞机降落和起飞时候,起落架都会从机身中伸出,完成自己相应的工作,它自身也能为飞机承担一定的冲击,而作为连接轮胎与机身的支架,它的承重能力可达至上百吨。
就这一点上来说,轮胎所需要的硬性技术的要求就已经显得较为苛刻了。而且轮胎方面的技术,外国可以说是领先我国百年。
揭开飞机轮胎制造的奥秘
那么,如何让一个小轮胎支撑起庞大的飞机,并且满足使用需求,在制造方面就显得尤为重要了。
奥秘一:飞机轮胎采用特殊材料制造
飞机轮胎不同于一般轮胎,大多采用无内胎或者双胎面,结构层次丰富,至少由20层胎体织物层组成,每一层技术要求都不尽相同。
轮胎材料主要由橡胶、尼龙线、钢丝三种材料通过硫化工艺粘结而成,这种特殊的复合材料需要在-40°以下和71°以上的条件下、经过24小时严格测试,才会投入使用,具有强大的抗冲击力。
按照制造工艺划分,飞机轮胎分为斜交轮胎和子午线轮胎,目前新机型基本都是采用子午线轮胎。
值得一提的是,子午线轮胎技术要求极高,制造工艺极其复杂,我国在2008年才终于打破国外28年的技术垄断,成功研发出子午线航空轮胎。
奥秘二:轮胎气体采用纯氮气
很多人误以为飞机轮胎是实心轮胎,其实民航客机的轮胎基本采用无内胎的空心轮胎,填充的是特制的纯氮气。
氮气是一种惰性的气体,化学性质也比较稳定,比空气更加干燥,不容易发生热胀冷缩,同时也能使轮胎胎压保持时间更久,不易发生爆胎。
要知道,飞机在降落过程中与地面发生巨大摩擦,轮胎的温度会急剧升高至150°左右,轮胎中填充的纯氮气无氧无水,既不助燃也不可燃,大大降低了爆胎的概率。
飞机和赛车在极端高负荷的环境下行驶,轮胎一般都是填充氮气,在一定程度能提高安全性。
或许你会问,汽车在高速上发生爆胎的后果这么严重,为什么汽车轮胎不填充氮气呢?其实空气中氮气含量就占了78%,汽车轮胎保养得当、无暗伤的情况下,充免费的普通气体也是能保证汽车安全行驶的。
奥秘三:起落架强大的减震系统
看似飞机轮胎支撑了整架飞机,其实最主要还是靠飞机的起落架来承受飞机上百吨的重量。起落架作为飞机四大关键部件之一,犹如飞机的“双脚”,在起飞和降落时起着至关重要的作用,飞行过程中会被收缩起来。
起落架上除了轮胎,还安装有强大的减震系统,结构复杂,在降落时能够吸收巨大的撞击能量,帮助飞机平稳安全落地。
奥秘四:造价昂贵的飞机轮毂及特殊的纹路
飞机轮毂和活动轮缘采用的是高强度的镁锌合金制作,造价十分昂贵,普通的汽车轮毂根本无法与之相比,据说一架中型飞机的单个轮胎,少则十几万,多则几十万,造价十分昂贵。
此外,生活中仔细观察你会发现,汽车、自行车等橡胶轮胎上都有凹凸不平的花纹,其实早在1892年,人类在制造轮胎时就已经加上花纹了,目的是增加轮子与地面的摩擦力,防止打滑。
而飞机轮胎的纹路与汽车轮胎有很大不同,飞机轮胎没有横向凹槽,主要因为飞机降落时是靠反推力装置来减速,并不是靠轮胎的抓地力,也就没有必要设计横向凹槽了。而飞机轮胎设计竖向凹槽,在雨天或者积水跑道上,能够快速排水和防止侧滑。
飞机轮胎关乎着生命安全,有着严格的更换标准,一般运行200次左右就会进行更换,而且每一次起落地面工作人员都会进行高标准的严格检查。
除了通过目视检查飞机轮胎是否露线、裂口等,还会借助机械仪表和电子仪表来检查轮胎的气密性、胎压值等,定时有效的养护和维修检查工作对于保障乘客安全来说至关重要。
2008年,一架里尔60飞机在美国南卡罗来纳州发生严重坠毁事故,事故发生的一重要原因就是未对飞机的轮胎进行充分维护,从而导致飞机在起飞滑落时多个轮胎出现故障。
坐飞机的小伙伴估计最担心飞机延误了,有时候除了天气、机场、或空中交通管制等原因,也有可能是飞机出现了机械故障,工作人员和飞行员会比乘客更期待飞机能准时起飞。
文章来源: 科机灵,科普圈